高职院校机电一体化综合实训教学的实践探讨

金 芬 陶亦亦 陆春元

摘要:阐述了高职院校开展机电一体化综合实训的必要性,围绕机电一体化综合实训的目标,结合实训的实践情况,对综合实训的内容、实施过程和教学方法等方面做了探讨。

关键词:高职院校;机电一体化;综合实训;项目教学法

机电一体化综合实训的意义

高职院校的培养目标是生产、建设、管理和服务第一线需要的高素质技能型专门人才。这一培养目标决定了重视实践教学是高职院校的一大特色,是实现高职人才培养目标的重要环节。实践教学有利于培养学生的实际动手能力、实践能力、创新能力、敬业精神和责任心;同时,也是学生完成专业知识向专业技能转变、学生角色向员工角色转变的重要过程,并可为学生将来的职业生涯发展奠定坚实的基础。

随着现代化工业生产的迅速发展,自动化控制技术的集成应用正起着越来越重要的作用。由气动、液压、传感器、PLC、网络及通讯等技术的相互渗透而形成的机电一体化技术,已成为当今工业科技的重要组成部分,它的应用范围涉及工业、农业、交通、能源、国防等众多领域。在经济发达的“长三角”地区,数控机床、机器人、电路板封装线、MPS柔性生产系统等自动化程度极高的先进设备得到了广泛应用,这必然需要大量掌握机电一体化技术的技能型人才从事机电一体化设备的操作、维修、检测和管理工作。为了适应区域经济和高新技术产业发展的需要,满足社会的需求,高职院校在机电一体化专业开设机电一体化综合实训,进行项目实训课程教学探索,目的是培养学生的职业技能和职业素质,为进入企业顶岗实习做好准备,最大限度地增强对就业岗位的适应性。

机电一体化综合实训的教学方案

实训课程的建设理念良好的职业素质是高职学生踏上工作岗位必不可少的基本要求之一。要想实现学校教育与岗位需求的有效对接,培养学生的职业素质是高职教育的重要任务之一。实践教学改革必须加强素质教育,全面的素质教育通过素质体系中的显性实践环节和隐性实践环节完成。具体设想是:(1)培养职业兴趣;(2)强化职业能力。要想做好工作,仅有兴趣是不够的,训练时既要强调相关的专业知识,又要强化分析问题和处理问题的能力,注重专业知识的应用;(3)培养学生的团队合作能力;(4)引导学生掌控职业情绪,在工作岗位上应当以热情的、积极的态度对待工作;(5)强化现代企业所要求的“5S”管理。

实训课程的目标机电一体化专业综合实训课程是集气压技术、液压技术、电机及电气控制技术、自动检测技术、PLC及其自动控制技术、网络通讯技术于一体的专业技能综合训练课程。课程紧扣机电一体化技术的核心技术环节,即检测、控制与执行三大技术环节展开,同时引入最新的网络控制技术。训练时应遵循以学生为中心、以培养学生实践能力为中心和以培养学生素质为中心的原则,通过实训,使学生既能掌握机电一体化专业理论知识,又能从事机电设备或自动化生产线操作、安装、调试、维修、维护以及设计改造等方面的工作,并具有良好的职业素质。

实训课程的内容与模式围绕实训目标,综合实训的内容应根据本专业所对应的职业岗位群确定。机电一体化的综合实训可以选择某一生产流程的模拟控制系统或典型的机电产品为实训载体,通过对某生产流程或产品的模拟仿真控制,掌握生产岗位的控制操作技术。我校选用了自动化生产加工系统(Modular Production System简称MPS),在实训过程中以该系统为载体,以工作任务为中心,按照工作任务的相关性来组织课程。在教学内容组织上,基本理论以“必需、够用”为度,以学生为主体,以培养能力、提高学生综合素质为目标,并采用行之有效的项目培训模式。所谓项目培训模式,就是打破教材本身的框架,围绕一个典型设备展开,将学习过程分解成若干个小任务,并结合实际操作,将所要求的知识点、能力点和职业素质融于培训过程。训练时,首先结合实际的装置,了解该装置所能完成的任务及工作流程。其次,如图1所示,分析该装置的硬件组成,让学生明白各部分硬件的组成元件,各自完成何种功能;再说明本设备所包含的技术和应掌握的知识点,如图2所示的机械手包括了传感器技术、机械技术、装配技术、气动技术、PLC技术、通讯技术等;然后通过实际操作,如拆装、调试、故障诊断、维修及保养等,掌握机电设备的装配、操作和维护该设备应具备的能力。再次,将所要掌握的知识点和技能归类,并做一定的延伸,使部分能力较强的学生有所发展。

实训课程的时间安排与实训条件机电一体化综合实训课程是在完成主要专业课程的理论学习和各主要技能专项实训后,在学生进入企业实习或就业前,综合运用本专业(岗位)的主要知识和技能,在校集中进行的综合性、系统化训练,实训时间为四周。我校建立了机电一体化实训基地,由师生参与自主研制的PLC实训室、校企共同投入建设的气动控制技术实验室及自动化生产加工系统实训室等组成,供开展实训课程使用,并且实训期间实训室进行开放式管理。

实训课程的考核方式为突出学生的能力培养,我校在考核上也进行了相应的改革。考核的标准为:(1)是否有创新,即能否运用所学的理论知识分析、处理实际问题,能否就所给的条件提出合理的观点和可行的处理方法;(2)识图能力和动手能力;(3)是否能搜集资料,报告内容是否合理;(4)是否有团结协作精神;(5)写作与表达能力;(6)计算机应用能力等。考核的形式:理论与技能考核相结合。考核成绩的评定:理论测试成绩占20%;实训报告成绩占25%;实践环节占55%,其中拆装操作占20%,编程、调试与排除故障占25%,安全与环保意识考核占10%。

机电一体化综合实训的实施过程

综合实训可促进教学与就业岗位的“零距离对接”。一般是针对岗位群,培养的学生应具备与就业岗位“零距离对接”所要求的综合职业能力。以往的课程教学比较强调课程中知识点和单项技能的掌握,忽视知识与技能在实际工作中的综合应用。综合实训则针对这一问题,重点解决如何综合应用知识与技能来分析实际问题和处理实际工作中所遇到的问题。

以引导为主,以辅导为辅,坚持以学生为中心在完成任务的过程中,让学生自己去查资料、自己去寻找答案、遇到问题尽量自己去解决、去体会理论知识如何应用于实践活动。但教师一定要提供及时的引导、辅导,给予必要的指点、解释。

采取递进式训练,以团队方式突出能力培养 遵循以学生为主体,教师为辅的原则设计教学过程,学生在实训过程中拥有双重身份,既是学习者,又是教学活动的实施者。整个过程以小组为单位进行,并将企业的“5S”化管理贯穿于其中。具体步骤:(1)现场认知。熟悉现场设备、明确设备名称、工艺流程、操作步骤、安全规则等。(2)理解知识。掌握完成该工作任务必须具备的理解性知识,知道“为什么要这样操作”。对操作知识的分析可以较为详细,注意细节,最好能容纳操作经验、操作诀窍等。(3)拆装操作。拆装操作是企业技术、维护人员的经常性工作,也是一项必备的技能。通过拆装可以了解拆装的顺序,学会工具及仪器仪表的使用,深刻领会设备的结构、各部件相互间的关系,设备的动作情况及工作原理等,将理论知识融于实践操作中。(4)编程与调试。该环节需要小组成员互相讨论,集思广益,默契配合完成,同时可以激发学生的学习兴趣,培养学生的创新能力。(5)排除人为设置的故障和其他故障。教师通过巧妙的设置故障或设置企业实际生产中的常见故障,要求学生用学到的理论知识分析、处理操作中遇到的问题,该环节可以较好地提升学生的综合能力。(6)总结巩固。以书面形式完成实训报告,考查学生的绘图能力、文字表达能力、计算机应用能力、实训总结等。

采取多种教学形式,项目引领,注重实训效果 围绕核心培养目标,激发学生的求知欲。选择教学方法时,要强调该方法必须有助于学生主动、积极地参与,有助于调动学生的学习潜能与培养学生的学习能力,同时也必须有助于培养学生的团队合作能力。具体的操作模式是项目、任务型教学,即通过呈现项目任务—教师演示—模仿操作,逐步达到技术操作。其中每一步都围绕技术任务展开,把技术和知识综合起来,完成预定的目标,并有一定的拓展。具体的教学方法有:(1)项目驱动教学法。采用项目驱动,将项目按照学习过程分解成若干个小任务,围绕任务或问题引出知识点或解决方案,结合实际操作,再总结提高,激发学生的学习兴趣,培养学生对理论知识的理解与应用能力,强化动手能力。(2)互动交流教学法。学生分组对某个任务进行讨论,通过学生互相提问与互动交流明晰各知识点,培养学生解决问题和分析问题的能力,也有利于培养学生的创新能力。(3)充分利用多媒体开展教学。利用多媒体,教师可以给学生提供大量的实物图片、信息和机械内部结构等。多媒体和实际的实训设备结合的教学方法,能大大激发学生的学习兴趣,促使学生理解各知识点,拓展学生的思路。(4)仿真教学。随着计算机技术的发展,借助仿真软件,不仅能大大缩短新技术的开发周期,而且可节约大量的人力和物力。机电一体化综合实训在实物训练以前,也可借助软件采用仿真教学,如利用FESTO软件组建气动回路和电气控制回路,并进行仿真调试。又如借助触摸屏和组态技术,实现PLC控制的仿真等等。仿真教学直观又生动,学生非常喜欢,且乐于接受。

实训与考证结合,增强激励,有助就业 机电一体化考证培训课程的内容贯穿于实训过程中。机电一体化考证培训课程的培训方式也是以实际机电一体化装置为平台的,以装置中的实际应用为载体,完成各知识点、能力点的培训。其知识目标和能力目标与综合实训完全吻合。通过考证,获得国家认证,可以为今后的就业多准备一块“敲门砖”。

几点思考

通过短短4周的实训,我校学生普遍感觉收获不小,学生的综合职业能力有了较大的提高。首先,大部分学生能初步将以往零碎的课程知识和技能进行整合并应用于实际工作中。其次,对现代企业管理要求的“5S”化有了较深刻的认识。再次,识图能力、动手能力和撰写报告等方面的能力均有了较大的提高。达到这样的效果,不但要求教师勤于实践,练就过硬的实践技能,还要求教师的知识要全面,能随时回答学生提出的各种问题。指导综合实训课程对教师提出了专业知识、技能与教学方法的双重挑战。

综合实训课程需要综合性的教学方案和与之相配套的教学资源 重视实训课程势必要求加快加大现代化的教学设备、实训场地的建设。但这些设备往往价格较高、更新快,学校不可能大量购买机电一体化专业教学所需的仪器设备,因此,借助企业的力量,如校企共同投入建设实验室,或校企合作为机电一体化专业建设实训基地,将成为支撑机电一体化改革的必要措施。

实训环节的教材建设是实践教学内容体系改革之一目前,机电一体化专业实践系列教材还处于探索和初步建设阶段,很难找到适用于机电综合实训的教材,机电一体化综合实训使用的都是教师自编的讲义。因此,围绕实训的目标、结合实际的训练设备和根据本专业岗位群应具备的知识和能力来编写实训教材,从校本教材建设入手,逐步推进实训教学教材建设是实训教师的重要工作之一。

另外,由于实训采取以引导为主,辅导为辅,自主学习的方式进行,使学生的个性得到充分的发展,但还应当注意学生的两极分化,特别是个别后进生,他们的自学能力和自控能力都比较差,容易产生依赖思想,所以要合理分工,互相合作,除教师多关注后进生外,还应安排优秀生帮、拉、带后进生参与整个实训过程。

综合实训以项目和任务为中心,最好能够反映生产实际和岗位要求,使技术知识实操化。这种模式不是把技术知识平面地展示给学生,而是把他们组织在完成技术任务所必须的空间系统中,讲究训练效果。同时,为保证综合实训的有效性,要求学生接受全过程的操作训练。

实训方式与过程多种多样,需要我们去完善和探讨。有条件的还可以安排到对口的生产单位或校外实训基地开展实训,或以工学结合的方式进行。可以适当增加一些探索性、自设性的内容,让学生有针对性地以解决一个生产实际问题来设计总体方案,并实施全过程,突出核心能力和综合能力的培养,提升学生的技能,这也是高职高专教学改革的主要目标。

参考文献:

[1]耿保荃.论高职院校实训教学改革[J].文教资料,2007,(15).

[2]李建欣.浅谈高职教学中如何加强学生职业素质的培养[J].现代企业教育,2007,(14).

[3]徐国庆.高职项目课程的理论基础与设计[J].江苏高教,2006,(6).

[4]梁琦.高等职业教育的综合实训课程[J].中国职业技术教育,2006,(10).

作者简介:

金芬(1969—),女,江苏苏州人,硕士,苏州市职业大学机电工程系讲师,研究方向为电气控制及教学。

陶亦亦(1963—),男,江苏苏州人,硕士,苏州市职业大学机电工程系教授,研究方向为机电控制、高职教育与教学。

陆春元(1979—),男, 江苏苏州人,苏州市职业大学机电工程系讲师,江苏大学在职硕士研究生,研究方向为计算机辅助设计、计算机控制工程。