“互聯網+”背景下自動化產線教學探索與實踐

【摘要】? ? 鑒于自動化產線課程教學中存在的問題，充分利用互聯網技術，對自動化產線課程采取了項目化教學、分類分層教學、線上線下混合教學、虛實結合理實一體化教學的探索。通過教學實踐證明，經過教學改革后的自動化產線課程能夠有利于機電一體化綜合技能人才的培養。

【關鍵詞】? ? 互聯網? ? 自動化產線? ? 虛擬仿真

引言：

隨著我國工業制造水平的不斷提高，自動化產線在工業企業中得到了廣泛應用。企業需要大量在生產一線，從事自動化產線操作、使用、維修與維護的人員。而自動化產線安裝與調試課程是高職機電一體化技術專業的一門核心課程，它綜合了氣動技術、傳感器技術、變頻技術、伺服技術、PLC技術和人機界面技術。通過本門課程的學習，能夠提高學生綜合運用機電一體化技術的能力。隨著高職學院教學改革的不斷推進，特別是互聯網技術在教學中的廣泛應用，探索如何進行自動化產線課程教學改革，幫助學生學習這種綜合能力要求比較高的課程，具有重要意義。

一、自動化產線課程教學存在問題

1.1課程內容多，而課時少

自動化產線技術具有綜合性和系統性特點。課程包含了機電一體化專業有關自動化方面的常用技術。這些技術都自成體系，需要很多知識和技能作為支撐。比如氣動技術在自動化產線中有廣泛的應用，但要去學習應用它，就需要不僅認識氣路元件，而且要熟悉各種常用氣路系統構成。而由于高職機電一體化技術專業的人才培養方案一直在增加新課程，壓縮現有課程學時。造成自動化產線課程課時相對較少，實際教學中，教師無法講授太多的內容，只能刪減很多內容，對學生學習造成困擾。

1.2上課學生多，而設備少

國務院印發的《中國制造2025》部署了全面推進實施制造強國戰略。因此機電一體化技術專業得到了企業和社會的廣泛認可，招生規模都比較大。我院機電一體化技術專業學生每個年級就達500多人，每個班級平均40多人。而自動化產線課程不僅在為機電一體化技術專業開設，而且同時面向機械制造自動化、工業機器人技術、智能控制技術等專業。而高職學院經費有限，自動化產線實訓裝置體積較大，原有實訓室很難擺放，設備一般數量有限。我院僅有六套自動化產線設備供教學使用，造成很多學生實操機會少。

1.3理論講授多，而實操少

自動化產線實訓設備都是具有一定工藝流程的成套設備，包含的工作單元多，所涉及的設備部件種類和數量非常多，需要大量的接線，才能夠正常工作。目前很多學校都是一個教師帶著一個班的學生實訓，而學生由于對設備了解少，在實訓過程中，很容易損壞設備，造成設備故障，給教師課后設備的維護與使用造成很多的問題。結果導致教師一般不輕易讓學生動手實操，而只是讓學生簡單的觀看產線的組成和設備的運行狀況。教師把更多的時間用在了理論講解上，對學生考核也主要停留在理論知識的掌握情況上。

二、基于互聯網的教學探索

通過分析自動化產線課程教學存在問題，可以看出問題核心是學生動手機會少。互聯網技術的發展，使學生學習的時間和空間、以及學習形式都發生了變化。可以充分利用互聯網教學平臺，以及先進的教學工具和教學理念對課程教學進行改革。

2.1項目化教學

對于職業教育，課程教學目標必須突出能力。能力不是在課堂聽出來、看出來的。而是要以項目任務為載體，用項目和任務訓練學生職業能力。為了訓練學生的綜合能力，在課程中可以采用一個大型、綜合而復雜適度的貫穿項目。整個貫穿項目實施過程中，教師可以采用大量的單項項目和多個小任務，實現對學生能力的全面提升。利用互聯網教學平臺能夠為項目的布置、實施與考核提供條件。

2.2分層教學

隨著國家不斷改革完善高職院校的考試招生辦法，我院機電一體化技術專業的生源來自統招、單招和對口招生。這三類生源的能力水平、學習習慣與興趣愛好都存在一定差異[1]。而自動化產線課程本身有較大的學習難度，采用傳統的一刀切標準，組織教學效果并不理想。針對不同層次的學生設計不同的教學目標，分層教學能夠發揮學生學習潛力，有助于學生專業成長。利用網絡教學平臺可以制作滿足不同層次需要的教學資源和項目任務。

2.3線上線下混合教學

自動化產線教學內容中相當一部分在先期課程中已經學習過。學生應該能夠通過自主學習掌握這知識。利用線上學習平臺，圍繞課程項目任務，為學生提供相關的資源。學生課前預習就可以完成這些知識的復習與再學習。線下課上時間，教師只需要簡單梳理，并集中解答學生的問題即可，這樣就可以保證有更多的時間用于實踐教學。

2.4虛實結合、理實一體化教學

虛擬仿真技術已經廣泛應用于高職學院課程教學實踐[2]。自動化產線虛擬仿真系統可以為學生提供接近真實的實訓環境，學生可以方便地通過系統完成大部分的實訓任務。真實的自動化產線實訓設備有其不可替代的優勢，虛實結合的教學能夠充分發揮兩者的優勢。由于課程具有很強的實踐性，如果課堂教學與實訓分離，必然影響教學效果。理實一體化教學，可以實現學生學中做，做中學，增加學生的實踐鍛煉機會。

三、自動化產線課程教學實施

3.1對課程進行項目化改造

亞龍科技集團YL-335B自動化生產線在工藝流程方面，由供料、加工、裝配、輸送及分揀等五個工作站組成。YL-335B在設備上具有極強的兼容性、可擴展性、單站可獨立運行、組態靈活、設備可靠性高。依托學院已有的YL-335B自動化生產線實訓設備，課程以“YL-335B自動化產線的安裝與調試”項目作為課程貫穿項目。根據實訓設備組成，設置了六個子項目，分別為供料站安裝與調試、加工站安裝與調試、裝配站安裝與調試、分揀站安裝與調試、輸送站安裝與調試、自動化產線整機聯調[3]。每個子項目按照教學實施分別設計不同任務環節，比如供料站安裝與調試項目下包括小組討論、機械部件安裝、氣路安裝、電氣接線、人機界面設計、PLC編程調試。

3.2搭建教學環境

“職業教學數字化學習中心”即“智慧職教”網站，是由高等教育出版社建設和運營的職業教育教學數字資源共享平臺和在線教學服務平臺。在該平臺學院職教云上，搭建完成自動化產線安裝與調試課程資源，包含文本資料、視頻資料、項目文檔、試題庫等豐富資源。其中文本資料主要是技術理論知識，比如概念、分類和原理等;視頻資料主要微課視頻，會詳細地向學生展示各個實操的演示;項目文檔主要是項目任務書、項目實施記錄、評核表等;試題庫可以考查學生對任務的理解情況，使學生能夠發現問題，引發思考。教師可以將智慧職教平臺上的資源導入職教云用于授課，設置完成發布課前、課中和課后的學習任務。學生可以利用手機安裝云課堂智慧職教APP，完成考勤、預習、作業、考試等一系列課程要求。教師可以通過職教云實時掌握學生的動態，與學生進行交流互動，開展豐富多彩的課堂活動。

根據實際情況，建設完成三個理實一體化教室。每個理實一體化教室配置兩套YL-335B自動化產線實訓設備，20臺計算機，以及相關的工具儀表、多媒體設備。計算機中安裝了自動化產線虛擬裝調軟件、PLC編程軟件、辦公軟件等。

3.3學生分層

根據學生學習能力和興趣不同，把學生分成ABC三個層次。A層次的學生重點是自動化產線硬件的安裝與調試、掌握人機界面制作、能夠讀懂現有的PLC程序并能夠進行適當修改;B層次的學生在達到A層次要求上，必須能夠獨立編寫單站PLC程序;C層次的學生在達到B層次要求上，能夠進行整機PLC程序編制，并完成聯調。按班級人數進行分組，一般分六到八組，每組有六到八人，設組長一名。要求每組盡量包含不同層次的學生，同時組長能夠對不同層次的學生進行合理分工，并適時調整。

3.4虛實結合 、理實一體化教學開展

根據課程教學的不同階段，采取由實入虛，以虛為主，由虛轉實的策略。入門階段，由于學生缺乏工廠實習經歷，對自動化生產線比較陌生，如果直接使用虛擬軟件對于學生接受新知識不利。所以可采用由實入虛法，讓學生體驗實際生產線的工藝流程，硬件組成以及使用方法。在課程學習過程中，主要采取以虛為主的策略，由于真實實訓裝置的裝調工作量非常大，而仿真軟件可以為裝調帶來便利。

在使用虛擬仿真系統練習時，學生能在有限時間內進行更多練習，發現問題。課程的最后要落實到學生的真才實學上，采取由虛轉實，就是要讓學生把上一階段利用虛擬仿真系統掌握的技能應用到實際設備，從而檢測自己的學習成果。教師在教學過程中，主要起到引導作用，檢查學生任務實施方案，對重點知識以及學生普遍存在的問題，進行梳理總結講解。

3.5線上教學考核

教學考核是課程教學不可或缺的環節，能夠調動學生學習積極性、對學生學習效果作出評價，同時能夠發現學生學習時存在不足[4]。課程教學考核包括各項目的平時過程考核，實訓成果評價和期末理論考核。其中過程考核由教師對組長評價，各組組長對組員評價，相關過程考核表可以通過線上平臺進行下載上傳;實訓成果評價在傳統教學模式很難實施，一般以實驗報告為依據。而虛擬仿真軟件一般都提供了自動打分功能，能對學生實訓成果打分，然后通過網絡上傳打分截圖;期末理論考核主要是客觀題，教師首先通過在線上學習平臺建立題庫，然后根據不同層次的學生，利用系統自動隨機生成不同試卷。

四、結束語

正是有了互聯網技術的不斷發展，才能夠實現基于互聯網平臺的自動化產線線上教學。教師才能夠實時了解學生學習情況，分層教學，有效地安排項目實施。通過多年的教學實踐，我院機電一體化技術專業的自動化產線課程教學成果良好，多次獲得山東省職業技能大賽獎項，畢業生受到了企業歡迎。

（Endnotes）

1 李強（1980-11），男，山東省泗水縣，碩士，研究方法：控制理論與控制工程、職業教育。

聯系方式：李強，山東省濟寧市太白湖新區荷花路6號山東理工職業學院，郵編272067，手機：15053710609

Email：15053710609@163.com

參? 考? 文? 獻

[1]陳君霞，丁欣，郭平.《自動化生產線安裝與調試》課程分層次教學的時間與研究[J].裝備制造技術，2021（1）：127-129.

[2]甘亮勤，王逸平，穆瑞珍，等.虛實結合、網絡教學與線下實踐相融的大學物理實驗教學模式構建[J].大學物理實驗，2021，34（2）：94-97

[3] 梁亮.高職自動化生產線安裝與調試課程項目化的教學設計[J].考試周刊，2017（9）：109.

[4] 馮飛.項目式驅動教學在《自動化生產技術》課程中的應用于實踐[J].卷宗，2017（29）：179.

李強（1980-），男，漢族，山東泗水，碩士，講師，研究方向：控制理論與控制工程、職業教育。