《自動化制造系統》課程項目教學法應用研究

王偉 王妍瑋

摘要：分析了項目教學法和傳統教學方法的不同之處，在《華盛頓協議》和我校專業認證大背景下，針對《自動化制造系統》課程綜合性強、理論與實踐結合緊密的特點及其在當前教學中存在的問題，從激發學生的學習興趣與能力培養的角度出發，探討了將項目教學法應用到教學過程中的具體方法和過程，為培養工程技術人才的地方性高校課程教改提供參考。

關鍵詞：自動化制造系統；項目教學法；項目導入

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2019）32-0161-02

為了適應新世紀面臨的挑戰和機遇，工程教育與工程師職業改革受到越來越多的關注。現代教育理念不僅重視知識內容的傳授和教育投入，更重視能力和職業素質的培養。2016年，中國加入《華盛頓協議》是我國工程教育發展的重要里程碑，對我國提高教學質量、促進工程師國際交流和職業發展具有深遠意義。同時，如何貫徹“以結果為導向、以專業教育目標為導向”的教學理念，也給高等學校工程專業教學改革、課程建設，實現專業教育國際認證，提出了新的挑戰。《自動化制造系統》作為機械類專業本科生教學中的主干課程，在教學過程中強化“以應用實踐為主線”的教學組織模式，通過工程案例使學生研究《自動化制造系統》應用案例和構建實驗模型。使學生不僅要知道制造系統自動化技術是什么，還要掌握如何應用制造系統自動化技術解決工程問題，為以后的實際應用做好前期的鋪墊。

一、項目教學法

項目教學法是在教學過程中，實施一個相關的工程項目，其目的在于將理論知識和實踐教學有機地結合起來，提升學生分析和解決實際問題的能力。與傳統的教學法相比，不同之處體現在以下三個方面：（1）由原來的“以教師為中心”教學變成“師生共同學習”；（2）由原來的單純理論學習變成理論與實踐相結合；（3）由原來的驗證性學習方式變為探索和驗證性相結合的學習方式。在項目教學法中，學生不再是單純地被動學習，而是主動地去學習探索，運用所學的理論知識去解決實際問題。

二、項目教學法在《自動化制造系統》課程教學中的應用

盡可能地將工程現場實際情況借助各種手段（如圖片、視頻等）搬到課堂上來，將真實工程案例引入教學過程，通過對企業運行的自動化制造系統加以介紹、總結、梳理和擴展，使學生掌握所學知識。

（一）教學內容的確定

《自動化制造系統》課程教學內容主要包括：機械自動化制造系統自動化技術的理論與方法；制造過程自動化的新技術、新方法及其發展趨勢；自動化系統分析、系統設計原理及方法；制造系統自動化控制；制造系統物料的自動化傳輸；制造系統的自動化檢測與監控；制造系統的自動化裝配；制造系統的自動化管理等方面的內容。

（二）項目的選擇

1.工程項目來源于工程實踐，獲取方式主要有以下三種：（1）為地方企業提供科技服務過程中獲得；（2）與地方企業共同研究科研課題過程中獲得；（3）指導學生實習過程中獲得。

2.在選擇工程案例時，主要考慮以下因素：（1）工程案例與學生所學基本理論的結合程度；（2）工程案例是否可以進行拓展，更多地將所學理論包容進去；（3）是否有助于調動學生的積極性，提高他們解決實際工程問題的能力等因素。

3.結合教學內容，選擇如下工程案例作為工程項目，項目名稱及引入目的如下：（1）項目名稱：柔性制造系統建立；目的：使學生掌握系統分析、系統建立的方法。（2）項目名稱：溫度控制系統設計；目的：使學生掌握控制系統結構組成及各組成部分的作用，掌握控制系統設計前應明確的問題，掌握控制系統設計的方法。（3）項目名稱：搬運機械手運動控制系統設計；目的：使學生掌握物流系統中搬運機械手結構組成、工作原理及設計方法。（4）項目名稱：自動導引式物料搬運小車系統設計；目的：使學生掌握物流系統中自動導引式物料搬運小車結構組成、工作原理及設計方法。（5）項目名稱：零件質量自動化檢測系統設計；目的：使學生掌握零件質量檢測系統在自動化制造系統的作用、結構組成及工作原理，掌握檢測與監控系統的設計方法。（6）項目名稱：滾動組件自動裝配系統設計；目的：使學生掌握自動裝配系統在自動化制造系統的作用、結構組成及工作原理，掌握自動裝配系統的設計方法。

（三）項目導入過程

下面以零件質量自動化檢測系統設計為例，介紹如何將工程案例導入《自動化制造系統》課程的實際教學中。零件結構圖如圖1所示。

首先提出問題：零件質量自動化檢測的工程意義？自動檢測項目有哪些？如何檢測？檢測原理？檢測系統中選用哪類傳感器？檢測效果與精度？能否滿足實際工程需要？在教師的引導下，學生帶著這些問題逐步尋求解決的辦法，極大地提高了學生的積極性和創造性。在明確零件質量自動化檢測的項目之后，根據傳感與測試技術，進行檢測系統設計。

（四）檢測系統設計

1.系統檢測項目。針對圖1所示零件質量檢測的要求，需要自動檢測的項目有：（1）孔是否已加工？（2）面A和B是否已加工？（3）孔φ15±0.01精度是否滿足要求？（4）凸臺外徑φ40±0.012精度是否滿足要求？（5）零件質量20±0.01kg是否滿足要求？（6）產品標簽（白色）是否貼正或漏貼？（7）如果不合格將其剔除到次品箱；（8）對合格產品和不合格產品進行計數。

2.凸臺外徑檢測系統。檢測系統由照明裝置、圖像采集卡及計算機處理系統三部分組成。測量凸臺外徑φ40±0.012精度時選用CCD圖像傳感技術，通過光學成像系統將工件外徑圖像成在CCD的像敏面上，在圖像采集卡中，通過放大電路對信號進行放大，再經過A/D轉換將模擬信號的一系列有目的性的處理轉變成為數字信號。數字信號保存到計算機或者其他處理器進行圖像或圖形的處理，從而獲取工件外徑尺寸的相關信息，進而轉化為具體的尺寸值，以判斷外徑尺寸是否滿足其精度要求。

三、項目教學的整體評價

在《自動化制造系統》課程教學過程中引入項目教學法，通過實際的自動化制造系統設計，提高了學生主動學習和交流的積極性，促進了學生學習的主觀能動性，培養了學生以工程項目為核心的思維和工作方式，提高了學生的動手能力。教學實踐表明，該模式能較好地激發學生的學習興趣，使學生更好地將理論知識運用到工程實踐中，為實現培養工程應用型大學生的目標打下了堅實的基礎。

參考文獻：

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[3]零件質量的自動化檢測系統設計[DB/OL].https：//wenku.baidu.com/view/2f305136eefdc8d376ee321d.html.