基于SX-815Q的《自动化生产线安装与调试》课程改革分析

刘萌萌 左振永 余彦琼 姜羽飞

摘要：《自动化生产线安装与调试》是机电一体化技术的专业核心课程。由于课程综合性强，难度大，学时有限，因此传统教学效果一般。针对传统教学存在的不足，依托新进自动化生产线设备SX-815Q，构建知识技能树，建设多元化教学资源库，同时采用线上线下结合的教学模式进行课程教学改革，以提高教学质量。

Abstract： Installation and Debugging of Automated Production Line" is the specialized core of Mechatronics.Because of its comprehensive， difficulty and limited time，the effect of teaching is not good.For the shortcomings of traditional teaching mode， depend on new equipment of SX-815Q，build the tree of  knowledge，construct diversified teaching resource warehouse，at the same time use teaching Model of“online and offline Blended learning" to implement courses reform ，in order to improve the teaching quality.

关键词：自动化生产线;线上线下;SX-815Q

Key words： installation and debugging of automated production line;blended learning;SX-815Q

中图分类号：TH278                                  文献标识码：A                                  文章编号：1674-957X（2022）05-0235-03

0  引言

随着中国制造2025强国战略的实施，智能制造、自动化生产线技术成为产业核心技术。培养能够从事智能制造装备和自动化生产线的安装、编程、调试、维修、运行和管理等方面的高端技术、技能人才，已成为当前高等职业院校机电技术类专业的主要任务。伴随互联网技术的广泛应用和教育信息化的不断发展[1]，线上教学模式成为近年来颇为关注的热门教学方法。机电一体化技术教师团队依托“智慧树”平台，以三向教学仪器制造有限公司生產的SX-815Q型自动化生产设备为载体，开展“自动化生产线安装与调试”课程的探索与改革。

1  《自动化生产线安装与调试》课程分析

《自动化生产线的安装与调试》课程是河南省民办高校品牌建设专业（机电一体化技术）专业核心课程，涉及到机械安装、传感器技术、PLC控制技术、触摸屏技术、气动技术、工业网络技术等多个领域的知识，综合性较高，实践性较强。课程旨在培养学生在自动化相关岗位群上所需的技能，因此专业实践技能训练是教学过程中的重要环节。专业技能的提升离不开先进的教学设备和教学组织[2]。为达到较好的教学效果，郑州理工职业学院购置了三向教学仪器制造有限公司的SX-815Q型自动生产线设备。

课程教学目标是学生通过编写PLC编程，安装设备机械构件，完成整条自动化生产线的软件和硬件设计，通过调试参数，实现自动化生产线的安全、可靠运行。（如图1）

1.1 SX-815Q型自动化生产线设备

SX-815Q型自动生产线设备整合机械、气动、电机与电气控制、传感器、PLC、触摸屏等多种技术。设备共包括5个单元：颗粒上料单元、加盖拧盖单元、检测分拣单元、搬运包装单元、成品入仓单元，是由模块化的工作单元组成的MPS生产线。每个单元都是实际工业应用中的典型环节，极具代表性。既可实现单机工作，也可进行联机工作。SX-815Q型自动化生产线工作流程是，瓶子通过皮带输送到填装位置。与此同时颗粒上料单元将料筒的颗粒推出至选料皮带，经过分拣，白色颗粒被吸取并放置到瓶中。填装完毕后，瓶被输送到加盖拧盖单元进行装配，然后装配好的瓶子经过皮带传送经过检测分拣单元，不合格产品被推出，合格产品被6轴机械手臂搬运并包装，最后，成品入仓单元将包装好对产品进行入仓，完成一次生产任务。操作人员通过人机界面输入控制信号，查看工作状态。

1.2 课程当前问题

《自动化生产线安装与调试》课程目标，是使学生掌握气动、电气控制、PLC等多种技术的综合应用，具备自动机与自动线项目设计、安装、调试与维护、维修等岗位的职业能力;培养学生自主学习、开拓创新和团队合作的能力以及学生分析问题、解决问题的能力。使其养成良好的职业道德，为从事职业岗位工作打下坚实的基础[3]。当前课程教学过程中存在问题如下：①根据国家专业教学标准要求，高职院校学生要在第五、第六学期进行顶岗实习，学生在校时间为2年，学习时间短、机电类专业课程学习应用难度大，因此课程改革势在必行;②课程知识点面广，涉及学科繁多，理论授课时间相对少，教师无法讲解全部知识点;③传统教学方式多为“老师教、学生学”的固定模式，师生互动少，学生缺乏主动性、创新性，无法满足学生个性化需求，实现因材施教;④传统教学因受空间时间限制，师生间交流互动仅限于课堂教学，教师无法精确掌握每个学生学习进度和学习情况，并据此作出相应反馈，故很难实施因材施教。

2  线上线下混合式教学模式设计与实施

2.1 构建知识技能树

“自动化生产线的安装与调试”是一门技术综合应用课程。针对课程特点，结合学院人才培养方案，依托学院实验室设备SX-815Q，通过重新分析和梳理课程所涵盖的知识和技能，设置了四个项目，共包含18个任务。在制定过程中，依据了从简单到复杂，从单机运行到整机联调。

项目1：准备篇;（自动化生产线的结构及应用）（共14学时）

项目2：专项篇;（变频器、伺服电机及驱动器、PLC控制技术）（共20学时）

项目3：单站篇;（传感器技术、气动技术、PLC技术、变频技术、伺服驱动技术、电工技术）（共20学时）

项目4：综合篇;（网络通信技术、人机界面组态）（共8学时）

列写知识技能树。（见表1）

2.2 建设多元化教学资源

为保证教学资源的丰富多样，更好的展示课程的重要知识点和技能。引入了自主开发资源和收集资源，以便满足不同学生的学习需求。其中自主开发的资源，很大一部分来源于任课教师的教学、科研，经过积累、整理、加工，制作成教学课件、文本、图片、视频、动画等;收集资源主要是来源于各个供应商网站的技术资源、宣传视频、动画，以及各大网站对在线对课程资源。

微课视频是建设好线上线下混合式课程的前提和基础[4]。结构完整、设计完善、短小简洁的微课视频有助于学生有效开展线上理论学习，并指导学生线下实操。微课视频一般5-12分钟，主要围绕课程知识点展开。以“变频器的基本使用方法”为例来介绍微课视频设计。课程主要包括变频器的功能及工作原理、变频器面板及接线、用PLC控制变频器实现电动机多段速运行三个知识点。同时，教师要设计每个微课的测试、作业、PPT、扩展视频、讨论等。

2.3 教学模式设计

教学过程分三个阶段：第一阶段课前线上教学;第二阶段课中线下教学模式;第三阶段课后线上模式。

①课前：教师通过在线上发布学习任务、签到、与学生互动，统计学生学习情况;学生线上查看学习任务，观看PPT、视频;

②课中：教师在课堂检查学生线上学习情况，并指导课程实操;学生实操、总结、小组讨论;

③课后：教师查看作业、话题讨论、答疑、师生互动;学生完成作业，知识巩固，与教师互动。

2.4 教学案例展示

2.4.1 课前学习

授课对象为机电一体化191专业学生，以《自动化生产线安装与调试》课程为例，教学内容为“通用变频器的基本使用方法”，占用时间为4个课时。

针对本节知识点，教师列出学习目标：

①变频器的功能及工作原理;

②变频器面板及接线;

③用PLC控制变频器实现电动机三段速运行。

教师将本节相关学习资料上传至“智慧树”平台，以便学生随时随地学习。学习资料包括：①登录“智慧树”平台，发布学习任务;②通过“智慧树”平台，上传学习资源（PPT、微课）：变频器的工作原理、功能、面板、接线、“变频器的三段速控制”。

学生本次课程学习步骤：①提前登录“智慧树平台”，查看教师发布的本周学习任务;②自学PPT、微课：通用变频器的基本使用方法;③自学扩展内容：三菱E700使用手册、微人物（管延安）、微视频（科技实现新跨越）;④通过提前预习，记录学习本次课程后的疑难点。

2.4.2 课中教学活动

①教师对照学习任务，检查“通用变频器的基本使用方法”学习情况。针对学生反馈的难点、易错点进行详细讲解。争议较大的问题，组织学生进行分组讨论。

②教师公布“PLC控制变频器实现电动机三段速运行”项目要求，并进行分组。

③学生根据项目，分组实训。

④项目结束后，小组派出代表进行讲解答辩，教师进行验收、总结。（见表2）

2.4.3 课后教学活动

线上教学环节和实训教学环节后，教师发布讨论：用变频器控制传送带电动机运行有什么优势;发布课后反思，布置作业;学生完成单元测试、完成课堂反思，参与话题讨论。

3  教学效果

3.1 教学模式的突破

与传统课堂相比，线上线下教学模式实现传统课堂和线上课堂的有机结合，使教学活动突破时间、空间、人数、内容的限制，构建了线下线上相互配合、相得益彰的柔性课程[5]。教师通过充分调用、组织平台资源组织教学活动，亦可通过平台实时查看学生学习进度，作业完成情况，话题参与等情况。平台准确监控每个学生的学习情况，并进行有针对性辅导，实现因材施教。

3.2 提升了学生的自主学习能力

教学设备的升级和教学方法的不断改进，课程教学效果和质量也得到了很大改善。学生可根据兴趣爱好、学习情况、专业特点，展开有针对性的课程学习。在学习过程中，可结合自身情况，合理安排学习时间，利用网络和移动设备随时随地学习。针对重难点，可进行碎片式、反辐射学习，从而实现“被动学习到主动学习”的转变，充分发挥了学习的积极性、主動性。在学习过程中，学生根据教师设置任务，运用所学知识技能，通过查阅资料、小组讨论、实践验证等渠道获取新知识、新技能，更为重要的是掌握了学习的方法和途径，从而提升了自主学习能力。

3.3 提高学生的职业素养

学生在授课过程中，应获取知识、能力和职业素养，但职业素养在传统教学中，难以精准培养。学生在先修课程的学习中，已掌握必要的知识和技能。“自动化生产线的安装与调试”包含企业生产的各种经典案例，为学生提供了企业生产线的模拟现场。在特定的模拟现场工况下，完成机械、电气、气动等设备的安装、调试，不但培养学生现场处理解决问题的能力，锻炼了学生的团结协作、自主学习和创新能力，从而实训对职业素养的提升。

3.4 课程建设的突破

线上线下的混合式教学是基于系统化和信息化平台的新教学模式。故因课程本身的综合性，要求教师不但要具备全面系统的理论知识，熟悉机电一体化专业的课程体系，较强的现场处理能力，还要求教师具有较强的信息化应用能力，以及对大量资料信息梳理、整合、利用。

4  结语

《自动化生产线安装与调试》是一门实践性和理论性要求较高的专业核心课程，针对传统教学中存在的诸多问题，提出开展线上线下混合式的教学改革，线上教学的开展，突破时间、空间上限制，学生在线上预习、讨论，充分发挥学生的主体作用，从而提升了学生的自主学习能力，提高教学效果。

参考文献：

[1]常辉，周锦荣.基于云端的线上线下混合式教学构建与实践——以“自动化生产线安装与调试”课程为例[J].科技风，2019（6）：81-84.

[2]李智，骆峰，胡菡.基于《自动化生产线安装与调试》课程的任务驱动式教学改革[J].武汉工程职业技术学院学报，2020（32-3）：83-87.

[3]孙福才，季东军，刘晓春.基于“智慧树”平台的线上线下混合教学模式研究——以“自动化生产线安装与调试”课程为例[J].无线互联科技，2020（1）：103-104.

[4]杜丽萍，石龙，孙福才，等.高职院校线上线下混合式“金课”的探索与实践——以“自动化生产线安装与调试”课程为例[J].职业技术教育，2020（26）：58-61.

[5]陈明.线上线下混合教学培养高职学生综合应用能力——以“自动化安装与调试”课程为例[J].科技风，2020（11）：160-161.