基于工業4.0技術，機電一體化專業的教學改革初探

鄧奔戈

摘 要：以互聯網+、工業4.0為代表的技術革命，使企業的生產、管理和工業的自動化控制技術發生了天翻地覆的變化，作為培養技術人才的搖籃--技工院校，如何在機電一體化專業的教學上進行創新和改革，以培養適應于工業4.0技術要求的新時代復合型技能人才，顯得尤為重要。

關鍵詞：工業4.0；創新；技能人才

以互聯網+、工業4.0為代表的技術革命，使企業的生產、管理和工業的自動化控制技術也發生了天翻地覆的變化，作為培養技術人才的搖籃--技工院校，在工業4.0技術下，如何根據現代科技的發展，培養適應于工業4.0技術要求的新時代技術工人，適應工業革命的發展要求，顯得尤為重要。下面結合本人近幾年從事機電一體化教學改革的心得，談談基于工業4.0技術下，技工院校如何進行機電一體化專業的教學改革。

一、目前的現狀

隨著改革開放的推進，新的科學技術不斷出現，技工院校也將可編程序控制器、變頻器、傳感器等先進的科學技術運用到機電一體化的培訓教學中，極大地推動了技工院校機電一體專業的大發展；但隨著工業4.0技術的出現，徹底打破了原有機電一體化的培訓教學模式和方式；工業4.0是以智能制造為主導的第四次工業革命，通過充分利用信息通訊技術和網絡空間虛擬系統與信息物理系統相結合的手段，將制造業向智能化轉型；未來的企業將是一個智能化和數字化的超級大工廠，企業的生產將是高智能、高自動化和柔性化的生產，在數字化概念的統領下，企業用于生產的零部件、工業機器人和操作工人之間，將會進行雙向的多元化溝通和交流，按原來機電一體化課程培養的單一操作型的機電一體化技能型人才，將無法滿足現代企業生產的需求，因此進行機電一體化專業的教學改革迫在眉睫。

二、機電一體化專業的教學改革思路

（一）培訓目標的改變

機電一體化專業的培訓的目標是面向加工制造行業，培養具有機電一體化設備的操作、安裝、調試和維修等能力的技能型人才，但隨著以互聯網+、工業4.0為代表的新工業技術不斷的推進，機電一體化專業培養的目標將發生根本性的改變，因為工業4.0將徹底變革產品和生產系統的設計、制造、運營和服務流程，傳感、云計算、遙控、遙感和物聯網等技術與傳統制造相結合，使得企業產品的研發周期大大縮短，生產更加精確、更具彈性化和個性化，毫無疑問，生產企業將越來越多地使用工業機器人和其他一些先進技術來輔助人工操作，這就意味著勞動強度大、重復操作大的常規工作崗位會不斷減少，而企業更多的工作崗位需要具備靈活應對、解決問題和提出定制解決方案能力的復合型技能人才。因此未來企業的一線生產工人，將減少直接的生產，更多的是進行現場的生產管理、調試、維修等輔助性的工作，這就要求機電一體化專業的學生能夠應對多元化生產的需求，能夠全方位操作和控制企業流水線中自動化生產的各個環節，解決生產中出現的各種問題，這對機電一體化專業的學員提出了更高的技能要求。

（二）教學內容的改革

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；而工業4.0與其說是一個口號、一種理念，而不如說是一場革命，在數字化工業的滲透下，“工業”一詞的邊界正在變得模糊，大數據、云計算、傳感器、人機協作型機器人、3D打印、甚至VR（虛擬現實）、遙控和遙感等技術的廣泛應用，使企業生產更加精確，使彈性化、個性化的生產成為可能，人與機器的關系、機器與機器的關系也將被重新定義。因此原有的機電一體化教學課程和教學內容已經無法滿足當下工業4.0技術的要求，現有的理論知識和技能水平也將無法滿足現代企業對機電一體化復合型技術人才的要求；因此在原有機電一體化課程的基礎上，對教學課程進行優化，去除一些無法滿足目前需求的課程和教學內容，增加云計算、傳感、光電、氣動、液壓、工業機器人操作、大數據分析等相關課程，為培養在計算機控制下由機械、電子、氣動、液壓、傳感以及光電器件組成一體化自動工作系統中工作的技能人才服務；如在《電工儀表與測量》課程中可增加數字式儀表的使用、遙控、遙感技術及測量數據的分析，在《電力拖動與控制》課程可增加傳感器、光電、氣動、液壓、機器人操作等方面的課程，以適應未來工業4.0技術的發展要求。

（三）實踐操作技能訓練的改革

技工教育一直都強調要加強學生動手能力的培養，但隨著工業機器人的廣泛使用，勞動強度大、重復操作大的常規工作崗位將會由機器人代替，企業的一線生產工人，將減少直接的生產，而更多的是進行現場生產的管理、調試、維修等輔助性的工作，這就要求機電一體化實踐操作技能訓練中，要更加突出學生綜合能力的培養；因些如何開展針對性的實踐操作技能訓練將是技工院校必須思考的問題，為更好加強機電一體化復合型技能人才的培養，可將機電一體化的實踐操作技能訓練分為三個環節開展：

1）單項技能實踐操作訓練：結合機電一體化專業的教學計劃，分階段進行各單項技能實踐操作的訓練，如機電一體化的基本功訓練、電工儀表測量、電力拖動、可編序控制器、觸摸屏、傳感器等單項技能的實踐操作訓練，使學生能熟練掌握各單項的操作技能。

2）多項技能單循環操作訓練：根據機電一體化專業的技能要求和特點，結合學校機電一體化專業的建設，以工業4.0技術的要求為核心，在完成各單項技能實踐操作訓練的基礎上，進行多項技能單循環的操作訓練；如電力拖動+可編程序控制器、電力拖動+可編程序控制器+觸摸屏、電力拖動+可編程序控制器+觸摸屏+傳感器等的單循環技能的操作訓練，使學生通過單循環技能的操作訓練，將各單項技能進行相關的融合和技能延伸的操作訓練，以提升學生的各項操作技能的綜合運用能力。

3）綜合性實踐操作的模擬練習：通過前面兩環節的技能訓練，學員已具備一定綜合運用操作技能的能力，但對于企業真正復雜的自動化生產線，這些操作技能是遠遠不夠的，也無法滿足企業一線技工的技能要求，因此可通過模擬企業生產線的綜合性實踐操作練習，來提升學生的綜合技能；如開展模擬汽車自動化生產線、自動化物流系統、自動分撿系統、恒壓供水等與企業生產相對接的模擬生產控制系統來進行操作技能的練習；也可到企業進行專項的頂崗實習，在企業真正的生產過程中去學習，采用“師傅帶徒弟”的方法，開展“邊教、邊學、邊做”，將“教、學、做”合而為一，從而達到理論知識與實踐操作相結合，技能操作與實際運用相結合；只有通過綜合性實踐操作的模擬練習，才能真正達復合型技能人才的要求，以適應未來企業自動化生產的需要。

（四）教學方法的改革

為了達到以上的教學目的，傳統的教學方法將無法滿足上述的培訓教學要求，這就要求在機電一體化的教學過程中，必須采取先進的教學方法，開展針對性的培訓教學，將多媒體教學、參與性教學法和項目教學法等先進的教學方法引入到整個教學過程，如在專業基礎課程或單項技能實踐操作的學習過程中，可側重采取多媒體教學，將“理論、示范、練習、反饋”融于一體，起到理論知識的有效傳遞和操作技能規范學習的作用，而在多項技能單循環操作訓練和綜合性實踐操作的模擬練習時，建議采取參與性教學法和項目教學法，將學生分成各個學習小組，形成團隊學習的氛圍，依靠團隊的力量，互相學習，互相競爭，以完成各項操作訓練任務為目標，而開展有效的教學；同時在學習技能的過程中，幫助學生建立團隊意識、溝通協調和職業素養等企業必備的能力，有助于學生能更加的適應工業4.0技術下的多元化生產的需求。機電一體化專業是一個就業前景廣闊，市場需求量非常大的專業，隨著工業4.0技術下的不斷推進，各國都非常重視工業4.0技術的研究，中國制造企業也將遵循工業4.0時代的要求而快速發展，提升“中國制造”的品牌效應，加強復合型技能人才的培養將是技工院校的重要職責，如何在機電一體化專業的教學上創新和改革顯得尤為重要，未來的的企業生產將是數字化、智能化、彈性化的生產，對技能人才的需求也將發生重大變化，只有適應現代科技發展的要求，在技能人才的培訓教學上有所突破和創新，才能適應未來科技發展的需要，才能把握工業4.0帶來的寶貴機遇，有效推動工業制造業的大發展。

參考文獻：

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