基于“新工科”背景下機(jī)電一體化實訓(xùn)項目建設(shè)

李 燕

(湖北輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院，武漢 430070)

0 引言

目前，高職院校機(jī)電一體化專業(yè)的實訓(xùn)教學(xué)相對獨(dú)立，缺乏學(xué)科之間的聯(lián)系，學(xué)生綜合實踐動手能力不足，對企業(yè)設(shè)備安裝與維護(hù)等崗位適應(yīng)性不佳、行業(yè)對接能力不足?！靶鹿た啤苯逃砟畹奶岢?，有效地解決了傳統(tǒng)工科教育實踐模塊內(nèi)容滯后于產(chǎn)業(yè)發(fā)展的問題，提倡培養(yǎng)具有可持續(xù)競爭力的創(chuàng)新型人才。湖北輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電一體化專業(yè)自2014年引入德國AHK資格考試制度，幾年來，以考促教、以教促改、多學(xué)科融合，培養(yǎng)學(xué)生自主創(chuàng)新、自主學(xué)習(xí)能力。本文以機(jī)電一體化實訓(xùn)項目的建立，闡述其對傳統(tǒng)的機(jī)電類人才培養(yǎng)目標(biāo)如何優(yōu)化，使其具備較強(qiáng)的實踐能力和創(chuàng)新能力。

1 機(jī)電一體化專業(yè)課程融合

1.1 以機(jī)械類課程為框架

整合機(jī)械類的專業(yè)課程，將機(jī)械設(shè)計、公差配合、金屬工藝、材料力學(xué)等偏“機(jī)”的課程融合成機(jī)械制造工程基礎(chǔ)I與機(jī)械制造工程基礎(chǔ)II，分別安排在上下學(xué)期，同時課程內(nèi)的實踐項目以機(jī)械加工、機(jī)構(gòu)設(shè)計為主。幫助學(xué)生建立從測繪、加工、互換性、設(shè)計、制造的一系列概念。例如，在機(jī)械制造工程基礎(chǔ)I中，前期安排學(xué)生做“碰火花”、“磨樣本”、“測硬度”、“看切屑”等實踐活動，幫助學(xué)生建立金屬材料機(jī)械性能的概念；中期組織學(xué)生觀摩機(jī)床主軸、變速箱運(yùn)動的實踐活動，了解互換性、公差與配合等含義；后期以任務(wù)書的形式，小組為單位，測繪軸的零件圖，并完成零件加工與小組間的互換性實驗。

1.2 以電類課程為神經(jīng)

機(jī)械類課程打底后，將電工與電子技術(shù)、可編程控制器、電機(jī)驅(qū)動、觸摸屏與組態(tài)技術(shù)、工廠電氣控制、液壓與氣動技術(shù)等課程按照應(yīng)會、夠用的原則，秉承邏輯先后順序，分別安排在大一至大三學(xué)年。課程的實踐項目絕大多數(shù)設(shè)置在同一個綜合電力實訓(xùn)室，該實訓(xùn)室可以完成電類課程的絕大多數(shù)實踐項目，包含電工電子類、PLC編程、觸摸屏與電機(jī)驅(qū)動等。這樣安排的好處在于，幫助學(xué)生建立學(xué)科之間的聯(lián)系，從繼電器控制到PLC控制，從PLC控制各種電機(jī)到控制電磁閥、自動化生產(chǎn)線等。電類課程的實訓(xùn)項目逐步引導(dǎo)學(xué)生建立“電是控制機(jī)運(yùn)動的總線”、“機(jī)是骨架、電是神經(jīng)”的概念。

1.3 以通信類課程為感官

以信息技術(shù)、傳感技術(shù)為主，介紹其在自動化生產(chǎn)線與機(jī)器人協(xié)同工作中的應(yīng)用?，F(xiàn)代工廠離不開自動化生產(chǎn)線與機(jī)器人技術(shù)，以自動生產(chǎn)線實驗室為載體，搭建工業(yè)以太網(wǎng)實現(xiàn)生產(chǎn)線聯(lián)動，教會學(xué)生調(diào)節(jié)設(shè)置各種傳感器，還可以設(shè)置傳感器故障，鍛煉學(xué)生解決問題能力。同時，在機(jī)器人實驗室，還可以利用通信技術(shù)和PLC聯(lián)合控制多臺機(jī)器人協(xié)同工作，給學(xué)生建立工廠生產(chǎn)的實景，縮短校企之間的差距。

1.4 以德育全程化為路徑

無論是專業(yè)課程還是基礎(chǔ)課程，理論課程亦或者實踐操作，教師都會在課前5 min豐富道德認(rèn)知、強(qiáng)化道德信念、訓(xùn)練美德行為，幫助學(xué)生從“他律”到“自律”，養(yǎng)德性、成德行。

2 機(jī)電一體化實踐教學(xué)平臺的構(gòu)建

2.1 校企共建，合作保障

湖北輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院一體化實踐平臺的搭建離不開合作企業(yè)的大力支持，自2014年起，湖北輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院與德國克朗斯公司合作共建校內(nèi)實訓(xùn)室，校企聯(lián)合開發(fā)電類與自動化控制類的一體化實踐項目；2018年起，湖北輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院與上海發(fā)那科機(jī)器人公司合作共建培訓(xùn)中心，成立了湖北省發(fā)那科工業(yè)機(jī)器人培訓(xùn)中心，每年定期組織校內(nèi)與校外培訓(xùn)；2019年，湖北輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院與百威啤酒公司合作辦學(xué)，成立百威班，利用校內(nèi)的罐裝生產(chǎn)線與貼標(biāo)機(jī)等設(shè)備幫助學(xué)生實現(xiàn)從校內(nèi)實訓(xùn)到校外實習(xí)的過渡。同時，湖北輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院定期邀請企業(yè)工程師走入校園，為學(xué)生和老師講授企業(yè)生產(chǎn)、維護(hù)知識，并就實際工作中的工程實例，展開案例分析，指導(dǎo)實踐教學(xué)。

此外，湖北輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院與德國賽德爾基金會長期合作，2014年成功舉辦了德國AHK機(jī)電一體化資格認(rèn)證考試，多年來一直將這項考試工作堅持下來。為了幫助學(xué)生更好地應(yīng)對考試，同時兼顧其他不參加考試的學(xué)生提高綜合能力，教師們將AHK考試本土化，選取往屆題目，將項目分解，分別植入機(jī)械、電氣、氣動、自動化控制、PLC編程、觸摸屏技術(shù)的日常實訓(xùn)中，最終在機(jī)電一體化工程實踐課程中完成整個項目的裝調(diào)，從而鍛煉學(xué)生自主分析問題、解決問題的能力。

2.2 團(tuán)隊創(chuàng)新，師資保障

要想培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神與創(chuàng)新能力的學(xué)生，師資隊伍是首要保障。學(xué)院經(jīng)過多年的發(fā)展，總結(jié)出一套“老帶新”、“企帶學(xué)”、“機(jī)電互通”的教師培養(yǎng)方案。為了打破“教機(jī)的教師不懂電，教電的老師不會機(jī)”的尷尬局面，學(xué)院鼓勵教師相互學(xué)習(xí)，每學(xué)期學(xué)習(xí)一門新課程，教師首先完成專業(yè)的融合；同時，從企業(yè)招聘教師，讓企業(yè)工程師走進(jìn)校園，將工廠實例引入教學(xué)課堂，更好地帶動學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情與積極性。最后，教師組成2～3人小團(tuán)隊，共同完成一門課程的實操任務(wù)，根據(jù)每位教師的特長重點(diǎn)輔導(dǎo)課程的某一部分，但是要求教師必須熟悉整門課程的全部內(nèi)容，以利于及時解答學(xué)生的疑惑。經(jīng)過以上努力，學(xué)院協(xié)同共建了一支具有豐富理論與實踐經(jīng)驗的“雙師型”隊伍，這是搭建實踐平臺的師資保證。

2.3 專業(yè)融合，項目保障

專業(yè)的實踐內(nèi)容，分為專業(yè)性實踐、應(yīng)用型實踐和一體化實踐。專業(yè)性實踐內(nèi)容特指某門課程內(nèi)的實操項目，例如，機(jī)械制造工程基礎(chǔ)II中，要求學(xué)生完成“鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計與加工”，這其實涉及到學(xué)生對鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)特征與曲柄存在條件的知識點(diǎn)的考察，需要掌握相關(guān)機(jī)械設(shè)計的專業(yè)知識；再比如，液壓與氣動技術(shù)課程中，要求學(xué)生完成液壓回路的設(shè)計與施工，實際上也是對該門課程從理論到實踐的專業(yè)驗證。

應(yīng)用型實踐項目，湖北輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院選取工廠實例與德國AHK資格考試項目，選取其中可復(fù)制再現(xiàn)的部分，移入到課程實操中，幫助學(xué)生循序漸進(jìn)的應(yīng)用專業(yè)技能與技術(shù)。例如，PLC可編程控制器課程中，選取工廠“硬幣分揀機(jī)構(gòu)”的項目，將此任務(wù)的電控部分發(fā)布給學(xué)生，設(shè)置工作背景，鼓勵學(xué)生利用所學(xué)的專業(yè)知識，完成電路的硬件接線設(shè)計及軟件編程設(shè)計。再比如，電機(jī)驅(qū)動課程中，選取“自動生產(chǎn)線傳送帶調(diào)速”的項目，要求學(xué)生利用變頻器與PLC完成不同速度模式的設(shè)計，也是利用專業(yè)技能完成某一小型項目。

一體化實踐項目，是基于專業(yè)性實踐和應(yīng)用型實踐之后的綜合實踐項目，學(xué)生在大三上學(xué)期開始，接受教師指定的工作任務(wù)，一個學(xué)期內(nèi)，完成實物演示，功能實現(xiàn)方可通過。該任務(wù)評分按照德國AHK資格認(rèn)證考試為標(biāo)準(zhǔn)，項目綜合了機(jī)械設(shè)計、機(jī)械加工、自動化控制、電路設(shè)計等方面內(nèi)容。要求學(xué)生完成方案探討、圖紙設(shè)計、加工過程、程序編寫等工作任務(wù)，整個過程鍛煉了學(xué)生的機(jī)電一體化綜合應(yīng)用能力以及創(chuàng)新和團(tuán)結(jié)協(xié)作能力。例如，學(xué)生設(shè)計了“工件分揀機(jī)構(gòu)”，前期設(shè)計了分揀機(jī)構(gòu)的機(jī)械部分、圖紙的繪制、零件的建模；中期完成了3D打印零部件、組裝機(jī)器、控制回路的設(shè)計與搭建；后期實現(xiàn)了分揀機(jī)的功能，并對出現(xiàn)的問題及時調(diào)整，保障了整個過程的順利完成。

3 結(jié)語

“新工科”強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)具備跨界綜合能力與專業(yè)融合的人才，強(qiáng)調(diào)知識的實踐應(yīng)用、自由探索以及勇于創(chuàng)新，高度重視國內(nèi)高等院校創(chuàng)新教育活動。因此，各大高校應(yīng)積極創(chuàng)造良好的創(chuàng)新環(huán)境，優(yōu)化其教學(xué)制度和教學(xué)文化，讓學(xué)生真正的掌握知識，將其應(yīng)用到實踐當(dāng)中，滿足產(chǎn)業(yè)對工程人才的需求。學(xué)院結(jié)合自身的辦學(xué)特色和優(yōu)勢，將現(xiàn)行的機(jī)電類學(xué)科整合，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神，以“新工科”的新理念與新模式著力培養(yǎng)專業(yè)融合的復(fù)合型機(jī)電類人才。