項目式驅動教學在《自動化生產線技術》課程中的應用與實踐

馮飛

摘 要：《自動化生產線技術》是高職機電一體化技術專業的核心專業課，綜合了電工電子、傳感器、PLC、變頻器、電機、液壓氣動等知識，對學生的理論素養和動手操作能力要求都很高。本文通過一個完整的實例，體現出項目式驅動教學在《自動化生產線技術》課程中所起的良好作用。

關鍵詞：項目式驅動教學；自動化生產線技術

1 《自動化生產線技術》課程概述

自動化生產技術是當前機械制造業適應市場需求及產品不斷更新的主要手段，是先進制造技術的基礎技術，可以縮短制造周期，加快產品更新換代，大幅度降低成本，給企業帶來明顯的經濟效益。

《自動化生產線技術》是高職機電一體化技術專業的必修核心專業課程，一般在大二下學期時開課，其內容涵蓋了機械傳動和執行機構、傳感器、液壓氣動控制、人機界面及組態技術、PLC、變頻器等領域，對學生的動手操作能力和理論知識要求都很高。

本課程在傳統的教學模式中，老師們總是先講理論知識，希望學生們把設備相關理論知識理解透徹后，再學會實踐操作來鞏固這些知識點。但實際上很多學生常常只是照葫蘆畫瓢，機械的重復老師的操作，至于為什么這樣操作就很茫然了，無法分析問題和解決問題，學習的積極性當然就大打折扣了。所以，必須改變現有的教學模式，重新提升學生的學習主觀能動性。

2 項目式驅動教學法概述

項目式驅動教學法具體是指老師和學生通過共同實施一個完整的項目工作而進行的教學活動。在高職教學中，項目可以是設計與制作一件產品，排除一個故障，提供一項服務等，它要求學生自己計劃和運用已有的知識和經驗，通過親手操作，在具體的環境中解決實際問題，其目的可以促進學生職業能力的發展。

這種教學法最明顯的特點是“以項目為主線、教師為主導、學生為主體”，顛覆了以往“教師講，學生聽”這種被動的教學模式，創造了學生主動參與、自主協作、探索創新的新型教學方法。

3 項目式驅動教學法在《自動化生產線技術》中的應用和實踐

我院開設《自動化生產線技術》課程所使用的主要實訓設備為YL-235A型光機電一體化實訓裝置。該設備為湖北省某年職業大賽“機電一體化設備組裝與調試”賽項指定比賽設備，可實現不同材質物料的自動分揀功能。該設備包含了送料、機械手搬運、傳送帶自動分揀三大主要模塊，使用了PLC、傳感器、變頻器、液壓氣動、觸摸屏等技術，功能強大，接線和編程都非常復雜，學生在傳統學習模式中畏難情緒比較嚴重。若采用項目式驅動教學法，可以把整個復雜的控制流程分解為一個個相對簡單和獨立的控制任務，學生的學習目標更清晰明確，學習興趣和主動性會明顯加強。

項目舉例：設計一個用PLC控制的物料自動分揀系統（僅使用YL-235A的傳送帶模塊）。

具體控制要求：某個由電動機拖動的傳送帶旁有三個工位，每個工位旁各有一個由氣缸驅動的推桿，傳送帶的入料口會不斷投入金屬、白色塑料和黑色塑料三種體積和形狀相同的圓柱形物料，物料被傳送帶帶著向后傳送，金屬物料在第一個工位處會被檢測到并被推桿推下傳送帶，白色塑料物料會在第二個工位處被檢測到并被推下，黑色塑料物料會在第三個工位處被檢測到并被推下。

設計要求：學生自己寫出輸入輸出分配表，畫出PLC輸入輸出接線圖，編寫PLC程序并接線，完成整個操作。

3.1 分析項目

教師和學生共同分析項目控制要求，本項目的實現主要由三個環節組成，一是傳送帶檢測到入口有物料送來時會開始向后運動，二是各個工位通過不同的傳感器檢測到不同材料的物料，三是利用氣缸帶動推桿將相應的物料推下傳送帶。

3.2 知識點講解

首先，利用三相異步電動機帶動傳送帶運行很容易實現，這里不多作說明。

本項目控制的第一個重點是三個工位不同物料的檢測，必須要用傳感器來檢測。第一個工位要使用霍爾傳感器，此類傳感器只能檢測出金屬物體，塑料為非金屬是檢測不到的；后兩個工位檢測的都是塑料物料，只是顏色不同（一黑一白），可以使用不同感光度的光纖傳感器來檢測。

第二個控制重點就是實現分揀物料的動作。推料的動作是由氣缸帶動推桿實現的，PLC可以控制氣路中兩位五通閥的電磁線圈來改變氣缸活塞的運動方向，進而實現推桿的往返運動。氣缸兩端各有一個限位傳感器，可以給PLC提供推桿位置的情報，以便PLC對整個系統進行控制。

3.3 分組實施

以上兩步分析和講解結束后，教師可根據具體情況，將學生按項目的各級任務分成三個小組，每組若干人。第一小組先完成PLC輸入輸出點分配，然后按分配接線圖進行PLC硬件接線；第二小組為程序設計組，選出擅長編程的學生來根據控制要求編寫程序，并輸入到PLC里；第三小組的組員負責運行和調試本系統，觀察運行結果是否正確，比如推料不準確時，該如何調整硬件設備。

完成以上操作后，學生們開始填寫項目報告并作出小結。如果中間出現問題，各組員可自己排查原因，其他組員和教師可以給以幫助和指導，直至取得正確的運行結果。

3.4 總結交流

項目實施結束后，學生和教師要進行總結評價和交流。每小組派出一名代表闡述該小組的實施過程及經驗教訓，最后由指導教師進行總結，根據各小組學生在項目實施過程中的工作態度、工作紀律、參與程度、實施結果對學生進行評價并作為此課程實訓成績的重要依據。

4 結束語

項目驅動式教學方法實施以來，在《自動化生產線技術》課程中的教學效果是比較好的，根據對2017年春季我院機電一體化專業1501班的統計，能獨立完成項目的學生達到了近三分之二，還有兩三名學習比較突出的同學已具備全省職業技能大賽的參賽水平。由此可見，項目式驅動教學法可極大地調動學生學習的積極性、主動性和創造性，提高了學生分析問題、解決問題的能力，今后可大力推廣。

參考文獻

[1]張霞，《項目式驅動教學在電氣控制與PLC技術課程中的應用與實踐》；電子世界，2016-3

[2]呂愛華，《電氣控制與PLC應用技術》；電子工業出版社，2015-7

[3]吳明亮、樊明龍，《自動化生產線技術》；化學工業出版社，2011-9endprint