机电整合实习对自动化生产线安装与调试课程教学的启示

【摘 要】通过对台湾地区机电整合实习教学的探究，从教学内容、教学目标、教学资源建设和教学方法四个方面论述对自动化生产线安装与调试课程教学的启示。

【关键词】机电整合实习 自动化生产线安装与调试 教学改革

【中图分类号】G 【文献标识码】A

【文章编号】0450-9889（2015）11C-0155-02

一、课程概述

机电整合（Mechatronics）是由“机械”的英文Mechanical及“电子”的英文Electronics 两个词组合而成，在台湾地区译为“机电整合”，在大陆地区译为“机电一体化”。机电整合涉及的学科非常广泛，包括电工技术、电子技术、液压与气动、机械原理、电机拖动、PLC控制技术、传感技术等，是自动化专业知识的综合运用。机电整合实习是台湾地区自动化专业的双证课程之一，教学内容以机电整合技术士检定为基础。教学目标在于让学生使用PLC、电源及气源，结合机械装置进行程序控制，以机电整合技术士乙级检定术科的要求在规定时间内完成整个生产线的回路设计、程序设计及机构装配等，并调试各项参数以实现自动运行。机电整合乙级检定术科有5个题目，分别是振动送料与品质检验、材质辨识与自动充填、方向判别与装配、颜色识别与天车堆叠和自动仓储存取。

自动化生产线安装与调试课程教学以生产线的拆装、编程和调试为主。教学内容以自动化生产线安装与调试技能竞赛为基础。教学内容以“亚龙YL-335B自动生产线实训考核装置”为载体，完成自动生产线设备部分工作单元的机械安装和调整，气动回路的安装、连接和调整，电气控制电路的设计、安装和布线，传感器安装与调整，PLC编程，人机界面组态，电机驱动（含变频器及对应电机、伺服驱动器及伺服电机）参数设定，以及系统统调、运行等工作。教学目标在于培养学生的自动生产线系统的安装、接线、编程、调试、运行、维护等工程能力。亚龙YL-335B考核装置有供料、输送、加工、装配及分拣五个单元，每个单元之间可以互相通讯，构成一个完整的生产线。

二、教学内容要注重各门课程的融合

由于涉及的学科非常广泛，因此自动化生产线安装与调试一般安排在电气自动化专业第四学期。学生在之前学习了电工技术、PLC技术，电机技术、传感技术、液压与气动技术等前导课程，有了一定的专业知识基础。自动化生产线安装与调试的教学内容虽然跟这些课程有关联，但是再去重复这些内容显然不能体现课程的特点。在众多的前导课程中，学生获得的知识是零散的，如何将这些知识连贯起来，形成体系，进行综合应用，才是本门课程的最重要目标。例如，在PLC课程的教学中，实训设备会提供某个电压以供模拟量模块检测。而在生产实践中，这个模拟电压通常是由传感器提供的。而某个传感器的原理及使用方法，却是在传感技术的教学中讲授的。因此，通过生产线的安装与调试，各个课程的知识不再是孤立的，而是有紧密联系的知识体系，这个体系，也就是电气自动化专业的培养体系。

由于学生之前学到的知识是零散而孤立的，因此在教学中要由点及面，进行发散式教学。例如，在机电整合实习课程中，学生在实训中会遇到4槽的槽轮机构，教师借此不但讲授了槽轮机构的基本知识，而且发散到了槽轮机构的设计方法，学生很快能够从4槽槽轮的参数中设计出了6槽槽轮。而在自动化生产线安装与调试课程中，教师往往只是讲授实训中要解决的某个知识点，与之相关的知识很少提到，只是点到为止。这样，学生学到的知识只局限于实训设备涉及到的或者前导课程学习过的内容，知识的迁移能力没有显著提升，对今后的职业发展有一定限制。

三、改变以竞赛为主的教学目标，引入职业技能鉴定

在大陆地区的高职院校，自动化生产线安装与调试课程融入了很多的竞赛元素。该课程在很大意义上是为自动化生产线安装与调试技能竞赛选拔参赛选手设置的，因此教学内容也与比赛紧密相关。这样会使教师的精力过多的集中在培养两三个参赛的选手身上，忽略了课程的教学，也会使得大部分不参赛的学生产生消极懈怠情绪，不重视该门课程的学习。而在台湾地区，机电整合实习是为机电整合技术士鉴定服务的，是一门双证课程。教师没有指导竞赛的压力，可以全身心的投入教学当中。每个学生都想获得机电整合技术士证书，与自身职业发展息息相关，因此有了学习的动力。如果能在自动化生产线安装与调试课程中引入职业技能鉴定的元素，相信会取得显著的教学效果。

大多数职业院校的电气自动化专业的培养计划中，将电工上岗证、维修电工中级、高级证纳入培养计划，却没有与自动化生产线相关的技能鉴定，国家也尚未出台有关自动化生产线相关技能鉴定的标准。因此，这对自动化生产线安装与调试课程的开展也是一个不利的因素。

四、教学资源的建设要注重技术资料的应用

机电整合实习中，学生针对每个题目拿到一份检定手册，里面有所有与题目有关的设备与器材的技术资料。在实训中遇到了不熟悉的设备，进而产生一系列技术问题，学生需要（下转第166页）（上接第155页）通过查找技术资料来解决。因此，如何能在详细而全面的技术资料中快速找到问题的答案是能否通过检定的关键。在自动化生产线安装与调试教学时，学生用的参考资料是与YL-335B考核装置配套的教材。该教材和实训指导书是为了让学生很快上手而经过编者对技术资料进行提炼整合后形成的文本，有很强的针对性。学生在实训中过多的依赖实训指导书，就会形成惰性，导致学生只会用一种型号的设备、只会用某个设备的一种功能的单一技能。显然，这不是技能竞赛的初衷，也不是职业教育的最终目标。

因此，在自动化生产线安装与调试的教学中，要建立一个与实训设备相关的技术资料库。在教学时，设置合适的任务，引导学生去技术资料中寻找答案，减少学生对实训指导书的依赖，这样能培养学生对知识迁移的能力，在技术的快速发展中立于不败之地。

五、教学方法要注重编程的训练

无论是机电整合实习还是自动化生产线安装与调试，PLC编程都是一个非常重要的环节。在之前课程的教学中，学生接触到的PLC程序往往只能完成其中某一个功能（例如零件计数），一般只有十几行指令。但是到了自动化生产线的运行调试中，要写上百条甚至上千条指令，很多学生要么因为程序过长无法完成，要么因为编程思路混乱而调试不成功。因此，在教学的方法上，要非常注重学生编程策略的训练。

由于学生之前学习过PLC的相关技术，因此可以通过任务导向的方法进行编程策略的训练。生产线程序虽然复杂，指令很多，但是在机电整合实习课程的教学中，教师将整个控制系统分为急停、自动复位、自动控制、零件计数、信号灯闪烁等子功能，也就可以分解成多个任务。这些任务要求有易有难，分配给每个小组中学习能力不同的组员完成，最后由一个学生统一整理成一个大的程序。调试成功后，组员之间互换任务，互相指导学习。每个组员有不同的任务进行训练，都能得到提高。

【参考文献】

[1]汤晓华，吕景泉.全国职业院校技能大赛赛项设计及其立体化教学资源开发[J].中国职业技术教育，2012（35）

【作者简介】赵佳萌（1985- ），女，云南腾冲人，柳州城市职业学院讲师，研究方向：电气自动化技术。

（责编 丁 梦）