高職院校機電一體化綜合實訓教學的實踐探討

金 芬 陶亦亦 陸春元

摘要:闡述了高職院校開展機電一體化綜合實訓的必要性,圍繞機電一體化綜合實訓的目標,結合實訓的實踐情況,對綜合實訓的內容、實施過程和教學方法等方面做了探討。

關鍵詞:高職院校;機電一體化;綜合實訓;項目教學法

機電一體化綜合實訓的意義

高職院校的培養目標是生產、建設、管理和服務第一線需要的高素質技能型專門人才。這一培養目標決定了重視實踐教學是高職院校的一大特色,是實現高職人才培養目標的重要環節。實踐教學有利于培養學生的實際動手能力、實踐能力、創新能力、敬業精神和責任心;同時,也是學生完成專業知識向專業技能轉變、學生角色向員工角色轉變的重要過程,并可為學生將來的職業生涯發展奠定堅實的基礎。

隨著現代化工業生產的迅速發展,自動化控制技術的集成應用正起著越來越重要的作用。由氣動、液壓、傳感器、PLC、網絡及通訊等技術的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,它的應用范圍涉及工業、農業、交通、能源、國防等眾多領域。在經濟發達的“長三角”地區,數控機床、機器人、電路板封裝線、MPS柔性生產系統等自動化程度極高的先進設備得到了廣泛應用,這必然需要大量掌握機電一體化技術的技能型人才從事機電一體化設備的操作、維修、檢測和管理工作。為了適應區域經濟和高新技術產業發展的需要,滿足社會的需求,高職院校在機電一體化專業開設機電一體化綜合實訓,進行項目實訓課程教學探索,目的是培養學生的職業技能和職業素質,為進入企業頂崗實習做好準備,最大限度地增強對就業崗位的適應性。

機電一體化綜合實訓的教學方案

實訓課程的建設理念良好的職業素質是高職學生踏上工作崗位必不可少的基本要求之一。要想實現學校教育與崗位需求的有效對接,培養學生的職業素質是高職教育的重要任務之一。實踐教學改革必須加強素質教育,全面的素質教育通過素質體系中的顯性實踐環節和隱性實踐環節完成。具體設想是:(1)培養職業興趣;(2)強化職業能力。要想做好工作,僅有興趣是不夠的,訓練時既要強調相關的專業知識,又要強化分析問題和處理問題的能力,注重專業知識的應用;(3)培養學生的團隊合作能力;(4)引導學生掌控職業情緒,在工作崗位上應當以熱情的、積極的態度對待工作;(5)強化現代企業所要求的“5S”管理。

實訓課程的目標機電一體化專業綜合實訓課程是集氣壓技術、液壓技術、電機及電氣控制技術、自動檢測技術、PLC及其自動控制技術、網絡通訊技術于一體的專業技能綜合訓練課程。課程緊扣機電一體化技術的核心技術環節,即檢測、控制與執行三大技術環節展開,同時引入最新的網絡控制技術。訓練時應遵循以學生為中心、以培養學生實踐能力為中心和以培養學生素質為中心的原則,通過實訓,使學生既能掌握機電一體化專業理論知識,又能從事機電設備或自動化生產線操作、安裝、調試、維修、維護以及設計改造等方面的工作,并具有良好的職業素質。

實訓課程的內容與模式圍繞實訓目標,綜合實訓的內容應根據本專業所對應的職業崗位群確定。機電一體化的綜合實訓可以選擇某一生產流程的模擬控制系統或典型的機電產品為實訓載體,通過對某生產流程或產品的模擬仿真控制,掌握生產崗位的控制操作技術。我校選用了自動化生產加工系統(Modular Production System簡稱MPS),在實訓過程中以該系統為載體,以工作任務為中心,按照工作任務的相關性來組織課程。在教學內容組織上,基本理論以“必需、夠用”為度,以學生為主體,以培養能力、提高學生綜合素質為目標,并采用行之有效的項目培訓模式。所謂項目培訓模式,就是打破教材本身的框架,圍繞一個典型設備展開,將學習過程分解成若干個小任務,并結合實際操作,將所要求的知識點、能力點和職業素質融于培訓過程。訓練時,首先結合實際的裝置,了解該裝置所能完成的任務及工作流程。其次,如圖1所示,分析該裝置的硬件組成,讓學生明白各部分硬件的組成元件,各自完成何種功能;再說明本設備所包含的技術和應掌握的知識點,如圖2所示的機械手包括了傳感器技術、機械技術、裝配技術、氣動技術、PLC技術、通訊技術等;然后通過實際操作,如拆裝、調試、故障診斷、維修及保養等,掌握機電設備的裝配、操作和維護該設備應具備的能力。再次,將所要掌握的知識點和技能歸類,并做一定的延伸,使部分能力較強的學生有所發展。

實訓課程的時間安排與實訓條件機電一體化綜合實訓課程是在完成主要專業課程的理論學習和各主要技能專項實訓后,在學生進入企業實習或就業前,綜合運用本專業(崗位)的主要知識和技能,在校集中進行的綜合性、系統化訓練,實訓時間為四周。我校建立了機電一體化實訓基地,由師生參與自主研制的PLC實訓室、校企共同投入建設的氣動控制技術實驗室及自動化生產加工系統實訓室等組成,供開展實訓課程使用,并且實訓期間實訓室進行開放式管理。

實訓課程的考核方式為突出學生的能力培養,我校在考核上也進行了相應的改革。考核的標準為:(1)是否有創新,即能否運用所學的理論知識分析、處理實際問題,能否就所給的條件提出合理的觀點和可行的處理方法;(2)識圖能力和動手能力;(3)是否能搜集資料,報告內容是否合理;(4)是否有團結協作精神;(5)寫作與表達能力;(6)計算機應用能力等。考核的形式:理論與技能考核相結合。考核成績的評定:理論測試成績占20%;實訓報告成績占25%;實踐環節占55%,其中拆裝操作占20%,編程、調試與排除故障占25%,安全與環保意識考核占10%。

機電一體化綜合實訓的實施過程

綜合實訓可促進教學與就業崗位的“零距離對接”。一般是針對崗位群,培養的學生應具備與就業崗位“零距離對接”所要求的綜合職業能力。以往的課程教學比較強調課程中知識點和單項技能的掌握,忽視知識與技能在實際工作中的綜合應用。綜合實訓則針對這一問題,重點解決如何綜合應用知識與技能來分析實際問題和處理實際工作中所遇到的問題。

以引導為主,以輔導為輔,堅持以學生為中心在完成任務的過程中,讓學生自己去查資料、自己去尋找答案、遇到問題盡量自己去解決、去體會理論知識如何應用于實踐活動。但教師一定要提供及時的引導、輔導,給予必要的指點、解釋。

采取遞進式訓練,以團隊方式突出能力培養 遵循以學生為主體,教師為輔的原則設計教學過程,學生在實訓過程中擁有雙重身份,既是學習者,又是教學活動的實施者。整個過程以小組為單位進行,并將企業的“5S”化管理貫穿于其中。具體步驟:(1)現場認知。熟悉現場設備、明確設備名稱、工藝流程、操作步驟、安全規則等。(2)理解知識。掌握完成該工作任務必須具備的理解性知識,知道“為什么要這樣操作”。對操作知識的分析可以較為詳細,注意細節,最好能容納操作經驗、操作訣竅等。(3)拆裝操作。拆裝操作是企業技術、維護人員的經常性工作,也是一項必備的技能。通過拆裝可以了解拆裝的順序,學會工具及儀器儀表的使用,深刻領會設備的結構、各部件相互間的關系,設備的動作情況及工作原理等,將理論知識融于實踐操作中。(4)編程與調試。該環節需要小組成員互相討論,集思廣益,默契配合完成,同時可以激發學生的學習興趣,培養學生的創新能力。(5)排除人為設置的故障和其他故障。教師通過巧妙的設置故障或設置企業實際生產中的常見故障,要求學生用學到的理論知識分析、處理操作中遇到的問題,該環節可以較好地提升學生的綜合能力。(6)總結鞏固。以書面形式完成實訓報告,考查學生的繪圖能力、文字表達能力、計算機應用能力、實訓總結等。

采取多種教學形式,項目引領,注重實訓效果 圍繞核心培養目標,激發學生的求知欲。選擇教學方法時,要強調該方法必須有助于學生主動、積極地參與,有助于調動學生的學習潛能與培養學生的學習能力,同時也必須有助于培養學生的團隊合作能力。具體的操作模式是項目、任務型教學,即通過呈現項目任務—教師演示—模仿操作,逐步達到技術操作。其中每一步都圍繞技術任務展開,把技術和知識綜合起來,完成預定的目標,并有一定的拓展。具體的教學方法有:(1)項目驅動教學法。采用項目驅動,將項目按照學習過程分解成若干個小任務,圍繞任務或問題引出知識點或解決方案,結合實際操作,再總結提高,激發學生的學習興趣,培養學生對理論知識的理解與應用能力,強化動手能力。(2)互動交流教學法。學生分組對某個任務進行討論,通過學生互相提問與互動交流明晰各知識點,培養學生解決問題和分析問題的能力,也有利于培養學生的創新能力。(3)充分利用多媒體開展教學。利用多媒體,教師可以給學生提供大量的實物圖片、信息和機械內部結構等。多媒體和實際的實訓設備結合的教學方法,能大大激發學生的學習興趣,促使學生理解各知識點,拓展學生的思路。(4)仿真教學。隨著計算機技術的發展,借助仿真軟件,不僅能大大縮短新技術的開發周期,而且可節約大量的人力和物力。機電一體化綜合實訓在實物訓練以前,也可借助軟件采用仿真教學,如利用FESTO軟件組建氣動回路和電氣控制回路,并進行仿真調試。又如借助觸摸屏和組態技術,實現PLC控制的仿真等等。仿真教學直觀又生動,學生非常喜歡,且樂于接受。

實訓與考證結合,增強激勵,有助就業 機電一體化考證培訓課程的內容貫穿于實訓過程中。機電一體化考證培訓課程的培訓方式也是以實際機電一體化裝置為平臺的,以裝置中的實際應用為載體,完成各知識點、能力點的培訓。其知識目標和能力目標與綜合實訓完全吻合。通過考證,獲得國家認證,可以為今后的就業多準備一塊“敲門磚”。

幾點思考

通過短短4周的實訓,我校學生普遍感覺收獲不小,學生的綜合職業能力有了較大的提高。首先,大部分學生能初步將以往零碎的課程知識和技能進行整合并應用于實際工作中。其次,對現代企業管理要求的“5S”化有了較深刻的認識。再次,識圖能力、動手能力和撰寫報告等方面的能力均有了較大的提高。達到這樣的效果,不但要求教師勤于實踐,練就過硬的實踐技能,還要求教師的知識要全面,能隨時回答學生提出的各種問題。指導綜合實訓課程對教師提出了專業知識、技能與教學方法的雙重挑戰。

綜合實訓課程需要綜合性的教學方案和與之相配套的教學資源 重視實訓課程勢必要求加快加大現代化的教學設備、實訓場地的建設。但這些設備往往價格較高、更新快,學校不可能大量購買機電一體化專業教學所需的儀器設備,因此,借助企業的力量,如校企共同投入建設實驗室,或校企合作為機電一體化專業建設實訓基地,將成為支撐機電一體化改革的必要措施。

實訓環節的教材建設是實踐教學內容體系改革之一目前,機電一體化專業實踐系列教材還處于探索和初步建設階段,很難找到適用于機電綜合實訓的教材,機電一體化綜合實訓使用的都是教師自編的講義。因此,圍繞實訓的目標、結合實際的訓練設備和根據本專業崗位群應具備的知識和能力來編寫實訓教材,從校本教材建設入手,逐步推進實訓教學教材建設是實訓教師的重要工作之一。

另外,由于實訓采取以引導為主,輔導為輔,自主學習的方式進行,使學生的個性得到充分的發展,但還應當注意學生的兩極分化,特別是個別后進生,他們的自學能力和自控能力都比較差,容易產生依賴思想,所以要合理分工,互相合作,除教師多關注后進生外,還應安排優秀生幫、拉、帶后進生參與整個實訓過程。

綜合實訓以項目和任務為中心,最好能夠反映生產實際和崗位要求,使技術知識實操化。這種模式不是把技術知識平面地展示給學生,而是把他們組織在完成技術任務所必須的空間系統中,講究訓練效果。同時,為保證綜合實訓的有效性,要求學生接受全過程的操作訓練。

實訓方式與過程多種多樣,需要我們去完善和探討。有條件的還可以安排到對口的生產單位或校外實訓基地開展實訓,或以工學結合的方式進行。可以適當增加一些探索性、自設性的內容,讓學生有針對性地以解決一個生產實際問題來設計總體方案,并實施全過程,突出核心能力和綜合能力的培養,提升學生的技能,這也是高職高專教學改革的主要目標。

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[4]梁琦.高等職業教育的綜合實訓課程[J].中國職業技術教育,2006,(10).

作者簡介:

金芬(1969—),女,江蘇蘇州人,碩士,蘇州市職業大學機電工程系講師,研究方向為電氣控制及教學。

陶亦亦(1963—),男,江蘇蘇州人,碩士,蘇州市職業大學機電工程系教授,研究方向為機電控制、高職教育與教學。

陸春元(1979—),男, 江蘇蘇州人,蘇州市職業大學機電工程系講師,江蘇大學在職碩士研究生,研究方向為計算機輔助設計、計算機控制工程。