機電整合實習對自動化生產線安裝與調試課程教學的啟示

【摘 要】通過對臺灣地區機電整合實習教學的探究，從教學內容、教學目標、教學資源建設和教學方法四個方面論述對自動化生產線安裝與調試課程教學的啟示。

【關鍵詞】機電整合實習 自動化生產線安裝與調試 教學改革

【中圖分類號】G 【文獻標識碼】A

【文章編號】0450-9889（2015）11C-0155-02

一、課程概述

機電整合（Mechatronics）是由“機械”的英文Mechanical及“電子”的英文Electronics 兩個詞組合而成，在臺灣地區譯為“機電整合”，在大陸地區譯為“機電一體化”。機電整合涉及的學科非常廣泛，包括電工技術、電子技術、液壓與氣動、機械原理、電機拖動、PLC控制技術、傳感技術等，是自動化專業知識的綜合運用。機電整合實習是臺灣地區自動化專業的雙證課程之一，教學內容以機電整合技術士檢定為基礎。教學目標在于讓學生使用PLC、電源及氣源，結合機械裝置進行程序控制，以機電整合技術士乙級檢定術科的要求在規定時間內完成整個生產線的回路設計、程序設計及機構裝配等，并調試各項參數以實現自動運行。機電整合乙級檢定術科有5個題目，分別是振動送料與品質檢驗、材質辨識與自動充填、方向判別與裝配、顏色識別與天車堆疊和自動倉儲存取。

自動化生產線安裝與調試課程教學以生產線的拆裝、編程和調試為主。教學內容以自動化生產線安裝與調試技能競賽為基礎。教學內容以“亞龍YL-335B自動生產線實訓考核裝置”為載體，完成自動生產線設備部分工作單元的機械安裝和調整，氣動回路的安裝、連接和調整，電氣控制電路的設計、安裝和布線，傳感器安裝與調整，PLC編程，人機界面組態，電機驅動（含變頻器及對應電機、伺服驅動器及伺服電機）參數設定，以及系統統調、運行等工作。教學目標在于培養學生的自動生產線系統的安裝、接線、編程、調試、運行、維護等工程能力。亞龍YL-335B考核裝置有供料、輸送、加工、裝配及分揀五個單元，每個單元之間可以互相通訊，構成一個完整的生產線。

二、教學內容要注重各門課程的融合

由于涉及的學科非常廣泛，因此自動化生產線安裝與調試一般安排在電氣自動化專業第四學期。學生在之前學習了電工技術、PLC技術，電機技術、傳感技術、液壓與氣動技術等前導課程，有了一定的專業知識基礎。自動化生產線安裝與調試的教學內容雖然跟這些課程有關聯，但是再去重復這些內容顯然不能體現課程的特點。在眾多的前導課程中，學生獲得的知識是零散的，如何將這些知識連貫起來，形成體系，進行綜合應用，才是本門課程的最重要目標。例如，在PLC課程的教學中，實訓設備會提供某個電壓以供模擬量模塊檢測。而在生產實踐中，這個模擬電壓通常是由傳感器提供的。而某個傳感器的原理及使用方法，卻是在傳感技術的教學中講授的。因此，通過生產線的安裝與調試，各個課程的知識不再是孤立的，而是有緊密聯系的知識體系，這個體系，也就是電氣自動化專業的培養體系。

由于學生之前學到的知識是零散而孤立的，因此在教學中要由點及面，進行發散式教學。例如，在機電整合實習課程中，學生在實訓中會遇到4槽的槽輪機構，教師借此不但講授了槽輪機構的基本知識，而且發散到了槽輪機構的設計方法，學生很快能夠從4槽槽輪的參數中設計出了6槽槽輪。而在自動化生產線安裝與調試課程中，教師往往只是講授實訓中要解決的某個知識點，與之相關的知識很少提到，只是點到為止。這樣，學生學到的知識只局限于實訓設備涉及到的或者前導課程學習過的內容，知識的遷移能力沒有顯著提升，對今后的職業發展有一定限制。

三、改變以競賽為主的教學目標，引入職業技能鑒定

在大陸地區的高職院校，自動化生產線安裝與調試課程融入了很多的競賽元素。該課程在很大意義上是為自動化生產線安裝與調試技能競賽選拔參賽選手設置的，因此教學內容也與比賽緊密相關。這樣會使教師的精力過多的集中在培養兩三個參賽的選手身上，忽略了課程的教學，也會使得大部分不參賽的學生產生消極懈怠情緒，不重視該門課程的學習。而在臺灣地區，機電整合實習是為機電整合技術士鑒定服務的，是一門雙證課程。教師沒有指導競賽的壓力，可以全身心的投入教學當中。每個學生都想獲得機電整合技術士證書，與自身職業發展息息相關，因此有了學習的動力。如果能在自動化生產線安裝與調試課程中引入職業技能鑒定的元素，相信會取得顯著的教學效果。

大多數職業院校的電氣自動化專業的培養計劃中，將電工上崗證、維修電工中級、高級證納入培養計劃，卻沒有與自動化生產線相關的技能鑒定，國家也尚未出臺有關自動化生產線相關技能鑒定的標準。因此，這對自動化生產線安裝與調試課程的開展也是一個不利的因素。

四、教學資源的建設要注重技術資料的應用

機電整合實習中，學生針對每個題目拿到一份檢定手冊，里面有所有與題目有關的設備與器材的技術資料。在實訓中遇到了不熟悉的設備，進而產生一系列技術問題，學生需要（下轉第166頁）（上接第155頁）通過查找技術資料來解決。因此，如何能在詳細而全面的技術資料中快速找到問題的答案是能否通過檢定的關鍵。在自動化生產線安裝與調試教學時，學生用的參考資料是與YL-335B考核裝置配套的教材。該教材和實訓指導書是為了讓學生很快上手而經過編者對技術資料進行提煉整合后形成的文本，有很強的針對性。學生在實訓中過多的依賴實訓指導書，就會形成惰性，導致學生只會用一種型號的設備、只會用某個設備的一種功能的單一技能。顯然，這不是技能競賽的初衷，也不是職業教育的最終目標。

因此，在自動化生產線安裝與調試的教學中，要建立一個與實訓設備相關的技術資料庫。在教學時，設置合適的任務，引導學生去技術資料中尋找答案，減少學生對實訓指導書的依賴，這樣能培養學生對知識遷移的能力，在技術的快速發展中立于不敗之地。

五、教學方法要注重編程的訓練

無論是機電整合實習還是自動化生產線安裝與調試，PLC編程都是一個非常重要的環節。在之前課程的教學中，學生接觸到的PLC程序往往只能完成其中某一個功能（例如零件計數），一般只有十幾行指令。但是到了自動化生產線的運行調試中，要寫上百條甚至上千條指令，很多學生要么因為程序過長無法完成，要么因為編程思路混亂而調試不成功。因此，在教學的方法上，要非常注重學生編程策略的訓練。

由于學生之前學習過PLC的相關技術，因此可以通過任務導向的方法進行編程策略的訓練。生產線程序雖然復雜，指令很多，但是在機電整合實習課程的教學中，教師將整個控制系統分為急停、自動復位、自動控制、零件計數、信號燈閃爍等子功能，也就可以分解成多個任務。這些任務要求有易有難，分配給每個小組中學習能力不同的組員完成，最后由一個學生統一整理成一個大的程序。調試成功后，組員之間互換任務，互相指導學習。每個組員有不同的任務進行訓練，都能得到提高。

【參考文獻】

[1]湯曉華，呂景泉.全國職業院校技能大賽賽項設計及其立體化教學資源開發[J].中國職業技術教育，2012（35）

【作者簡介】趙佳萌（1985- ），女，云南騰沖人，柳州城市職業學院講師，研究方向：電氣自動化技術。

（責編 丁 夢）