“互联网+”背景下自动化产线教学探索与实践

【摘要】    鉴于自动化产线课程教学中存在的问题，充分利用互联网技术，对自动化产线课程采取了项目化教学、分类分层教学、线上线下混合教学、虚实结合理实一体化教学的探索。通过教学实践证明，经过教学改革后的自动化产线课程能够有利于机电一体化综合技能人才的培养。

【关键词】    互联网    自动化产线    虚拟仿真

引言：

随着我国工业制造水平的不断提高，自动化产线在工业企业中得到了广泛应用。企业需要大量在生产一线，从事自动化产线操作、使用、维修与维护的人员。而自动化产线安装与调试课程是高职机电一体化技术专业的一门核心课程，它综合了气动技术、传感器技术、变频技术、伺服技术、PLC技术和人机界面技术。通过本门课程的学习，能够提高学生综合运用机电一体化技术的能力。随着高职学院教学改革的不断推进，特别是互联网技术在教学中的广泛应用，探索如何进行自动化产线课程教学改革，帮助学生学习这种综合能力要求比较高的课程，具有重要意义。

一、自动化产线课程教学存在问题

1.1课程内容多，而课时少

自动化产线技术具有综合性和系统性特点。课程包含了机电一体化专业有关自动化方面的常用技术。这些技术都自成体系，需要很多知识和技能作为支撑。比如气动技术在自动化产线中有广泛的应用，但要去学习应用它，就需要不僅认识气路元件，而且要熟悉各种常用气路系统构成。而由于高职机电一体化技术专业的人才培养方案一直在增加新课程，压缩现有课程学时。造成自动化产线课程课时相对较少，实际教学中，教师无法讲授太多的内容，只能删减很多内容，对学生学习造成困扰。

1.2上课学生多，而设备少

国务院印发的《中国制造2025》部署了全面推进实施制造强国战略。因此机电一体化技术专业得到了企业和社会的广泛认可，招生规模都比较大。我院机电一体化技术专业学生每个年级就达500多人，每个班级平均40多人。而自动化产线课程不仅在为机电一体化技术专业开设，而且同时面向机械制造自动化、工业机器人技术、智能控制技术等专业。而高职学院经费有限，自动化产线实训装置体积较大，原有实训室很难摆放，设备一般数量有限。我院仅有六套自动化产线设备供教学使用，造成很多学生实操机会少。

1.3理论讲授多，而实操少

自动化产线实训设备都是具有一定工艺流程的成套设备，包含的工作单元多，所涉及的设备部件种类和数量非常多，需要大量的接线，才能够正常工作。目前很多学校都是一个教师带着一个班的学生实训，而学生由于对设备了解少，在实训过程中，很容易损坏设备，造成设备故障，给教师课后设备的维护与使用造成很多的问题。结果导致教师一般不轻易让学生动手实操，而只是让学生简单的观看产线的组成和设备的运行状况。教师把更多的时间用在了理论讲解上，对学生考核也主要停留在理论知识的掌握情况上。

二、基于互联网的教学探索

通过分析自动化产线课程教学存在问题，可以看出问题核心是学生动手机会少。互联网技术的发展，使学生学习的时间和空间、以及学习形式都发生了变化。可以充分利用互联网教学平台，以及先进的教学工具和教学理念对课程教学进行改革。

2.1项目化教学

对于职业教育，课程教学目标必须突出能力。能力不是在课堂听出来、看出来的。而是要以项目任务为载体，用项目和任务训练学生职业能力。为了训练学生的综合能力，在课程中可以采用一个大型、综合而复杂适度的贯穿项目。整个贯穿项目实施过程中，教师可以采用大量的单项项目和多个小任务，实现对学生能力的全面提升。利用互联网教学平台能够为项目的布置、实施与考核提供条件。

2.2分层教学

随着国家不断改革完善高职院校的考试招生办法，我院机电一体化技术专业的生源来自统招、单招和对口招生。这三类生源的能力水平、学习习惯与兴趣爱好都存在一定差异[1]。而自动化产线课程本身有较大的学习难度，采用传统的一刀切标准，组织教学效果并不理想。针对不同层次的学生设计不同的教学目标，分层教学能够发挥学生学习潜力，有助于学生专业成长。利用网络教学平台可以制作满足不同层次需要的教学资源和项目任务。

2.3线上线下混合教学

自动化产线教学内容中相当一部分在先期课程中已经学习过。学生应该能够通过自主学习掌握这知识。利用线上学习平台，围绕课程项目任务，为学生提供相关的资源。学生课前预习就可以完成这些知识的复习与再学习。线下课上时间，教师只需要简单梳理，并集中解答学生的问题即可，这样就可以保证有更多的时间用于实践教学。

2.4虚实结合、理实一体化教学

虚拟仿真技术已经广泛应用于高职学院课程教学实践[2]。自动化产线虚拟仿真系统可以为学生提供接近真实的实训环境，学生可以方便地通过系统完成大部分的实训任务。真实的自动化产线实训设备有其不可替代的优势，虚实结合的教学能够充分发挥两者的优势。由于课程具有很强的实践性，如果课堂教学与实训分离，必然影响教学效果。理实一体化教学，可以实现学生学中做，做中学，增加学生的实践锻炼机会。

三、自动化产线课程教学实施

3.1对课程进行项目化改造

亚龙科技集团YL-335B自动化生产线在工艺流程方面，由供料、加工、装配、输送及分拣等五个工作站组成。YL-335B在设备上具有极强的兼容性、可扩展性、单站可独立运行、组态灵活、设备可靠性高。依托学院已有的YL-335B自动化生产线实训设备，课程以“YL-335B自动化产线的安装与调试”项目作为课程贯穿项目。根据实训设备组成，设置了六个子项目，分别为供料站安装与调试、加工站安装与调试、装配站安装与调试、分拣站安装与调试、输送站安装与调试、自动化产线整机联调[3]。每个子项目按照教学实施分别设计不同任务环节，比如供料站安装与调试项目下包括小组讨论、机械部件安装、气路安装、电气接线、人机界面设计、PLC编程调试。

3.2搭建教学环境

“职业教学数字化学习中心”即“智慧职教”网站，是由高等教育出版社建设和运营的职业教育教学数字资源共享平台和在线教学服务平台。在该平台学院职教云上，搭建完成自动化产线安装与调试课程资源，包含文本资料、视频资料、项目文档、试题库等丰富资源。其中文本资料主要是技术理论知识，比如概念、分类和原理等;视频资料主要微课视频，会详细地向学生展示各个实操的演示;项目文档主要是项目任务书、项目实施记录、评核表等;试题库可以考查学生对任务的理解情况，使学生能够发现问题，引发思考。教师可以将智慧职教平台上的资源导入职教云用于授课，设置完成发布课前、课中和课后的学习任务。学生可以利用手机安装云课堂智慧职教APP，完成考勤、预习、作业、考试等一系列课程要求。教师可以通过职教云实时掌握学生的动态，与学生进行交流互动，开展丰富多彩的课堂活动。

根据实际情况，建设完成三个理实一体化教室。每个理实一体化教室配置两套YL-335B自动化产线实训设备，20台计算机，以及相关的工具仪表、多媒体设备。计算机中安装了自动化产线虚拟装调软件、PLC编程软件、办公软件等。

3.3学生分层

根据学生学习能力和兴趣不同，把学生分成ABC三个层次。A层次的学生重点是自动化产线硬件的安装与调试、掌握人机界面制作、能够读懂现有的PLC程序并能够进行适当修改;B层次的学生在达到A层次要求上，必须能够独立编写单站PLC程序;C层次的学生在达到B层次要求上，能够进行整机PLC程序编制，并完成联调。按班级人数进行分组，一般分六到八组，每组有六到八人，设组长一名。要求每组尽量包含不同层次的学生，同时组长能够对不同层次的学生进行合理分工，并适时调整。

3.4虚实结合 、理实一体化教学开展

根据课程教学的不同阶段，采取由实入虚，以虚为主，由虚转实的策略。入门阶段，由于学生缺乏工厂实习经历，对自动化生产线比较陌生，如果直接使用虚拟软件对于学生接受新知识不利。所以可采用由实入虚法，让学生体验实际生产线的工艺流程，硬件组成以及使用方法。在课程学习过程中，主要采取以虚为主的策略，由于真实实训装置的装调工作量非常大，而仿真软件可以为装调带来便利。

在使用虚拟仿真系统练习时，学生能在有限时间内进行更多练习，发现问题。课程的最后要落实到学生的真才实学上，采取由虚转实，就是要让学生把上一阶段利用虚拟仿真系统掌握的技能应用到实际设备，从而检测自己的学习成果。教师在教学过程中，主要起到引导作用，检查学生任务实施方案，对重点知识以及学生普遍存在的问题，进行梳理总结讲解。

3.5线上教学考核

教学考核是课程教学不可或缺的环节，能够调动学生学习积极性、对学生学习效果作出评价，同时能够发现学生学习时存在不足[4]。课程教学考核包括各项目的平时过程考核，实训成果评价和期末理论考核。其中过程考核由教师对组长评价，各组组长对组员评价，相关过程考核表可以通过线上平台进行下载上传;实训成果评价在传统教学模式很难实施，一般以实验报告为依据。而虚拟仿真软件一般都提供了自动打分功能，能对学生实训成果打分，然后通过网络上传打分截图;期末理论考核主要是客观题，教师首先通过在线上学习平台建立题库，然后根据不同层次的学生，利用系统自动随机生成不同试卷。

四、结束语

正是有了互联网技术的不断发展，才能够实现基于互联网平台的自动化产线线上教学。教师才能够实时了解学生学习情况，分层教学，有效地安排项目实施。通过多年的教学实践，我院机电一体化技术专业的自动化产线课程教学成果良好，多次获得山东省职业技能大赛奖项，毕业生受到了企业欢迎。

（Endnotes）

1 李强（1980-11），男，山东省泗水县，硕士，研究方法：控制理论与控制工程、职业教育。

联系方式：李强，山东省济宁市太白湖新区荷花路6号山东理工职业学院，邮编272067，手机：15053710609

Email：15053710609@163.com

参  考  文  献

[1]陈君霞，丁欣，郭平.《自动化生产线安装与调试》课程分层次教学的时间与研究[J].装备制造技术，2021（1）：127-129.

[2]甘亮勤，王逸平，穆瑞珍，等.虛实结合、网络教学与线下实践相融的大学物理实验教学模式构建[J].大学物理实验，2021，34（2）：94-97

[3] 梁亮.高职自动化生产线安装与调试课程项目化的教学设计[J].考试周刊，2017（9）：109.

[4] 冯飞.项目式驱动教学在《自动化生产技术》课程中的应用于实践[J].卷宗，2017（29）：179.

李强（1980-），男，汉族，山东泗水，硕士，讲师，研究方向：控制理论与控制工程、职业教育。