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計算機等電子技術的廣泛應用,為制造業注入了生機。如今,機電一體化產業以其特有的技術帶動性、融合性和廣泛適用性,逐漸成為高新技術產業中的主導產業,成為新世紀經濟發展的重要支柱之一。在此背景下,各職業學校紛紛開設機電一體化專業,以滿足社會對該專業人才的需求。據筆者初步調查,浙江省辦有工科類專業的職業學校幾乎都開設了機電一體化專業。與此同時,“高薪急聘數控操作人才”之類的招聘廣告屢見不鮮,從人才市場和企業反饋的信息也表明,社會對高質量機電一體化專業人才的需求量很大。從近些年機電一體化專業畢業生數量上看,應基本能緩解當地企業對該專業人才的急需,不至于供需嚴重失衡,問題出在供非所求。職業學校內部在該專業培養目標與定位、專業建設與課程設置、實習實訓內容及條件等方面存在問題。因此,機電一體化專業建設與課程體系的再構建,是當前亟待解決的問題。
一、機電一體化技術的界定
1、內涵
傳統意義上的機電一體化,主要指機械與電工電子及電氣控制這兩方面的一體化,并且明顯偏重于機械方面。當前科技發展的態勢特別注重學科間的交叉、融合以及電子計算機的應用,機電一體化技術就是利用電子技術、信息技術(主要包括傳感器技術、控制技術、計算機技術等)使機械實現柔性化和智能化的技術。機械技術可以承受較大載荷,但不易實現微小和復雜運動的控制,而電子技術則相反,不能承受較大載荷,卻容易實現微小運動和復雜運動的控制,使機械實現柔性化和智能化。機電一體化的目標是將機械技術與電子技術實現完美結合,充分發揮各自長處,實現互補。與其相關的學科應包括機械工程學科、檢測與控制學科、電子信息學科三大塊內容。
2、本質
機電一體技術的本質是將電子技術引入機械控制中,也就是利用傳感器檢測機械運動,將檢測信息輸入計算機,計算得到能夠實現預期運動的控制信號.由此來控制執行裝置。開發計算機軟件的任務,就是通過輸入計算機的檢測信息,計算得到能夠實現預期運動的控制信號。另外,若是一件真正意義上的機電一體化產品,則其應具備兩個明顯特征:一是產品中要有運動機械;二是采用了電子技術,使運動機械實現柔性化和智能化。
3、作用與系統
采用機電一體化技術的最大作用是擴展新功
能,增強柔性。首先,它是眾多自動化技術中最重要的一種,如實現過程自動化(PA,即連續體自動化)、機械自動化(FA,即固體自動化)、辦公自動化(OA,即信息自動化)等。其次,機電一體化技術又是按照用戶個人的特殊需求來制造、提品這一當今最高級供貸方式的關鍵技術。一個機電一體化的系統主要是由機械裝置、執行裝置、動力源、傳感器、計算機這五個要素構成,如機器人就是一個十分典型的機電一體化系統。
二、機電一體化專業建設與課程體系現狀分析
1、專業定位模糊,需準確定位
由教學計劃可看出,目前職業學校機電一體化專業基本上按“既懂機又會電”來定位,但實際上機械與電子本身各自為兩大學科,內容十分豐富,涉及面非常廣,讓一名職業學校生在短短的三年時間里系統地掌握兩大學科的理論知識和技能,是不現實的,也沒有這個必要。前述的理想化定位,往往造成“機不太懂、電也不太通”的尷尬局面,失去了該專業應有的特色,達不到培養目標。從理論上來說,其定位應以機為主、電為輔,或者電為主、機為輔均可。由于許多機械類專業如機械制造及自動化等一般也強化了電子和計算機等方面的應用,使它們沒多大差異,體現不出自己的特色,實際上行不通。因此,機電一體化專業應定位在“以電為主、機為輔,機、電、計算機三足鼎立”為宜。
2、雙師型教師隊伍力量薄弱
由于種種原因,目前高職機電一體化專業“雙師型”教師比例仍很低,專業理論教師不能指導實訓教學,實訓教師基礎理論薄弱,不能講授專業理論課的現象還較普遍,必須采取加強培訓或從企業聘任兼職教師等途徑加以解決。
3、教學實驗、實訓條件落后,實踐訓練水平有待提高
總體看來,各職業學校雖具備一些專業基礎課、專業課的實驗條件,但基本上都是以驗證性、演示性為主,很少具有本專業的綜合性、設計性實驗,缺乏融合機與電為一體的大型綜合性實驗或綜合性課程,影響了專業技能和工程實踐能力的提高。教學實訓設施也大大落后于當今企業,實踐訓練水平不高,應采用與企業合作等方式盡快提升層次。
4、適應新技術發展的課程體系有待構建
現行的機電一體化專業課程體系,明顯偏重于機械方面,這與當前該專業所處于的“機、電、計算機”三大塊內容三足鼎立的實際格局很不適應。因此,在課程體系構建時應突出電氣控制、計算機應用的地位。
關鍵詞:機電一體化;實驗平臺;課程改革與設計;開放性
隨著科技的發展,社會對機電一體化技術人員的要求也越來越高。目前,機電一體化實驗教學的形式主要有驗證、現場參觀實習等。這樣的教學方法存在明顯的不足,學生的參與性不夠強,無法深入了解教學內容和應用技巧。傳統的演示、驗證教學方法已經無法適應社會、經濟對人才需求的發展和變化[1,2]。針對這樣的實際情況,本文提出了一種新型機電一體化實驗教學平臺,該平臺采用模塊化設計,開放性強,可以模擬自動化生產線的簡單工藝流程,具有上料、裝配、檢測和分揀等功能。并基于該平臺進行了機電一體化實驗課程的設計與研究,通過各種典型的機電一體化實驗項目,加深學生對機電一體化基本知識和理論的理解,擴展知識面,培養學生的科學思維、創新精神、實踐能力。
1新型機電一體化實驗平臺的設計與研究
1.1技術方案
本文設計的機電一體化綜合實驗平臺總體結構,主要由電控系統、機械傳動系統、自動化工位及各種傳感器組成。各子系統有機的配合在一起,模擬自動化生產線的簡單工藝流程,實現上料、裝配、檢測、分揀等多種功能[3]。學生通過相關實驗項目的操作,可以加深對機電一體化理論知識的理解,同時提高分析問題和動手實踐的能力。
(1)電控系統。是整個實驗平臺的核心,是各實驗項目功能和指標的重要保障。其主要由基于PLC設計的電控箱、操作面板、變頻調速控制器及數碼管、指示燈等組成。
(2)機械傳動系統。實現工件在輸送帶上流水傳輸,主要由三相異步電動機、減速器、輸送帶組成。
(3)自動化工位。由上料、機械手、檢測和分揀等多個自動化工位組成,每個工位都是通過氣缸活塞伸出或縮回實現自動操作。
(4)傳感器系統。主要用于工件定位和質量檢測等,采用光電式傳感器或接近開關設計。實驗臺工作原理:按下開始按鈕,控制系統通過變頻器控制電動機的轉速和方向,從而實現輸送帶的自動運行;延時5秒后,控制系統控制上料工位氣缸,實現自動上料;控制器通過接近開關自動感應工件是否來到裝配工位,并自動控制機械手裝置實現自動裝配;檢測工位自動檢測裝配是否合格,并實現分揀與計數、顯示。
1.2設計目標
通過上面的分析,實驗平臺應設計實現如下功能。
(1)實驗平臺能夠直觀地體現自動化生產線的工藝流程。
(2)平臺輸送帶的電動機具有啟動和停止控制功能,且為了安全起見,設計有急停按鈕。
(3)采用變頻器實現電動機及輸送皮帶的速度及轉向控制,具有調速和正反轉控制功能[4-5]。
(4)上料、裝配、檢測和分揀等功能采用氣壓傳動系統來實現。
(5)能用機械手實現工件的自動裝配。
(6)具有良好的人機接口,自動顯示系統狀態及工件統計狀態。
(7)電控系統采用PLC控制器設計,方便同學從底層理解典型的機電控制原理。系統用變頻器控制三相異步電動機啟動、停止、正反轉及各種轉速的改變,經過減速器、三角帶帶動傳輸帶運輸,從而達到輸送工件的目的。在傳輸帶邊上設置上料工位、機械手工位、檢測工位、分揀工位,各個工位的運動都采用氣壓傳動。另外采用指示燈來顯示系統工作狀態和采用LED數碼管顯示毛壞數和成品數。
2實驗課程總體設計
我們基于新設計的綜合實驗平臺,對原有的實驗教學大綱進行了修訂,增加了新的實驗項目,實驗內容的安排更加注重學生知識面的擴展與分析、實踐能力的培養,以適應新形勢對機電一體化技術人才需求的發展和變化[6]。編寫了適合本實驗平臺的實驗指導書、實驗報告、相關測試程序等。實驗項目的設計遵循“由淺入深、循序漸進”的原則。不同的實驗項目,考核的內容和培養的目標各不相同,具有明確的針對性。通過全部實驗項目的學習,使學生達到4個層次的目標:一是理解和掌握機電一體化系統的基本理論和概念;二是培養學生對PLC控制系統硬件和軟件的設計與調試能力;三是分析和解決系統調試運行過程中出現的各種實際問題;四是掌握機電一體化系統設計的相關技術、設計方法。
3實驗項目詳細設計
前面已經介紹了,基于本實驗平臺可以開展4個層次的實驗項目。下面以一個與實踐結合較緊密的綜合實驗項目——工件裝配實驗為例,介紹實驗項目的詳細設計。
3.1實驗目的
理解、掌握工件裝配的原理及工藝過程;培養學生對PLC控制系統硬件和軟件的設計與調試能力;分析和解決系統調試運行過程中出現的各種實際問題。
3.2實驗內容
工件裝配由一臺氣動機械手裝置完成。裝配前,裝置應處于原點位置,即夾爪氣缸應伸出,處于松開狀態,水平氣缸應縮回,垂直氣缸應伸出;當定位傳感器檢測到有工件就位后,控制垂直氣缸向下運行,到底后,夾爪氣缸夾緊工件;然后垂直氣缸向上運行,運行到頂后,水平氣缸向前推出,推到行程后,垂直氣缸向下運行,到底后松開工件,完成工件的裝配;最后垂直氣缸向上到頂,水平氣缸向后縮回,裝置重新回到原點。
3.3實驗設備及技術參數
(1)電源:AC220V±10V(帶保護地三芯插座)。
(2)空氣壓縮機:0.6Mpa~0.8Mpa。
(3)氣動機械手裝置:手動控制功能由操作面板按鈕完成,自動控制功能由PLC完成。
(4)KJ223A型綜合實驗臺。
3.4實驗電路
3.5PLCIO分配表
3.6實驗程序流程
3.7安全注意事項
(1)氣動系統使用壓力不得超過800KPA。
(2)在氣動系統管路接好之前不得接通氣源。
(3)接通氣源和長時間停機后開始工作,個別汽缸可能會動作過快,所以要特別當心。
(4)機械手在運動過程中不能受到障礙物阻礙,否則會造成損害。
(5)機械手運行過程中不要用手去觸摸它,也不要人為地阻止它運動。
(6)一段時間不用機械手或檢修氣動系統,應放掉壓縮空氣。
3.8編寫實驗報告
(1)根據運動控制要求,畫出機械手運行梯形圖。
(2)試編制機械手程序,實現工件的裝配。
(3)思考工件在傳送帶上是如何實現定位的。
4結束語
針對目前機電一體化課程實踐教學環節存在的問題,本文提出了一種新型機電一體化綜合實驗平臺。并基于該平臺進行了機電一體化實驗課程的設計與研究,通過各種典型的機電一體化實驗項目,開拓了學生的視野,提高了學生的理論素養和實踐能力。更為重要的是,本實驗臺采用模塊化設計理念,具有極強的開放性,學生可以依據平臺提供的軟硬件資源自行設計實驗項目,大大提高了學生的學習能動性和分析解決問題的能力。
參考文獻
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【論文關鍵詞】機電一體化教學改革專業特色
【論文摘要】針對機電一體化專業教學不能滿足經濟快速發展的需求這一現狀,提出了以實踐為導向的機電一體化教學改革。闡述了機電教學改革的必要性、思路和方法,提出在實踐環節深化改革,在專業培養方案上努力突出專業特色的重要性,淡化了原專業課和專業基礎課的界限,對課程實踐教學進行了改革,體現了機電教學的特色。
(一)引言
隨著現代化工業生產的發展,由氣動技術、液壓技術、傳感器技術、PLC技術、網絡及通訊技術等學科的強烈相互滲透而形成的機電一體化技術,已成為當今工業科技的重要組成部分。長期以來機電專業基本上是按照傳統的理論體系以學科為核心來組織教學,把傳授系統的理論知識作為組織教學的出發點,作為教學過程的主線和質量考核的主要標準,對學生系統地掌握理論知識,開發設計產品是有利的。但是也存在不足之處,學生畢業后大部分被分配在生產第一線,所從事的工作不是研究、設計、開發、決策等,而是操作設備、制定工藝、籌劃工裝卡具、調整試車、查找故障和排除故障,在學校學的知識相當一部分用不上,而現場工作所必需的工作能力又不具備。
(二)改革的必要性
隨著國民經濟的增長,社會對人才的需求也開始增長,社會對人才特別是機電一體化專業人才的知識結構提出了新的要求。舊的辦學模式在人才培養的方法和途徑上受到很大的制約,無論是人才的培養規格、課程體系的設置,還是實踐性教學體系的安排,都沒有完全擺脫傳統教育的模式,呈現出本科教育的“壓縮版”,使畢業生在理論研究的領域里“缺乏理論”,在技術應用領域內“缺乏應用”。有的專業由于課時設置不合理、教學方法陳舊等諸多原因,學生理論知識學習不扎實,又缺乏必要的社會實踐與動手能力,以至于課程結束后,了解的只是一些課本上的理論知識。在當前的教學中主要存在以下幾方面問題:1.學時太少。隨著教學改革的深入,機電專業課程和其它的專業課一樣,教學課時被明顯的縮減,存在著教學內容多、課時少的矛盾,如何在較短的時間內最大程度的提高教學質量是教學面臨的一大難題。2.教學模式單一。傳統的教學模式,往往只注重理論教學,在電機知識的介紹中,概念抽象,理論繁瑣,跟數學、物理及電路等相關課程的聯系很緊密。在電氣控制電路的原理分析、基本控制環節的設計、設計思想的敘述一般都較清楚。但由于原理圖多、文字敘述較抽象,學生又無實物接觸,在學習過程中普遍感到枯燥乏味,而且有關安裝位置圖、面板開孔圖、電氣接線圖及安裝、調試等工藝設計方面幾乎均未涉足,理論教學與實際的控制系統設計、制造要求存在著一定的差距。3.理論與實踐環節脫節。近年來PLC技術的迅速的發展,被廣泛地應用于多種場合,基于PLC的實驗系統無論其運行過程還是運行結果只能通過對控制對象的觀察得以了解,因此PLC教學的實踐環節更應強調對象模型的實例化與控制流程的動態演示。但受控對象往往由于其體積大、重量重、價格高、維護難等因素,難以大量裝備于實驗室,學生在實驗過程中無法感受到工程實踐中的趣味性、知識性和實驗成功后的成就感,在很大程度上挫傷了學生的積極性。4.生源整體素質下降。由于連年大幅擴招,生源整體素質有所下降,在接受能力和學習的積極性等方面都比過去的相對降低,許多基礎課的學習不夠扎實,給本課程的教學帶來了很大的困難。
(三)改革的思路
1.制定適應新形勢的教學內容。制定符合現代化建設要求的機電一體化專業教學計劃,遵循國家、省教委的有關文件精神,以綜合素質培養為基礎,以能力培養為主線。圍繞培養目標,對知識、能力、素質等方面進行合理的綜合安排,力求整體優化,培養實用的職業技術人才。(1)關于“機電一體化”內涵的認識。機電一體化技術從學科角度來看,它是集機械技術、微電子技術、計算機技術、電氣技術、信息技術的有機統一體,而不是機械技術、電氣技術的簡單組合體;從機電一體化技術的成果或最終體現來看,它則是在計算機控制下由機械本體、電、氣、液壓以及光電器件組成的產品或設備,是一個自動化的工作系統。(2)培養目標。機電一體化專業應培養德、智、體、美、勞全面發展,熱愛祖國,熱愛本職崗位,具有不斷追求新知識、實事求是、獨立思考、勇于創新、踏實苦干的精神,掌握基本文化科學知識和機電一體化專業必需的基本理論、基本技能,對現代機電一體化產品結構調整有較強適應能力的應用型高級技術人員、技藝型操作維護人員。
2.先進教學手段的應用。(1)運用多媒體進行直觀教學。課程中的原理圖、梯形圖、程序及電路圖較多,利用Authorware、Powerpiont制作成多媒體課件,集文字、圖片、動畫和聲音于一體,不僅僅大大減少了老師課堂上畫圖的時間,而且學生興趣倍加,容易理解,提高了教學效率,增大了課堂教學的信息量。(2)聯系生活,啟發學生思維。課堂教學重在理論聯系實際,運用生活中的實例,既有助于學生對理論知識的掌握,又有益于提高學生的興趣和對實際問題的思考能力。如在講解三相異步電機的變頻調速時,結合變頻空調原理和特點,來分析變頻空調與普通空調之間的區別,從而闡述變頻調速的優點,學生增加了生活知識和學習的趣味性。(3)與時俱進,激發學生的求知欲。教師應該與時俱進,了解課程最新的技術動態,并把它傳授給學生,只有這樣才能激發學生的求知欲,真正的把課教好。如在介紹直流電機中,運用高速磁懸浮列車的例子給學生進行了講解,從而大大提高了學生的興趣、求知欲和學習的動力。
3.改革優化實踐環節。實踐教學是技術應用能力形成的重要環節,也是高職專業教育教學的重點。為了培養學生專業技術能力,改革傳統的實踐教學模式,將實踐教學分為三個階段進行:(1)實驗技能訓練。實驗技能訓練主要包括專業基礎課和專業課中的實驗,使學生掌握基本實驗儀器的使用,基本數據的測量、采集和基本實驗方法的運用。(2)單項技能訓練。單項技能訓練主要包括金工實習、數控實訓等,學生進行基本技能(鉗工、機加工、電工)、職業基本素質(數控車、數控銑、加工中心的編程和操作)的訓練。通過訓練使學生掌握相應的技能,參加職業資格考核取得數控工藝員或數控車、銑、加工中心操作工等級職業資格證書。(3)綜合技能訓練。綜合技能訓練主要包括生產實習、頂崗實習等,學在實訓中,采用邊教、邊學、邊做的教學方法,通過典型零件數控加工案例引導教學設計,針對實際零件數控加工任務討論工藝解決方案,并在加工現場實施,形成不同零件加工效果的直觀比較和認識,以合作完成實訓教學過程。融“理論、示范、練習、反饋”于一體,將“教、學、做”合而為一。有效培養學生的技術應用能力。生根據實際生產任務,在不同的崗位上完成實踐任務,畢業后實現“零距離上崗”。
(四)建設特色課程
在課程設置上根據對企業人才需求情況和對近幾年畢業生就業情況的調查,以工作過程為導向,以工作任務或產品為載體,根據學生就業崗位群的任職要求,參照相關的職業資格標準,通過與企業有關人員共同論證,進行課程設置。課程內容的確立與工作過程各階段的任務密切相關,在與企業的深度耦合中,通過對職業崗位群從業人員和與職業崗位群有關的人員及專家進行調查,通過對在職業崗位上工作的學生的描述,經過分析、歸納、整理、綜合,確立職業崗位工作過程中不同階段的工作任務,將工作任務和內容轉化為學習領域的課程內容,通過對工作過程各階段的各級工作任務的使用頻率和難易程度進行分析,確定適用于不同層次的專業核心課程內容和學時安排。
關鍵詞: 教學做一體化 《機電一體化》 中職教育
《機電一體化》課程是一門以機械設計與制造為基礎,融入計算機技術、信息技術、自動控制技術的交叉學科。課程主要內容是運用先進的設計制造技術理論與方法,解決現代工業領域中的復雜技術問題,以實現產品智能化設計與制造;并以培養具備機械設計、制造及自動化基礎知識和專業知識,能在工業生產第一線從事機械工程及自動化領域技術、經營和管理且具創新精神的應用型高級專業技術人才為主要目標。
課程內容和理念雖緊跟市場步伐并極具前沿,但傳統課堂教學模式無法與之相匹配。以理論知識傳授為主的課堂教學方法培養出來的學生,談起理論知識或許頭頭是道,但真正操作起來,往往面面相覷、毫無思路甚至錯誤連連、廢品成推,造成用人單位對中職生的專業能力產生質疑。因此,要培養出企業需要的動手能力強且具有一定操作經驗的應用型專業技術人才,就必須改變傳統課堂教學方法,在《機電一體化》課程教學過程中,把教、學、做融為一體,從根本上解決課程理論與實際操作相脫節的問題,培養出市場和企業需要的人才。
一、“教學做一體化”教學模式的內涵
“教、學、做”理論很早在中國就有了明確的闡述。在《陶行知教育名篇》這本書中,陶先生認為“先生須一面教一面學”、“教學做合一”、“先生的責任不在教,而在教學,而在教學生學”、“教的法子必須根據學的法子”。一體化即“Integration”,強調事物之間的相互聯系,相互聯系后會產生新的結構和系統,由此產生新的功能。
“教、學、做”一體化的教學理念是事情需要怎樣做就怎樣學,怎樣學就怎樣教,知行統一?!敖?、學、做”一體化的教學模式就是將教學場所直接設在工作現場或實訓室,師生雙方通過邊教、邊學、邊做掌握知識,進而通過再學、再做、再教提高操作技能,最后完成預定任務的教學方法。教學過程中,學生是演員,教師是導演,理論和實踐交替進行,由易到難,逐漸深入,突出對學生動手能力和專業技能的培養,充分激發學生的學習興趣,充分體現“以學生為主體,以教師為主導,以培養學生技能為目標”的教學理念。師生雙方共同參與教學全過程,在教中學、學中做、做中學,融教、學、做為一體。
《機電一體化》是一門操作性強和實用性高的課程,加之中職學生活潑、好動的特點,在課堂教學過程中實施“教、學、做一體化”教學模式,無疑會達到事半功倍的教學效果。
二、在《機電一體化》中如何實施“教學做一體化”
1.深入鉆研教材,實現教學內容的一體化。
“教學做”一體化的教學模式將理論教學和實際工作有機結合起來,把課程內容分成若干個項目,用任務驅動方法實現教學目標,這就要求教師打破原有教材的系統性,按照真實工作情景重組教學內容。因此,中職學校教師應深入企業調研,全面研究企業與專業相關的工作崗位,并結合學校的實際情況,深入鉆研教材,確立教學任務,以實踐操作為主線,以能力培養為核心進行教學活動,最終實現學生綜合能力和綜合素質的提高。
2.整合教學方法,實現教學方法的一體化。
根據一體化教學的特點,有針對性地靈活選擇教學方法,使教學效果最佳化。教師應該打破傳統教學慣例,努力讓傳統課堂教學活動從教與學的單行道改變為教、學、做互動的多行道,變學生被動學習為主動參與學習。所以,教師在選擇教學方法時,必須基于學生的學習特點,綜合應用任務驅動教學法、情境教學法、角色扮演法、案例教學法、項目教學法等創設工作情境,或把教學場地安排在工作現場,讓學生身臨其境,實現從學生到“工人”身份的轉換,不僅使學生真實地感受到作為一名員工應具備的基本素質,而且能夠激發學生的學習興趣,調動學生學習的積極性、主動性。
3.設計教學過程,實現理論實踐的一體化。
在一體化教學中,整個教學設計和組織都以實踐操作為主線,突出技能訓練,圍繞實踐操作進行理論知識的教學,實現理論教學和實踐教學的一體化。在教學設計時,教師可以考慮從教和學兩方面、兩條主線入手。一條線是教師講授,重點是加工工藝和加工方法,循序漸進地開展教學活動。另一條線由學生以組、團隊的形式尋找和確定實際項目,根據教師的指導,在做中理解理論知識、掌握技能,在操作中驗證理論。同時,用理論指導操作,實現理論與實踐的有機結合,在操作過程中,教師巡回指導,及時發現問題、解決問題,共性問題集中講解、個別問題個別指導,促進理論教學過程與實踐教學過程的融合。
三、“教學做一體化”在《機電一體化》中的實施效果
在教學中運用“教學做一體化”,對學生和老師都帶來了積極的影響。主要表現在以下三個方面。
1.提高了學生的學習興趣。
實施“教學做一體化”后,學生在聽中學、學中做、做中學,在做的過程中會遇到或多或少的問題,在求知欲和興趣的驅使下,會不斷思考和探索,則學生學習積極性和主動性大大提高。
2.提高了學生的學習效率。
“教學做一體化”以實際項目驅動進行學習,老師在指導學生做項目的過程中,可以精準地把握學生的學習狀況,有效解決學生學習的盲點和難點,進而提高學生的學習效率。同時,通過實際項目的演練,學生已經深入掌握了操作流程和要領,再做項目時就不會茫然,更不會無從下手,變得更加自信,學習效率大大提高。
3.提高了教師的教學能力。
“教學做一體化”提高了教師的業務能力和教學水平,教師在與學生的互動過程中,更加了解學生的需求;通過指導實際項目的運作,教師對機電一體化這門課程有更深層次的理解,從而提高教師的教學水平和教學能力。
參考文獻:
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隨著高等職業教育的不斷深入,教學對實踐提出了較高的要求,如何切實培養學生的技能成為一個新課題。本文研究了機電一體化教學的特點,并分析了實踐教學的發展現狀及存在的問題,著對實訓課程的改革來說迫在眉睫,因為這決定了學生在未來社會中的競爭力。
關鍵詞:機電一體化實訓課規范化教學
高校是高新技術人才培養的搖籃,高等教育與社會經濟的發展不僅有著密切的聯系,而且還存在著相互促進的作用。而高等職業教育的根本和目標就是培養、造就技能型人才。在高職教育中,實踐是培養技能型人才的重要手段和措施,但是,隨著實驗實訓教學手段的逐漸老套,設備短缺、儀器陳舊,造成學生學習效率低下,最終與培養和造就技能型人才的目標不符。高等教育不是應試教育,是一種理論與實踐密切相關的精英教育,而教學中存在的問題,很容易致使實驗實訓教學形同虛設,發揮不出應有的作用,教學資源也就無法得到最優配置,從而導致極大的浪費。這不是我們樂于見到的,我們需要更新觀念,與時俱進,與社會接軌,強化課程設計,突出實驗實訓教學的重要性。本文就機電一體化實驗實訓課程進行深入探討。
一、機電一體化實驗實訓課程存在的問題
隨著機電一體化專業的不斷成熟,該專業已具有了綜合性、先進性、應用性的特點。在教學中,我們不難發現機電一體化專業教育存在的問題。
(一)專業學習的偏重性
機電一體化專業應是“機、電、計算機”三部分知識融合的專業,這也是社會需求的體現,但有的院校偏重電類方面、有的院校偏重機械方面,這與社會的實際格局不相適應。
(二)教學過于追求課程的系統性、完整性
高校的專業學習與初等、中等教育不同,在設計培養方案時,我們不應該追求每門課程的系統性、完整性,應該注重學生專業的系統性、綜合性、實踐能力、創新能力的培養。而現今的課程設置,出現了很多重復內容,過于強調理論性,因此我們需要扭轉這一局面。
(三)設施落后,實踐訓練水平低
通過走訪交流,我們發現校內的實訓設施普遍落后于企業,教師的訓練水平不高,缺乏“機”“電”一體化的綜合實訓室及相關實訓課程,這直接影響了學生綜合實踐能力的提高,也降低了學生在社會上的綜合競爭力。
(四)學生對實訓課的抵觸
與對課程設置認知的缺乏通過座談會、抽樣調查等形式的調查,發現了學生對實訓課程有抵觸。學生無法完全適應從純理論向實踐教學的轉換,這與入學初期安排的專業介紹、專業認知工作不規范有關。實訓課程中,尤其是學生對設備的操作,往往知其然而不知其所以然。
(五)與社會需求不匹配
高等學校培養的是綜合性、技能型人才,但由于知識陳舊、設備落后,培養目標不明確,而造成某方面人才過剩,與社會需求不匹配。
二、機電一體化實驗實訓課程問題的解決——規范化管理
實驗實訓課程是高職人才培養方案的重要組成部分,也是實踐教學體系中的主要模塊。而實驗實訓各課程本身,都有著不同的特點與要求,且學生在實訓中暴露出來的問題也不盡相同。如果想根本性地解決上述問題,提高教學效果,就必須充分發揮課程優勢。規范教學的各個環節,讓教學充滿活力,是一個刻不容緩的舉措。
(一)規范課程標準,明確教學目標,指定教學文件
課程標準是國家對學生接受一定教育階段之后的結果所做的具體描述,是國家教育質量在特定階段應達到的具體指標。它具有法定的性質,是教育管理、教材編寫、教師教學生學習的直接依據,也是評估與考試的依據。教學目標是由專業教學計劃與課程標準確定的。但教學計劃的制定具有寬泛性,若無詳細嚴謹的教學文件進行支撐,那么很容易使教學目標不夠清晰,教學要求參差不齊,甚至還會出現教學目標的盲目性。按照這種方式培養出來的學生,將失去更多的就業機會,從而影響整個專業的發展。所以,我們必須規范教學計劃、教學目標,讓教學更有意義。
(二)教學場所的規范化管理
實驗實訓教學,最直接的教學場所就是實驗實訓室,而教學場所的環境、安全和衛生等方面必須全面檢查,排除安全隱患,這是保證教學順利進行的最低要求。對于出入實訓場所的人員需有明確的規定和要求,可采用軍事化管理模式,減少學生的遲到早退現象,以企業的標準要求學生平時的日常規范,有利于他們強化時間概念,遵守勞動紀律,樹立堅實的人格品質。
(三)指定規范化安全操作守則,工具、耗材、設備的規范化管理
實驗實訓教學中使用的設備、工具、耗材等都屬于“消耗品”,在開課前,必須要求學生嚴格執行實驗實訓場所的工具、設備使用的相關制度,這能極大地培養學生的安全、文明操作意識,而這本來就是一個優秀職業人員應具備的職業習慣和職業素質。
(四)實訓過程評價體系規范化
對于實驗實訓課程,高校一直在強調過程性評價的重要性。在整個課程中,我們需要正確而全面地評價學生的實際操作能力。但由于訓練時間較長,環節較復雜,在不具備規范的多元化過程評價體系的情況下,教師將無法給學生做出公平、公正地評價。所以必須有一個完善的評價體系,才能讓實驗實訓課程得到良性發展;才能讓學生在走向社會的時候更具有競爭力。
(五)校企合作常規化、規范化
校企合作,是一種共榮共發展的合作。學校培養的人才,最終都是輸送給企業的,如果校企合作常規化、規范化,就能組建“校中廠”——企業認知、“廠中?!薄W交替、“訂單班——定向培養”等,而上述內容,可最大限度地扭轉設施落后、訓練水平低的局面。當然,教師隊伍本身的專業素養、教學能力也需要與時俱進,堅持自我提升,這樣才能讓學生、專業、學校、社會得到最大的發展。
三、結語
總之,實驗實訓教學規范化,有利于教學的實施,更有利于學生綜合能力的提高。在完善的評價體系下,我們才更容易發現教學中存在的問題,同樣也能更好地找到課程改革的突破口。培養出能夠較好地適應社會發展需要的應用型人才。
參考文獻:
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【關鍵詞】高校;機電一體化;課程設置
在我國機電一體化這門學科發展始于1970年以后,一開始它作為一種工程技術應用在機械、自動控制、信息等領域,作為一種多學科融合的專業,體現出了它的強大的影響力,同時它作為一個交叉學科經歷了幾十年的發展已經取得了不小的進步,在這幾十年里通過學科的融合、技術的創新等持續發展機電一體化產品由單一逐步發展到了擁有一大批大型設備甚至大型成套設備或系統。這一系列的發展不僅豐富了機電一體化的產品,其中最大的作用是不斷的推動了我國經濟的發展,給人類的生活帶來了方便。進入21世紀以來,一些高科技迅速發展起來,特別是在機械、電氣、微電子、信息技術等領域都保持著迅猛的發展勢頭,然而這些領域都和機電一體化有著密不可分的關系,因此機電一體化的發展對我國的科技發展有很大的推動作用,目前看來機電一體化的發展方向是小型化、輕型化、高精度、高效率集成化的發展。
1機電一體化技術在我國的應用
我國的機電一體化技術發展相對較早,一開始主要是在數控機床上有所應用,其主要是把一些程序放在一些芯片上,然后通過讀片機對程序進行讀取,然后再執行,這一系列的過程相對較慢。目前這種應用幾乎被淘汰,隨著科技的不斷進步,機電一體化的發展開始朝著新型化、小型化的發展,使得一些系統的結構、功能和精度上都有很大的提高,也就是一臺機床基本上可以完成很多獨立的工作,同時還能夠檢測出各個部件的損傷程度,包括一些刀片的破損情況也能夠被識別出來。這一系列的功能都離不開計算機,其中包括計算機集成制造系統、計算機輔助設計系統等等。在我國機電一體化在汽車領域應用的十分廣泛,除了應用在汽車的各個零部件以外,還包括一些高科技的系統也應用到了機電一體化,包括車身穩定系統、防抱死系統、安全氣囊等等,這些系統使得汽車在使用的過程中變得非常方便,同時也使得汽車的各種性能都顯著的提高。機電一體化技術在家用、辦公電器力而更是得到迅速的發展,復印機,掃描儀、數碼照相機、攝像機、變頻冰箱、空調、電子體溫計、血壓計等等。給人們的生活上作帶來極大的方便,機電一體化技術在我國許多煤礦也得到廣泛應用國產的以計算機為核心的電牽引采煤機、全數字直流提升機己占領國內市場,我國己能生產用計算機監控的掘進機、膠帶運輸機、礦井供電設各等另外煤礦安全生產監控系統、膠帶機集中控制系統、礦井生產過程自動控制和信息化管理、圖像監視井卜關鍵設各和主要上作地點、調度室的裝各實現數字化、計算機網絡管理系統在生產調度、則務、人力資源、設各、銷售及辦公自動化都得到了普遍應用為煤礦生產實現高安全、高可靠高效率和高效益提供了保障。
2高校機電一體化課程的重要性
機電一體化技術是現代工業的基礎,是機械、電子和微電子等技術相互滲透、相互結合形成的現代化高新技術,是其目的是運用機械、電子、液壓、氣動、信息等方而的知識和技術,來解決生產過程中的技術問題,提高產品性能及自動化程度,是高等學校機械、機械制造及自動化等專業的莘莘學子應該掌握的技術。
3高校機電一體化課程設置的要求
3.1課程設置需滿足市場需要,體現優化綜合能力
高校在設置機電一體化專業時要綜合考慮,其中最重要的就是社會的需求量,社會沒有需求開設專業是沒有就業方向的,除此之外還要考慮一些行業的需求和各個工作環境的特點等等。只有全面的了解了這些狀況,才能根據這些狀況來開設具有特色的機電一體化專業。開設課程以后,還要根據機電一體化本身的實踐性特點,充分的把理論和實踐結合在一起,保證理論課學時的同時又不耽誤學生的實踐時間,同時在學生學習理論知識時要把一些公司的用人標準以及到工作崗位上以后應該掌握的一些標準進行專門的講解,這樣才能讓學生為以后的工作打下基礎。由于市場經濟下的一些公司的發展非常迅速,在市場不斷變化的同時高校也要不斷的跟進市場的變化,要辦成隨市場變化而變化的教育模式,這樣才能讓學生貼近市場的需求,高校只有圍繞著這個理念才能使得學校的機電一體化專業越辦越好,才能滿足市場的需求。目前人才市場也有了不同的改變,很多用人單位開始慢慢的把學歷選擇變成能力選擇,目前很多用人單位都非常欣賞一些操作能力強的人,同時這個標準也是他們選擇人才的標準,因此在設置機電一體化這個專業時要把理論操作嚴格的、科學的進行分配,分配好各個階段需要做的任務,并且能夠在實習的過程中找出問題、分析問題、解決問題,只有這樣才能不斷的輸出一些動手能力較強的人才,才能使得機電一體化專業越辦越輝煌。高校要嚴抓實踐課的開設,利用實踐才能夠讓學生真正的理解理論知識,這是教育部提倡的教學方法,只有這樣才能不斷的發現理論學習中的問題,然后再解決問題。
3.2加強研究,搞好教材編寫工作
縱觀現在的機電一體化教材,很多都是一些理論性極強的教材,往往這種教材很難吸引學生的注意,根據調查顯示大多數的學生都愛好實踐,然后企業中需要的就是動手能力強的人,學生又喜歡動手,那么為什么不為他們準備一本實踐教材呢?這是高校在編寫教材時的問題,也就是說編寫教材要根據學生的喜好去編寫,不要盲目的編寫,盲目的編寫往往適得其反。因此教師在編寫教材時要充分的去了解學生的意見,和學生進行交流,這樣才能編寫出更加實用的教材。同時一些課程設置不科學、教材陳舊的狀況也要不斷的進行更新。
3.3加大機電一體化課程實踐性教學設置
3.3.1課內實踐的開設必須有效、實用機電一體化是一門實踐性較強的專業,因此在開設的過程中一定要保證它的實踐性,保證開設的有效和實用,同時還要保證實訓室的可用性,要把理論課與實訓課的比例達到1比1,這樣才能充分的鍛煉學生的動手能力。在教學的初期要對專業課進行詳細的分析,然后確定這門課程需要掌握的知識和一些必要的操作項目,然后再進行一些實驗室的建設,這樣能夠保證學生學習的知識都能夠在實驗室體現出來,這樣就可以充分的把理論和實踐結合起來,充分的加強的學生的動手能力。還要積極的與企業協調不斷的引進企業的一些標準進行現場教學,這樣能夠讓學生了解到一些先進的機電一體化產品的設計,才能加強理論和實際的學習。3.3.2采用多樣化的教學途徑學生就業是學校辦學的唯一的方向,那么要想學生就業好就必須加強校企合作,只有這樣才能讓學生了解企業的一些情況,學??梢匝埰髽I的一些機電一體化工程師到學校進行授課,這樣他們可以把企業中的一些先進的機電一體化的知識傳授給學生,同時也能夠讓老師認識到目前機電一體化發展的進程。還可以利用一些假期的時間要求學生到企業參觀或者是頂崗實習,可以根據實習的項目寫一些實習的體會,學校可以根據一些特殊情況給予學生一些學分,這樣采取一種鼓勵的方式才能讓學生真正的去工廠實習,保證學生的社會實踐能力。機電一體化是多學科交叉的專業,它所涉及的技術十分廣泛,如果想要更加深入的研究機電一體化就必須全面的掌握這些技術。教學過程中還要引導學生綜合的運用,把機電一體化的一些學科相互融合,把涉及到的知識都運用到實際的應用中來。
4結語
綜上所述,高校的機電一體化的教學必須面向市場,要根據用人單位的需求進行培養,同時還要積極的聯系校企合作,這樣才能讓學生了解需要學什么、怎么去學,還要定期的把學生送到實踐崗位上進行綜合的訓練,這樣才能奠定機電一體化課程設置的基礎。當然機電一體化的課程設置不是一時的,它是一個長期的過程,這就需要老師、學生、企業三者進行相互的交流,不斷的改進才能保證機電一體化專業不斷發展。
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一、教學內容的改革研究
機電一體化技術內容多,涉及面廣,綜合性強,因此,根據教學大綱要求,精選教學內容,制定合理的教學計劃,以達到最佳的教學效果。
(一)根據教學目標優選教材
機電一體化技術作為一門新興的綜合性學科,發展非常迅速;目前現有的教材雖然版本繁多,但各有局限。為此按照教學大綱的要求選取一套內容體系相對合理且能反映機電一體化學科水平的教材,就尤為重要。依托培養目標,在對教材的選擇上應把握以下幾點:實用性,教材避免紙上談兵,避免冗長的理論推理、介紹,使用時既要有入門的引導,又要兼顧提高和深入;系統性,教材針對機電一體化技術的組成展開,因此,對于每一環節都要強調在整個系統中的作用及其與系統其他要素的關聯性;先進性,介紹最新技術前沿,讓學生了解最新發展狀況,激發學生學習興趣,把握學習方向。
(二)教學內容的改革
由于該課程開設之前,其主要內容都有多學時的專門課程講授,如傳感器有傳感器測試技術在前,機械部分有機械設計基礎等;如果課程內容僅僅是對先修課程的回顧和重復,勢必造成學生普遍對該課程提不起興趣,教學效果很不理想。因此,課程內容的設置上必須要有所突破。
1.理論教學內容的改革
首先,透徹講述機電一體化的概念、體系結構等。本部分內容對學生建立機電一體化技術框架有高屋建瓴的作用,透徹的理解能對課程學習能起到事半功倍的效果。
其次,對各單元技術的講解,要分清主次。機電一體化技術是機械技術、檢測傳感技術、自動控制技術、伺服驅動技術、信息處理技術、系統總體技術等多種技術的融合。雖然這些技術在系統設計中都很重要,但是如果在教學過程中不分主次,對每項技術的講解等同視之,勢必會大大加重學生負擔,轉移系統設計這一教學重點。因此,要分清主次,增刪結合。對伺服驅動技術和檢測傳感技術要重點講解,特別是伺服驅動技術,它是系統設計的核心;檢測傳感技術要突出檢測系統的設計,減少傳感技術的講解,可改為學生自學。自動控制技術、信息處理技術內容較多,且前期相關科目有所講解,所以不宜過細,可以總結性的講解。
最后,重點引導學生運用所學知識進行課程設計,可以采用較多課時,分析實際系統的設計過程。比如工業機器人、數控機床、全自動洗衣機等典型機電一體化產品為實例,可以精講其中一兩個,使達到舉一反三的效果。同時,可以根據實際情況,引入最新科技產品,提高學生學習興趣。
2.實踐教學內容的改革
在教學過程中,由于學生缺乏綜合應用知識的經驗,普遍感到學習《機電一體化技術》的難度較大。因此,實踐教學就顯得尤為重要。根據課程特點,在此環節中應該避免或減少驗證性實驗,加強綜合性、設計性實驗的開設。隨著我院實驗設備的不斷完善,機械工程實訓中心、創新實驗室、機械原理實驗室等逐步投入使用,實訓、實驗條件大大改善。同時,在實踐教學中,做到以學生動手為主,教師輔導為輔的教學模式,充分調動學生的主觀能動性,由被動學習轉變為主動學習。
另外,安排學生進行課程設計時到企業進行調研,了解不同企業的崗位要求,明確自己能做什么,再經過指導教師的指導,最終進行設計選題;在做中學,學中做,最后完成課程設計及論文。這樣可以避免學生設計時理論與實踐脫節,紙上談兵多、實際動手少的問題。
二、教學方法的改革研究
(一)采用多種教學方法和手段
《機電一體化技術》課程具有內容豐富、信息含量大、抽象、理論性強等特點,內容比較枯燥。為此,采用形式多樣的教學方法,例如多媒體教學法、啟發式教學法等,來激發學生的學習興趣。采用動畫演示、實物展示等形式強化學生感性認識,加強學生對相關知識點的理解。重點講授知識的精華、知識的內在聯系。從能力培養著眼,注重講、練結合。
此外,在理論教學方面重點采用類比法。類比法是指對兩個或幾個相似的的對象進行聯想,根據它們之間在某些方面的相同或相似,而推出它們在其他方面也可能相同或相似的邏輯推理方法。
(二)增強實踐教學環節,理論聯系實際
實踐環節包括實驗、課程設計等。針對《機電一體化技術》課程綜合性強的特點,減少演示性、驗證性實驗,增加綜合性、創新性實驗,在教學中充分采用理論聯系實際的教學方法。
開設綜合性實踐環節,如《機電一體化系統設計課程設計》,要求學生在兩周內,利用簡易模塊,任意搭建各種機械模塊,如打印機等,在構建機械模塊之余,完成電機、傳感器的選擇、安裝,完成其控制電路板的設計、開發、制作、調試,以及軟件編程調試。通過小型機電一體化系統的開發設計,來培養學生的動手能力和創新意識,增強學生“工程化”的意識,激發學生的學習興趣,提高其學習的主動性和目的性。
三、結束語
通過筆者近兩年對《機電一體化技術》課程的教學改革,把握系統化、整體化、工程化這一主線,充分調動學生的學習積極性和參與性,綜合運用多種有效的教學方法,增強實踐環節,提高了教學效果和教學質量。
參考文獻:
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