機電設備安裝與調試的“匠心”實踐教學

陳青艷

（武漢軟件工程職業學院，武漢430205）

0 引 言

現代智能制造行業的生產過程日益復雜，使得自動化、數字化、智能化控制技術的優越性和重要性日益突出。作為典型的智能設備，數控機床在智能制造行業（尤其是汽車制造行業）中占有絕對的主導地位和優勢。數控機床運行中的各種電氣動作和機構運動過程非常復雜，必須使用先進的自動化控制技術才可以實現上述功能。而可編程控制技術因其通俗易懂、工程技術人員容易掌握、生產成本低等優點，在現代智能設備中得到廣泛的應用且發展迅猛。

為適應高職高專院校突出培養學生技能和工程應用能力的要求，作為機械制造與自動化的專業核心課程之一，《機電設備安裝與調試》必須要有與之配套的課程。目前高職高專院校《機電設備安裝與調試》課程基本上采用兩種類型：第一種類型選擇《電氣控制系統安裝與調試》課程，而此課程是在本科院校傳統理論課程《電氣控制技術》與《可編程控制PLC原理與應用》基礎上進行修改和刪減后的“合并”課程；第二種類型的課程選擇高職高專的“項目任務式”課程《可編程控制技術》。《電氣控制系統安裝與調試》課程只是減少理論推導，而并沒有突出實際技能和工程應用能力。“項目任務式”課程《可編程控制技術》雖然對實際技能和工程應用能力有所重視，但是缺乏理論支持和深層次的工程實際能力。也就是說，不管是《電氣控制系統安裝與調試》課程還是“項目任務式”《可編程控制技術》課程，都與目前高職高專院校的培養模式與目標存在一定差距，所以《機電設備安裝與調試》理實一體化的“匠心”實踐教學勢在必行。

機電設備安裝與調試的“匠心”實踐教學通過項目任務式導入、典型任務構建內容、突出理實一體化的實踐可操作性、充分利用實訓基地與現代信息技術等多種手段，不僅繼承了“項目任務式”課程的優點，而且還保留與實踐緊密相連的基礎理論。下面結合數控加工中心的自動換刀裝置實例，對《機電設備安裝與調試》理實一體化“匠心”實踐教學的具體做法進行詳細闡述。

1 項目任務式導入一體化“匠心”實踐教學

當前高年級高職生熟悉移動互聯，善于動手實操，已具備PLC安裝調試的基礎技能，未進行過典型機電設備安裝調試工作。而且機自專業的高職生還經歷了普通機床或數控機床的各種零件加工實訓，對數控加工中心的自動換刀裝置不再陌生，現在可以采用項目任務式將學生引入數控加工中心自動換刀裝置的換刀系列動作過程，說明如何以項目任務式導入《機電設備安裝與調試》理實一體化的“匠心”實踐教學。

首先結合學生自身的零件加工實踐、企業實際數控加工中心的刀具更換動作影片和現代動畫制作技術，迅速回顧并講述換刀系統的主要組成部分、更換刀具的具體動作過程與更換刀具的原理。

結合高職院校機械制造自動化專業的關鍵職業能力，把數控加工中心自動換刀裝置的相關知識進行提煉、歸納，總結成機電設備安裝與調試課程的“項目任務式”教學素材，即“數控加工中心自動換刀控制”1個項目和“PLC實現機械手順序控制”、“刀具庫選擇刀具實訓”2個任務（見表1），將其與《電氣控制系統安裝與調試》課程、“項目任務式”《可編程控制技術》課程比較可知，“項目任務式”導入機電設備安裝與調試理實一體化“匠心”實踐教學，不僅遵循了“以崗位定專業，以專業定課程”的現代職業教育指導思想，同時突出了機電設備安裝與調試課程的職業性、實踐性和開放性，達到專業課程貼近生產、服務生產一線、融入生產崗位及專業產業的職業素質與職業技能目標。

表1 各課程相關知識點在不同教學模式下的比較

2 典型任務構建“匠心”實踐教學具體內容

《機電設備安裝與調試》課程的內容要注重崗位的關鍵職業能力，必須遵循由簡單到復雜，從單一到綜合的原則，設計學習“典型任務”來構建課程內容。每個“典型任務”都應具備主線與目標明確、內容前后連貫、知識由淺入深及相應的實踐教學條件。每個“典型任務”均采用以數控機床為載體，將機械裝配、電氣控制系統接線、可編程控制技術(PLC)、控制系統安裝調試、控制系統故障診斷及維修等知識有機結合成符合現代職業教育的機電設備安裝與調試理實一體化的“匠心”實踐教學。每個“典型任務”都可以讓學生循序漸進地掌握機電設備安裝與調試的基本職業技能，體現以學生為主體、尊重學生個體和差異的現代教學理念。如“PLC實現機械手順序控制”典型任務中，依次涉及到機械手在數控加工中心自動換刀裝置的電氣控制回路設計、可編程控制技術(PLC)、電氣控制系統安裝調試、電氣控制系統故障診斷及維修等知識，如表2所示。

表2 PLC實現機械手順序控制的理論與實踐知識

3 創新呈現形式，突出“匠心”實踐可操性

傳統的高等教育課程的理論系統化、邏輯性強，但是存在以下缺點：1) 要求理論基礎扎實，過分強調理論推導過程，實踐可操作性不強；2) 過分強調以教師講授為主，忽視學生的主動性，導致學生的動手實踐操作能力薄弱；3) 與現代專業化、產業化、職業化嚴重脫節，跟不上時代步伐，最終可能導致學生喪失就業競爭力。

通過創新內容呈現多樣化形式和突出實踐可操性，機電設備安裝與調試的“匠心”實踐教學讓課堂不再成為教師的“獨角戲”，而是學生與教師互動的“雙簧戲”，從而讓教師與學生在課堂中實現“做中教，做中學，學中做”。如在任務“PLC實現機械手順序控制”中可通過順序功能圖、置位復位指令和啟保停電路三種設計方法[1]來實現創新內容呈現多樣化形式和“理實一體化”的實踐可操性，具體見表3。經過軟件編程后，將程序燒寫入實訓臺進行調試并修改，突出實踐可操性，實現了教師“做中教”與學生“做中學，學中做”的目標。

表3 多樣化的實踐可操性

4 充分利用校內外實訓基地

高職高專院校校內實訓基地的計算機機房為理實一體化“匠心”實踐教學提供了很好的仿真平臺，讓學生在模擬實際工作的過程中激發學習積極性，掌握基本技能與關鍵職業能力；而高職高專院校校內外實訓基地及其合作企業則為學生提供實際工作平臺，讓學生能夠進一步驗證仿真結果和鞏固基本技能與關鍵職業能力，明白理論知識對專業關鍵職業能力的重要性與理論知識的價值。如在計算機機房對“PLC實現機械手順序控制”仿真完后，許多學生認為是紙上談兵，但是在經過校內實訓基地的實訓臺與企業的實際操作后，學生才真正體會到理論、模擬仿真、實驗、實訓及校外實訓基地或企業頂崗實習的好處與重要性，從而提升學生自身的關鍵職業能力，滿足社會需求。“PLC實現機械手順序控制”需要用到的校內外實訓基地設備如表4所示。

表4 “匠心”實踐教學所需的校內外實訓基地設備

總之，機電設備安裝與調試的“匠心”實踐教學不僅是“教-學-做合一”的教學理念，也是教學方法多樣化與現代化教學手段的體現。“以實驗、試驗、模擬仿真、實訓為中心”的“匠心”實踐教學關鍵在于培養學生的基本職業能力和專業關鍵職業能力。同時也是提高教師專業教學水平的最有效手段。

5 理實一體化“匠心”實踐教學的注意事項

理實一體化“匠心”實踐教學是根據高職院校的人才培養目標、學生生源特點及課程特點而實施的，是目前最切合高職教學的一種教學模式。“匠心”實踐教學是集“教、學、做”于一體的課堂教學，理論講解與實踐操作緊密結合，知識技能目標明確，教學實訓設備直觀，學生能夠迅速掌握所學知識與技能。但是一體化教學實施過程中，由于環境、師資水平及課程實施方案等各種外界因素的影響，在實施理實一體化“匠心”實踐教學過程中需要注意以下幾點[2]：

1)充分做好課前準備。理實一體化教學的教學現場可以是實訓室、實訓車間，甚至是聲音嘈雜的生產現場，所以課前準備不僅包括對教學課件、教學過程的準備，還包括對教學現場環境的實地考察。

2)注意隨時與學生互動交流。理實一體化實踐教學中的互動環節是以解決實際問題為目的，讓學生有足夠的時間理解基本必備知識點，以便學生進行得心應手的實踐操作。

3)隨時糾正學生實踐操作規范性。教師在講解完知識點和操作示范后，學生要模仿老師的示范操作，此時學生很容易出現不規范的操作，此時需要指導老師隨時點評學生的實踐操作是否規范，及時糾正發現的問題。

4)掌握好理論與實踐時間分配尺度。根據具體課堂內容和實踐操作的難易程度適當調整理論與實踐時間分配，靈活掌握。涉及到實踐操作難度大的關鍵職業技能可多安排時間，對容易掌握的技能則可少占時間。最重要的環節就是重點突出專業關鍵職業能力。如筆者在任務“刀具庫選擇刀具實訓”的教學過程中，為闡述刀具被選擇的重要性，不僅講述了機械手的動作過程，還講了數控加工過程中如何進行試切對刀的方法[3-5]及刀具的補償指令[6]。

6 結 語

文中通過實例詳細闡述了《機電設備安裝與調試》理實一體化“匠心”實踐教學的具體做法和注意事項。把高職生特點、教材特點、教學實訓設備、校內外實訓基地環境、課程特點、專業特色和企業崗位需求融入到集項目任務式導入、典型任務構建內容、創新內容呈現形式、“匠心”實踐可操性的《機電設備安裝與調試》理實一體化“匠心”實踐教學過程中。