基于“新工科”背景下机电一体化实训项目建设

李 燕

(湖北轻工职业技术学院，武汉 430070)

0 引言

目前，高职院校机电一体化专业的实训教学相对独立，缺乏学科之间的联系，学生综合实践动手能力不足，对企业设备安装与维护等岗位适应性不佳、行业对接能力不足。“新工科”教育理念的提出，有效地解决了传统工科教育实践模块内容滞后于产业发展的问题，提倡培养具有可持续竞争力的创新型人才。湖北轻工职业技术学院机电一体化专业自2014年引入德国AHK资格考试制度，几年来，以考促教、以教促改、多学科融合，培养学生自主创新、自主学习能力。本文以机电一体化实训项目的建立，阐述其对传统的机电类人才培养目标如何优化，使其具备较强的实践能力和创新能力。

1 机电一体化专业课程融合

1.1 以机械类课程为框架

整合机械类的专业课程，将机械设计、公差配合、金属工艺、材料力学等偏“机”的课程融合成机械制造工程基础I与机械制造工程基础II，分别安排在上下学期，同时课程内的实践项目以机械加工、机构设计为主。帮助学生建立从测绘、加工、互换性、设计、制造的一系列概念。例如，在机械制造工程基础I中，前期安排学生做“碰火花”、“磨样本”、“测硬度”、“看切屑”等实践活动，帮助学生建立金属材料机械性能的概念；中期组织学生观摩机床主轴、变速箱运动的实践活动，了解互换性、公差与配合等含义；后期以任务书的形式，小组为单位，测绘轴的零件图，并完成零件加工与小组间的互换性实验。

1.2 以电类课程为神经

机械类课程打底后，将电工与电子技术、可编程控制器、电机驱动、触摸屏与组态技术、工厂电气控制、液压与气动技术等课程按照应会、够用的原则，秉承逻辑先后顺序，分别安排在大一至大三学年。课程的实践项目绝大多数设置在同一个综合电力实训室，该实训室可以完成电类课程的绝大多数实践项目，包含电工电子类、PLC编程、触摸屏与电机驱动等。这样安排的好处在于，帮助学生建立学科之间的联系，从继电器控制到PLC控制，从PLC控制各种电机到控制电磁阀、自动化生产线等。电类课程的实训项目逐步引导学生建立“电是控制机运动的总线”、“机是骨架、电是神经”的概念。

1.3 以通信类课程为感官

以信息技术、传感技术为主，介绍其在自动化生产线与机器人协同工作中的应用。现代工厂离不开自动化生产线与机器人技术，以自动生产线实验室为载体，搭建工业以太网实现生产线联动，教会学生调节设置各种传感器，还可以设置传感器故障，锻炼学生解决问题能力。同时，在机器人实验室，还可以利用通信技术和PLC联合控制多台机器人协同工作，给学生建立工厂生产的实景，缩短校企之间的差距。

1.4 以德育全程化为路径

无论是专业课程还是基础课程，理论课程亦或者实践操作，教师都会在课前5 min丰富道德认知、强化道德信念、训练美德行为，帮助学生从“他律”到“自律”，养德性、成德行。

2 机电一体化实践教学平台的构建

2.1 校企共建，合作保障

湖北轻工职业技术学院一体化实践平台的搭建离不开合作企业的大力支持，自2014年起，湖北轻工职业技术学院与德国克朗斯公司合作共建校内实训室，校企联合开发电类与自动化控制类的一体化实践项目；2018年起，湖北轻工职业技术学院与上海发那科机器人公司合作共建培训中心，成立了湖北省发那科工业机器人培训中心，每年定期组织校内与校外培训；2019年，湖北轻工职业技术学院与百威啤酒公司合作办学，成立百威班，利用校内的罐装生产线与贴标机等设备帮助学生实现从校内实训到校外实习的过渡。同时，湖北轻工职业技术学院定期邀请企业工程师走入校园，为学生和老师讲授企业生产、维护知识，并就实际工作中的工程实例，展开案例分析，指导实践教学。

此外，湖北轻工职业技术学院与德国赛德尔基金会长期合作，2014年成功举办了德国AHK机电一体化资格认证考试，多年来一直将这项考试工作坚持下来。为了帮助学生更好地应对考试，同时兼顾其他不参加考试的学生提高综合能力，教师们将AHK考试本土化，选取往届题目，将项目分解，分别植入机械、电气、气动、自动化控制、PLC编程、触摸屏技术的日常实训中，最终在机电一体化工程实践课程中完成整个项目的装调，从而锻炼学生自主分析问题、解决问题的能力。

2.2 团队创新，师资保障

要想培养具有创新精神与创新能力的学生，师资队伍是首要保障。学院经过多年的发展，总结出一套“老带新”、“企带学”、“机电互通”的教师培养方案。为了打破“教机的教师不懂电，教电的老师不会机”的尴尬局面，学院鼓励教师相互学习，每学期学习一门新课程，教师首先完成专业的融合；同时，从企业招聘教师，让企业工程师走进校园，将工厂实例引入教学课堂，更好地带动学生学习的热情与积极性。最后，教师组成2～3人小团队，共同完成一门课程的实操任务，根据每位教师的特长重点辅导课程的某一部分，但是要求教师必须熟悉整门课程的全部内容，以利于及时解答学生的疑惑。经过以上努力，学院协同共建了一支具有丰富理论与实践经验的“双师型”队伍，这是搭建实践平台的师资保证。

2.3 专业融合，项目保障

专业的实践内容，分为专业性实践、应用型实践和一体化实践。专业性实践内容特指某门课程内的实操项目，例如，机械制造工程基础II中，要求学生完成“铰链四杆机构的设计与加工”，这其实涉及到学生对铰链四杆机构特征与曲柄存在条件的知识点的考察，需要掌握相关机械设计的专业知识；再比如，液压与气动技术课程中，要求学生完成液压回路的设计与施工，实际上也是对该门课程从理论到实践的专业验证。

应用型实践项目，湖北轻工职业技术学院选取工厂实例与德国AHK资格考试项目，选取其中可复制再现的部分，移入到课程实操中，帮助学生循序渐进的应用专业技能与技术。例如，PLC可编程控制器课程中，选取工厂“硬币分拣机构”的项目，将此任务的电控部分发布给学生，设置工作背景，鼓励学生利用所学的专业知识，完成电路的硬件接线设计及软件编程设计。再比如，电机驱动课程中，选取“自动生产线传送带调速”的项目，要求学生利用变频器与PLC完成不同速度模式的设计，也是利用专业技能完成某一小型项目。

一体化实践项目，是基于专业性实践和应用型实践之后的综合实践项目，学生在大三上学期开始，接受教师指定的工作任务，一个学期内，完成实物演示，功能实现方可通过。该任务评分按照德国AHK资格认证考试为标准，项目综合了机械设计、机械加工、自动化控制、电路设计等方面内容。要求学生完成方案探讨、图纸设计、加工过程、程序编写等工作任务，整个过程锻炼了学生的机电一体化综合应用能力以及创新和团结协作能力。例如，学生设计了“工件分拣机构”，前期设计了分拣机构的机械部分、图纸的绘制、零件的建模；中期完成了3D打印零部件、组装机器、控制回路的设计与搭建；后期实现了分拣机的功能，并对出现的问题及时调整，保障了整个过程的顺利完成。

3 结语

“新工科”强调培养具备跨界综合能力与专业融合的人才，强调知识的实践应用、自由探索以及勇于创新，高度重视国内高等院校创新教育活动。因此，各大高校应积极创造良好的创新环境，优化其教学制度和教学文化，让学生真正的掌握知识，将其应用到实践当中，满足产业对工程人才的需求。学院结合自身的办学特色和优势，将现行的机电类学科整合，培养学生的创新精神，以“新工科”的新理念与新模式着力培养专业融合的复合型机电类人才。