《自动化制造系统》课程项目教学法应用研究

王伟 王妍玮

摘要：分析了项目教学法和传统教学方法的不同之处，在《华盛顿协议》和我校专业认证大背景下，针对《自动化制造系统》课程综合性强、理论与实践结合紧密的特点及其在当前教学中存在的问题，从激发学生的学习兴趣与能力培养的角度出发，探讨了将项目教学法应用到教学过程中的具体方法和过程，为培养工程技术人才的地方性高校课程教改提供参考。

关键词：自动化制造系统；项目教学法；项目导入

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2019）32-0161-02

为了适应新世纪面临的挑战和机遇，工程教育与工程师职业改革受到越来越多的关注。现代教育理念不仅重视知识内容的传授和教育投入，更重视能力和职业素质的培养。2016年，中国加入《华盛顿协议》是我国工程教育发展的重要里程碑，对我国提高教学质量、促进工程师国际交流和职业发展具有深远意义。同时，如何贯彻“以结果为导向、以专业教育目标为导向”的教学理念，也给高等学校工程专业教学改革、课程建设，实现专业教育国际认证，提出了新的挑战。《自动化制造系统》作为机械类专业本科生教学中的主干课程，在教学过程中强化“以应用实践为主线”的教学组织模式，通过工程案例使学生研究《自动化制造系统》应用案例和构建实验模型。使学生不仅要知道制造系统自动化技术是什么，还要掌握如何应用制造系统自动化技术解决工程问题，为以后的实际应用做好前期的铺垫。

一、项目教学法

项目教学法是在教学过程中，实施一个相关的工程项目，其目的在于将理论知识和实践教学有机地结合起来，提升学生分析和解决实际问题的能力。与传统的教学法相比，不同之处体现在以下三个方面：（1）由原来的“以教师为中心”教学变成“师生共同学习”；（2）由原来的单纯理论学习变成理论与实践相结合；（3）由原来的验证性学习方式变为探索和验证性相结合的学习方式。在项目教学法中，学生不再是单纯地被动学习，而是主动地去学习探索，运用所学的理论知识去解决实际问题。

二、项目教学法在《自动化制造系统》课程教学中的应用

尽可能地将工程现场实际情况借助各种手段（如图片、视频等）搬到课堂上来，将真实工程案例引入教学过程，通过对企业运行的自动化制造系统加以介绍、总结、梳理和扩展，使学生掌握所学知识。

（一）教学内容的确定

《自动化制造系统》课程教学内容主要包括：机械自动化制造系统自动化技术的理论与方法；制造过程自动化的新技术、新方法及其发展趋势；自动化系统分析、系统设计原理及方法；制造系统自动化控制；制造系统物料的自动化传输；制造系统的自动化检测与监控；制造系统的自动化装配；制造系统的自动化管理等方面的内容。

（二）项目的选择

1.工程项目来源于工程实践，获取方式主要有以下三种：（1）为地方企业提供科技服务过程中获得；（2）与地方企业共同研究科研课题过程中获得；（3）指导学生实习过程中获得。

2.在选择工程案例时，主要考虑以下因素：（1）工程案例与学生所学基本理论的结合程度；（2）工程案例是否可以进行拓展，更多地将所学理论包容进去；（3）是否有助于调动学生的积极性，提高他们解决实际工程问题的能力等因素。

3.结合教学内容，选择如下工程案例作为工程项目，项目名称及引入目的如下：（1）项目名称：柔性制造系统建立；目的：使学生掌握系统分析、系统建立的方法。（2）项目名称：温度控制系统设计；目的：使学生掌握控制系统结构组成及各组成部分的作用，掌握控制系统设计前应明确的问题，掌握控制系统设计的方法。（3）项目名称：搬运机械手运动控制系统设计；目的：使学生掌握物流系统中搬运机械手结构组成、工作原理及设计方法。（4）项目名称：自动导引式物料搬运小车系统设计；目的：使学生掌握物流系统中自动导引式物料搬运小车结构组成、工作原理及设计方法。（5）项目名称：零件质量自动化检测系统设计；目的：使学生掌握零件质量检测系统在自动化制造系统的作用、结构组成及工作原理，掌握检测与监控系统的设计方法。（6）项目名称：滚动组件自动装配系统设计；目的：使学生掌握自动装配系统在自动化制造系统的作用、结构组成及工作原理，掌握自动装配系统的设计方法。

（三）项目导入过程

下面以零件质量自动化检测系统设计为例，介绍如何将工程案例导入《自动化制造系统》课程的实际教学中。零件结构图如图1所示。

首先提出问题：零件质量自动化检测的工程意义？自动检测项目有哪些？如何检测？检测原理？检测系统中选用哪类传感器？检测效果与精度？能否满足实际工程需要？在教师的引导下，学生带着这些问题逐步寻求解决的办法，极大地提高了学生的积极性和创造性。在明确零件质量自动化检测的项目之后，根据传感与测试技术，进行检测系统设计。

（四）检测系统设计

1.系统检测项目。针对图1所示零件质量检测的要求，需要自动检测的项目有：（1）孔是否已加工？（2）面A和B是否已加工？（3）孔φ15±0.01精度是否满足要求？（4）凸台外径φ40±0.012精度是否满足要求？（5）零件质量20±0.01kg是否满足要求？（6）产品标签（白色）是否贴正或漏贴？（7）如果不合格将其剔除到次品箱；（8）对合格产品和不合格产品进行计数。

2.凸台外径检测系統。检测系统由照明装置、图像采集卡及计算机处理系统三部分组成。测量凸台外径φ40±0.012精度时选用CCD图像传感技术，通过光学成像系统将工件外径图像成在CCD的像敏面上，在图像采集卡中，通过放大电路对信号进行放大，再经过A/D转换将模拟信号的一系列有目的性的处理转变成为数字信号。数字信号保存到计算机或者其他处理器进行图像或图形的处理，从而获取工件外径尺寸的相关信息，进而转化为具体的尺寸值，以判断外径尺寸是否满足其精度要求。

三、项目教学的整体评价

在《自动化制造系统》课程教学过程中引入项目教学法，通过实际的自动化制造系统设计，提高了学生主动学习和交流的积极性，促进了学生学习的主观能动性，培养了学生以工程项目为核心的思维和工作方式，提高了学生的动手能力。教学实践表明，该模式能较好地激发学生的学习兴趣，使学生更好地将理论知识运用到工程实践中，为实现培养工程应用型大学生的目标打下了坚实的基础。

参考文献：

[1]王超飞，孙裕晶，杨建丽，陈小奇.机械类专业“测试技术”课程的国际化发展思考[J].教育教学论坛，2015，10（40）：217-220.

[2]郭建.基于项目教学法应用下的“机械工程测试技术”教学研究[J].教育教学论坛，2016，5（18）：178-179.

[3]零件质量的自动化检测系统设计[DB/OL].https：//wenku.baidu.com/view/2f305136eefdc8d376ee321d.html.