时间:2023-02-14 05:53:09
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新学期一开学,各系各教学单位就开始了紧张的教学工作。实训中心第五周实训课迎来了机电工程系07机电班32名同学的实训。其实训内容为掌握钳工的基本知识、基本操作方法及车床、铣床、刨床、磨床的基本操作方法,并对数控车、铣、火花机、线切割机等的参观。为了搞好这次的实训教学 ,院领导指示大家提前一周对教学中的相关工作做了周密安排 ,委派经过实训教学课考察证明 , 理论基础扎实、实践经验丰富、教学思路清晰的老师担 任指导老师,对教学用具进行认真的清理和准备,保证了实训课的顺利开课。
这次实训课的第一节课是安全教育,安全是实训中的首要问题,课上指导老师不是只讲安全要求,同时还讲述了自己见到的和自己亲身经历的安全事故,并且列举了过去同学们在实训过程中曾经出现过的一些安全问题,由于讲述事例生动,使同学们的思路很快 应跟上老师的思路,因此在这次实训课中,没有出任何安全问题。对于机械加工实训课,安全问题一直是领导 和老师十分重视的,而这次同学们表现出对安全的重视,为今年教学实训课开了一个好头。
这次实训课07机电 班的同学表现出了高度的积极性。从钳工、车工、铣工实训课过程中看,同学们态度认真,操作严谨,实训课的第二天,他们对钳工的基本要求,车工、铣工的操作规程都基本掌握,到第三天大部分同学都能加工出合格的工件。值得赞扬的是钳工课实训中的几位女同学,由于体力上的差别,她们在錾口榔头的制作中比男同学要付出的汗水。但凭着她们对知识的渴望,对工件质量的追求,在进度上她们一点也不比男同学落后,老师和同学对她们总是投以赞许的目光。
到目前为止,同学们对教学要求规定的正确读图,工序的确定,公差的理解、量具、工具的使用,操作规程的熟悉,对安全意识都有较好的理解和掌握。
通过 老师们耐心细致地讲授和学生们的积极的配合下,在整个实训过程中没有一件安全事故发生,都顺利的完成了实训任务。学生都能够完成好实训教师给他们布置的课题,最后通过实训老师的考核,绝大部分学生都取得了优异的成绩。这次实习实训基本达到了预期的实习要求,圆满地完成了3周的实习内容。
中职院校中的机电一体化专业主要包括:机电一体化、数控维修以及电气控制等。建立完善的机电一体化实训基地的主要指导思想就是,提高学生的操作实践能力,培养机电一体化专业的复合型人才。
二中职院校机电一体化专业实训基地建设的对接
1.与机电行业企业内部的对接
中职院校机电一体化专业的培训理念是:发展生产行业,注重引进先进的企业管理模式,在学生管理、教学管理模式中,不断结合企业管理模式,有效完善校中厂模式。在引进企业管理模式的同时,完善学生日常的实训管理制度,选择合适的小型企业,建立健全厂中校的教学模式。除此之外,还应该与合作企业之间共同制定切合实际的教学内容,积极开展多种多样的教学活动,充分实现校企的零度对接。
2.与职业标准的对接
机电一体化专业的职业资格证书包括:数控维修工种、维护电工工种以及机电一体化工程师等。学生可以根据不同的岗位要求,进行不同的技能考核。同时,中职院校还应该积极鼓励学生,参加一些要求等级较高的职业技能大赛,最大限度地帮助学生提高综合素质以及操作能力。除此之外,学院还应该重视学生对机电一体化行业的技术标准以及行为规范的正确理解。充分利用现有的资源,从企业内部聘请资历较深的专家,教授学生一些实践性较强的学科。
3.与课程体制的对接
我国的中职院校涵盖了基本的实训教学内容,即:机电一体化实训中心、自动化实训中心。同时,部分中职院校中,基本实现了与企业之间的深度合作,即:共同开发机电一体化专业的生产过程控制的有关课程,主要包括:数控机床故障的维护、控制系统的运行与维护以及电气控制等。
4.与终身学习的对接
第一,完善教育教学平台。中职院校应该加强对建立健全校企一体化的教学模式,充分完善教学机制。与企业之间开展多种形式的办学实践活动,例如:签订校企订单培养、组织学生顶岗实习以及强化师资力量等。在企业的帮助下,不断探索一种新型的教学机制,提高学生学习的自动性、探索性、创新性,完善学生终身学习的体制。第二,建立健全职前职后的人才订单培养机制。在我国部分中职院校中,基本上已经实现了个性化的职前人才订单培养机制。依据企业内部以及市场的需求,全面制定一套切合实际的教学方案,开展一系列的职业技能考核,提高学生的实践操作能力,打造一批机电一体化专业的复合型人才。同时,与中职院校一些合作的单位、企业,还应该为学生提供所需的教学场所、相关设施以及日后的顶岗实习安排。中职院校还应该与合作企业之间建立多元化的人才订单合作;充分利用现有的教学资源以及企业资源,积极开展校企之间的合作,加强学生的企业化培养。与此同时,中职院校应该加强对机电一体化专业毕业生或者是企业员工开展重新回到校园学习的项目,这样不仅有利于提高机电一体化专业人才的综合能力,同时还有利于提高行业内部的竞争力。为了满足市场的需求,培养机电一体化的专业复合型人才,中职院校还应该努力构建具有特色的中职教育终身学习的平台。第三,建立完善的中职院校机电一体化专业招生机制。中职院校应该充分重视对机电一体化专业学生的教学工程,努力实现学生职业教育的贯通。充分利用校企合作的教学模式,切合实际地与企业之间实现零度对接,从而有效地拓展中职院校机电一体化专业的招生机制。
三总结
关键词:高职院校:机电一体化;综合实训;项目教学法
高职院校的培养目标是生产、建设、管理和服务第一线需要的高素质技能型专门人才 这一培养目标决定了重视实践教学是高职院校的一大特色.是实现高职人才培养目标的重要环节 实践教学有利于培养学生的实际动手能力、实践能力、创新能力、敬业精神和责任心;同时,也是学生完成专业知识向专业技能转变、学生角色向员工角色转变的重要过程.并可为学生将来的职业生涯发展奠定坚实的基础。
随着现代化工业生产的迅速发展.自动化控制技术的集成应用正起着越来越重要的作用。由气动、液压、传感器、PLC、网络及通讯等技术的相互渗透而形成的机电一体化技术.已成为当今工业科技的重要组成部分,它的应用范围涉及工业、农业、交通、能源、国防等众多领域。自动化程度极高的先进设备的广泛应用.必然需要大量掌握机电一体化技术的技能型人才从事机电一体化设备的操作、维修、检测和管理工作 为了适应区域经济和高新技术产业发展的需要,满足社会的需求.高职院校在机电一体化专业开设机电一体化综合实训.进行项目实训课程教学探索.目的是培养学生的职业技能和职业素质.为进入企业顶岗实习做好准备.最大限度地增强对就业岗位的适应性。
1.实训课程的目标
机电一体化专业综合实训课程是集气压技术、液压技术、电机及电气控制技术、自动检测技术、PLC及其自动控制技术、网络通讯技术于一体的专业技能综合训练课程 课程紧扣机电一体化技术的核心技术环节,即检测、控制与执行三大技术环节展开.同时引入最新的网络控制技术。训练时应遵循以学生为中心、以培养学生实践能力为中心和以培养学生素质为中心的原则.通过实训.使学生既能掌握机电一体化专业理论知识.义能从事机电设备或自动化生产线操作、安装、调试、维修、维护以及设计改造等方面的工作,并具有良好的职业素质。
2.实训课程的内容与模式
围绕实训目标.综合实训的内容应根据本专业所对应的职业岗位群确定 机电一体化的综合实训可以选择某一生产流程的模拟控制系统或典型的机电产品为实训载体.通过对某生产流程或产品的模拟仿真控制.掌握生产岗位的控制操作技术 我校选用了自动化生产加工系统(Modular ProductionSyste111简称MPS).在实训过程中以该系统为载体.以工作任务为中心,按照工作任务的相关性来组织课程 在教学内容组织上.基本理论以必需、够用为度,以学生为主体.以培养能力、提高学生综合素质为目标.并采用行之有效的项目培训模式 所谓项目培训模式.就是打破教材本身的框架.围绕一个典型设备展开.将学习过程分解成若干个小任务.并结合实际操作.将所要求的知识点、能力点和职业素质融于培训过程 训练时,首先结合实际的装置.了解该装置所能完成的任务及工作流程。其次.分析该装置的硬件组成.让学生明白各部分硬件的组成元件.各自完成何种功能:再说明本设备所包含的技术和应掌握的知识点.然后通过实际操作,如拆装、调试、故障诊断、维修及保养等,掌握机电设备的装配、操作和维护该设备应具备的能力 再次.将所要掌握的知识点和技能归类.并做一定的延伸,使部分能力较强的学生有所发展。
3.实训课程的时间安排与实训条件
机电一体化综合实训课程是在完成主要专业课程的理论学习和各主要技能专项实训后.在学生进入企业实习或就业前,综合运用本专业(岗位)的主要知识和技能,在校集中进行的综合性、系统化训练,实训时间为四周 我校建立了机电一体化实训基地,由师生参与自主研制的PI C实训室、校企共同投入建设的气动控制技术实验室及自动化生产加工系统实训室等组成.供开展实训课程使用.并且实训期间实训室进行开放式管理。
4.实训课程的考核方式
为突出学生的能力培养,对机电学生考核的标准为:(1)是否有创新,即能否运用所学的理沦知识分析、处理实际问题,能否就所给的条件提出合理的观点和可行的处理方法;(2)识图能力和动手能力;(3)是否能搜集资料,报告内容是否合理;(4)是否有团结协作精神:(5)写作与表达能力;(6)计算机应用能力等。考核的形式:理论与技能考核相结合。考核成绩的评定:理论测试成绩占20%;实训报告成绩占25%:实践环节占55% .其中拆装操作占20% ,编程、调试与排除故障占25% .安全与环保意识考核占10%。
机电一体化综合实训的实施过程综合实训可促进教学与就业岗位的零距离对接 一般是针对岗位群.培养的学生应具备与就业岗位零距离对接所要求的综合职业能力 以往的课程教学比较强调课程中知识点和单项技能的掌握.忽视知识与技能在实际工作中的综合应用。
【关键词】PLC;光机电;一体化;实训系统;设计
1概述
1.1PLC
PLC全称为可编程逻辑控制器,它是一款可用于编程的存储器,它主要是用于完成逻辑运算的执行、顺序的控制、定时、计数等用户的指令,除此之外,它还可以运用数字化或者模拟式输出及输入对机械生产进行控制。可编程逻辑控制器具有许多特点,首先,可编程逻辑控制器使用起来十分方便,而且编程简单,其主要采用的是简单的梯形图、逻辑图或者简单的程序语句来表达,所以对于用户来说,他们不用掌握十分完备的计算机知识,就可以很好地进行操作。其次,可编程逻辑控制器的功能强大,价格还十分经济,故而其性能价格比是相对较高的。还有一点,就是可编程逻辑控制器的硬件配套往往十分齐全,用户在使用时很方便,适应能力强,很可靠,在抗干扰方面,其采用大量集中的继电器,在减少接触不良方面,可编程逻辑控制器在很大程度上具有优势,从而减少接触不良带来的许多故障。关于可编程逻辑控制器的维护和修理方面,其在设计、安装和调试上的工作量少,从其维护工作来看,工作量也是相对较少的,而且操作起来方便,故障问题能够很快地解决。
1.2光机电一体化
光机电一体化又叫做机械电子工程,这是机械工程与自动化领域中的一个研究方向。随着社会经济的不断发展和科学技术不断取得重大突破,光机电一体化的技术也在迅猛发展,光机电一体化在许多领域都有了应用。从综合层面来讲,光机电一体化实际上是将许多技术进行有机结合后的产物,其中就包括机械技术、电子工程技术、信息技术等等,在结合后将光机电一体化技术应用到实际生产当中去,从而可以使得机械发展更加智能化和人性化。
2基于PLC的光机电一体化实训系统设计
2.1组成要素
基于PLC的光机电一体化实训系统设计,其设计过程中首先需要注意的是光机电一体化系统中的组成要素,主要有五大要素,分别是结构组成要素、动力组成要素、感知组成要素、运动组成要素和职能组成要素。结构组成要素是整个光机电一体化实训系统组建的基础,它为整个系统提供了结构的支持,也就是说,只有按照系统的要求,组建好结构组成要素,才能实现系统能量的正常供应和动力系统的运行。动力组成要素在整个系统的建设中起到了提供动力的作用,只有保证了动力的充足,才能实现整个系统的正常、稳定的工作。而感知组成要素在光机电一体化实训系统中主要是对系统自身的运行状态和工作环境的一个感知,从各种参数和状态进行收集、分析和处理,并且以可被识别的信号输出,从而产生相应的调控信息,使得整个系统的运行状态得以监测。在运动组成要素常常与动力组成要素相互搭配起作用,都是为系统运行所需要的动力提供基础保障。职能组成要素在控制和处理信息部分发挥着巨大的作用,由于感知组成要素是作用于收集系统运行状态和参数,在收集到大量数据之后,就需要对呈现的数据进行分析、存储和加工,从而能够使得整个系统按照获得的指令进行运作。总结来讲,光机电一体化实训系统的设计不可忽略这五大组成要素的基本功能和作用。
2.2设计原则
光机电一体化实训系统在设计的过程中,不仅需要考虑各个组成要素的作用,还需要遵循设计的原则,这些原则主要分为四部分,分别是接口耦合、运动传递、信息控制和能量转换四项基本原则。首先是接口耦合原则,也就是说两个需要进行信息传递的接口或者需要进行传递的环节之间,如果其信息模式不一致就会造成信息无法传递的严重后果,因此,在这里就需要遵循接口耦合的原则,利用接口耦合使得信息得以传递。在信号相对较弱的两个环节之间,也需要通过接口耦合来实现扩大信号的效果,从而能够匹配,使得信号的变换更加清晰、可靠,而且更加快速、精准。第二项原则,能量转换原则,两个需要进行传输和转换的环节之间,常常会出现由于信息模式的不同而无法进行直接的信息传递,所以在这里不仅需要接口耦合,还需要能量的转换,只有能量进行转换,才能使得执行器、驱动器等不同能量实现最优的工作效率。第三,信息控制,在光电一体化实训系统的设计中,在数据的收集、传输、存储、分析等都是进行信息处理的过程,而达到最优的信息控制,是提高光电一体化实训系统运行质量和效率最关键的一步。随着社会经济的不断发展,科学技术的日益更新,机械智能化已经成为现代科技的标志,所以,在光电一体化实训系统中,遵循信息控制原则,实际上可以推进整个系统的智能化水平。第四,运动传递原则,在光机电一体化系统的各个组成要素之间,运动传递能够实现各个要素的信息传输和运动控制的目的。
2.3具体设计
光机电一体化实训系统的设计最关键的就是要保证系统设计的完整性,下面就以水池补水系统为例,对基于PLC的光机电一体化实训系统设计进行分析。首先是动力部分,水池补水系统选择电力作为动力部分,动力部分的设计需要满足系统的动力需求,以保证整个系统的动力源泉不会枯竭;就目前来讲,常见的动力源有电能、风能、水能、人力、畜力等,而水池补水系统的动力系统选择电能即可。其次,是水池补水系统的结构部分,在进行光机电一体化实训系统设计的时候,需要考虑实现的效果,从而有针对性地选取相适应的结构,在搭配其他部件,最终实现机械自动化控制,这里以水池补水系统作为例子,这里的结构本质上是需要动力部分来带动的,因此,它也是整个系统最后发挥作用的部分,也可以算是系统的核心;执行器部分是控制系统的关键部分之一,在实际操作中,常常是需要通过信号路线与PLC连接,从而实现信号的联通和传递,在该水池补水系统的执行器的选择上,选取电动截止阀和开关共同作为执行器的部分,当PLC产生信号并传输到执行器部分,执行器就可以根据指令完成其任务;在水池补水系统的计算机部分在很大程度上需要PLC的支持,从而对信息进行收集、加工和存储操作,计算机部分对于整个水池补水系统来说起到了一个总控的作用,就如同大脑之于身体,显而易见其重要性;水池补水系统的传感器部分,需要利用PLC来对系统自身和工作环境进行数据收集,并且将传感器收集到的信息传输给计算机部分,根据计算机程序的执行,最终输出结果,实现水池补水系统的随环境调试,从而更好地完成其任务。
3结语
随着社会经济的不断发展和科学技术的日渐取得重大突破,光机电一体化作为光学和机械电机工程相互综合的产物,这项技术也在迅猛发展,并且在许多领域,光机电一体化都有了应用。而为了推进光机电一体化技术的进一步发展,将PLC技术应用在光机电一体化实训系统的设计当中,起到了关键作用。本文基于PLC的光机电一体化实训系统设计进行了探讨,虽然文章在内容和结构安排上还存在不足,但是希望通过文章能够引起大众对于PLC和光机电一体化的重视,并且在未来的研究中作出更多的创新。
参考文献
[1]李利军.基于PLC的光机电一体化实训系统设计[D].郑州大学,2013.
[2]徐双君.基于PLC的光机电一体化实训系统设计与实践[J].通讯世界,2016,(02):166.
Abstract: Mechatronics specialty in higher vocational colleges is one of the popular specialties. Construction of mechatronics specialty with the port characteristics in higher vocational colleges achieve good results in specialty construction idea, target positioning of talent training, construction of professional course system, construction of training room, construction of teacher team, and teaching material and teaching method, under the premise of giving full play to the advantages of the enterprise colleges.
关键词: 高职;专业建设;机电一体化;港口
Key words: higher vocational colleges;specialty construction;Mechatronics;harbour
中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2013)19-0263-03
0 引言
近年来,国家经济的快速发展,带动了港口的大发展,我国已成为世界上港口吞吐量最多、增长速度最快的国家,港口经济在促进经济发展中扮演着极其重要的角色。以青岛港为例,2013年吞吐量已达到4亿吨,港口经济已经成为区域经济发展的增长极。隶属于青岛港的青岛港湾职业技术学院是一所具有港口特色的企业办学制高职学院,其机电一体化专业是历年来招生人数最多、最受社会欢迎的专业之一,在经过多年的建设目前已成为港口特色鲜明的重点专业,在专业建设思路、人才培养目标、课程建设、师资队伍建设、实训室建设、教材建设等方面付诸大量实践,取得良好效果。
1 专业建设总体思路
在国家大力发展职业教育的大背景下,坚持“以服务为宗旨,以就业为导向,校企合作、工学结合”的办学方针,充分发挥企业办学的优势,把专业建设重点放在内涵建设上。依据山东省周边经济发展的特点,准确定位人才培养目标;按照人才培养目标需求,归纳专业岗位群;从岗位工作过程的实际出发,总结职业能力需求;以此构建工作过程导向的机电一体化专业全新的课程体系,将企业工作任务转化为学生的学习任务;在实训室建设中,利用企业办学的体制优势,实现校港共融、校港共建、校港共利;“把学校办到港区,把课堂搬到码头”,创新教学组织模式;“专任教师进码头,港口专家上讲台”,打造双师结构教学团队;紧紧围绕课程建设、师资队伍建设、实训室建设、教材建设等要素实现专业建设规模、质量、效益的协调发展。
2 人才培养目标定位
高职院校有服务区域经济的职能,2011年国务院正式批复《山东半岛蓝色经济区发展规划》,这标志着山东半岛蓝色经济区建设正式上升为国家战略,成为国家海洋发展战略和区域协调发展战略的重要组成部分。港口经济是山东半岛蓝色经济区建设的重要组成部分,青岛港是山东半岛港口发展的龙头,目前,青岛港货物吞吐量已超过4亿吨,尤其是近年来董家口港区的大规模建设,将青岛港的吞吐量提升到未来的6亿吨。港口的大发展为社会带来大量的就业机会,也为我院机电一体化专业的发展带来了新的契机。港口是以货物装卸为主要任务的企业,港口的主要装卸设备是以门座式起重机、岸边集装箱装卸桥、轮胎式起重机等为代表的大型机电一体化设备,这些设备的操作、维修、安装调试、保养维护需要大量的高技能型人才。因此,机电一体化专业建设紧紧围绕服务区域经济的使命,将人才培养目标定位于培养适合港口机电设备的操作、维修、调试、保养的高素质高技能型人才。
3 专业课程体系建设
根据专业人才培养目标,分析企业、行业的各个就业岗位,根据岗位工作任务分解学生应具备的职业能力,再依据职业能力的需要提炼学生所需要掌握的知识,据此将这些知识、能力化解在课程体系中,将企业工作任务转化为学生的学习任务。这是专业课程体系建设的思路。
3.1 职业岗位能力分析 依据上述人才培养目标,就山东省青岛港、烟台港、日照港以及周边锦州港、曹妃甸港等港口进行调研,根据港口装卸作业的流程提炼职业岗位,机电一体化专业的学生从事的核心职业岗位包括港口机电设备司机、机械维修工、电气维修工、电工、机械加工操作工等。将每一个工作岗位的典型工作任务进行详细分解,总结归纳出专业职业岗位能力,其核心职业能力主要包括专业能力、方法能力、社会能力三部分。
3.1.1 专业能力 ①运用计算机进行日常办公和技术交流;看懂本专业英语技术文件和商务文件,并具备初步听说能力。②使用常用电工工具,利用所掌握的电工技术、电子技术和电气控制的基本知识,能对一般低压电气设备进行检测和故障排除、器件更换;③能使用普通机床进行常规机械加工;④港口机电一体化设备操作基本能力;⑤使用港口机电一体化设备检修专用工具,能对港口机电一体化设备常见故障进行故障检测、器件更换;⑥港口机电一体化设备管理的能力。
3.1.2 方法能力 ①针对岗位常见问题,能制定出切实可行的工作计划,提出解决实际问题的方法; ②能自主学习新知识、新技术,通过多种途径获取有效信息,并对工作结果进行评估;③全局思维与系统思维、整体思维与创新思维的能力;④工作岗位常见问题的决策、迁移能力;能记录、收集、处理、保存各类专业技术的信息资料。
3.1.3 社会能力 ①在职业精神的指导下,通过团队合作共同完成工作任务,在其过程中能有效地协调人际关系,并具备较强的心理承受力、参与意识和自信心;②有自己的理想和精神追求,对自然、社会生活和艺术的一般鉴赏能力;③具有从事专业工作安全生产、环保、职业道德等意识,能自觉遵守国家相关的法律法规。
3.2 知识体系的分解和课程体系的建立 根据岗位职业能力分解知识体系,采取校企合作分析会的形式,由教师、港口技术人员、港口专家、往届毕业生等共同组成研究小组,对岗位职业能力进行分解,归纳核心的知识体系。机电一体化专业核心知识体系主要包括:电工技术基本原理;电子技术基本原理;机械结构基本原理;电机及电气控制应用;PLC及变频器应用;液压系统原理应用;港口机电设备原理应用;机械维修方法;电气维修方法;专业英语阅读;机械电气识图;港口机电设备故障检测与排除方法;机械加工方法;安全用电知识。
将知识体系归纳整理,构建工作过程导向的机电一体化专业的核心课程体系,如下图所示。
4 实训基地建设
实训基地建设过程中充分利用企业办学的优势,依托青岛港这一得天独厚的条件,按照校企合作共建、师资及设备资源共享的思路,开拓实训、社会技术服务为一体,教学、培训、服务一条龙,保障实训基地持续良性运行和发展。
4.1 校内实训基地建设 ①根据课程教学需要,建设校内实训室,如表1所示。②从港口调用大型机电一体化装卸设备:门座式起重机、轮胎式起重机各一台,用于教学、参观、技能培训和鉴定。③定制港口大型机电设备“岸边集装箱装卸桥”的仿真设备,用于教学实训。
4.2 校外实训基地建设 青岛港是机电一体化专业最大的校外实训基地,利用办学体制的优势,学生在学校学习期间不定期到港口进行参观、实训、顶岗实习,使学生在学校期间提前感受到自己将来可能从事的工作岗位,学习更加有目标和针对性。除此以外,通过与其它港口和企业共建“订单班”、员工技术培训等形式加强校企合作,形成“互利共赢、共建共用”长效机制,建立稳定、合作良好的校外实习基地。
5 师资队伍建设
职业学院的教师要求教学和实践两方面能力并重,国家也提倡职业学院的教学具备双师素质,机电一体化专业在师资队伍建设方面注重全体教师素质和综合能力的提升,以校企合作为途径,采用“请进来、走出去”的方式,打造结构合理的双师型教学团队。①“请进来”。根据个人意愿,从青岛港港口装卸、维修等一线岗位选拔一批既有一定的理论水平同时又有丰富实践经验的工程师或高级工程师,调入学院充实到专职教师队伍中去,利用他们的实践经验加强教师实践能力。由于学院和港口同属于青岛港集团,使人事调动手续简便、渠道通畅,客观上促进了教学团队的的发展。同时,长期聘用港口同行业专家作为专业的外聘教师,不定期到学院进行专业讲座,交流港口装卸一线发展动态,为专业建设的改进和调整积累资料。② “走出去”。青岛港为教师实践能力的提升提供了一个大舞台,学院制定了专职教师定期轮训制度,每学期都要选派专职教师到港口实践锻炼,深入到港口装卸、维修第一线,参与港口生产活动,了解岗位工作过程、设备运行情况、专业技术的运用和发展动态,提升实践能力和综合素质。
6 教材建设与教学方法
根据课程教学目标的需要,在教学方法上摈弃传统的以讲授为主的方法,专业性课程采用项目化教学或理实一体化教学,理论性较强的课程采用基于自主学习的教学方法,强调培养学生的自学能力。课程内容紧贴港口发展的实际,并根据机电一体化技术的发展实时进行调整,专业性课程采用自编教材,逐步实现全部课程均采用自编教材授课。教材编写邀请港口一线技术人员参加,所选设备与港口同步,做到“港口用什么设备,我们就讲什么设备”。
7 结束语
专业建设是高职院校内涵建设的核心内容,也是体现高职院校人才培养能力的关键因素。在专业建设中,体现行业优势、发挥专业特长,将专业建设与企业需求和区域经济的发展紧密结合起来,时刻把握专业技术更新的脉搏,实现专业建设的动态发展,这些都是专业建设中不可忽视的关键环节。
参考文献:
[1]徐国庆.实践导向职业教育课程研究[M].上海:上海教育出版社,2005:172-182.
一、实验环节的安排要围绕机电一体化各知识点,由单一到综合,由易到难实训项目要根据实训室的具体条件进行设置,实践教学计划与大纲要明确各阶段学生做什么、怎样做、完成什么、达到什么标准等,据此制定具体量化的内容。安排若干与专业课程相对应的、典型的专题实验项目,使学生对知识要领在机电一体化系统中的应用产生感性的认识,为系统综合性设计和实验奠定基础。实训项目按基本技能、专业技能、综合应用模块分类,其中综合应用项目可独立设置为实训课程。
二、淘汰过时实验内容,以适应新形势现今开设的实验中有许多已不适应技术的发展。对于机械专业的学生来讲,电类基础课应该以应用为主,现在其他高校早已淘汰了此种方式,采用的是将汇编语言直接输入计算机,由计算机直接翻译成机器码自动运行。
计算机在翻译的过程中如出现错误,会相应地提示用户,用户只需对汇编程序修改即可。这样可大大提高实验效率。学生可通过选做多个实验来巩固所学的知识,而不用在改错的环节上浪费大量的时间。
关键词:机电设备;故障检测;解决方法
机电一体化,又称机械电子工程,是机械工程与自动化的一种,是将机械、电子、信息等多种技术有机结合在一起,并综合运用到现实生活中。从近年机电一体化设备组装与调试项目国赛考核走向来看,机电设备的调试所占比重越来越大,该赛项的PLC程序基本上都给定了,考核的重点是设备的装配能力及设备运行故障的排除,这也符合目前我国工业发展趋势对学生能力的要求。然而,机电一体化设备故障检测对中职学生有一定难度。机电一体化设备不同于机械设备故障那么单一,它的构成比较复杂,包含了机械故障、电路故障、气路故障、电气设置故障、编程问题等。学生对解决机电一体化设备故障常常表现的非常茫然、慌乱、无从下手,多数学生会将排点放在程序和插线上,随意进行程序更改,或者更换插线进行故障排除,造成本来运行无故障的部分也出现了问题。基于这样的现状,笔者根据近年指导国家级、省级技能大赛的经验,以亚龙YL235A光机电一体化实训设备为例,总结出机电一体化设备故障快速检测方法。以下笔者将从气路故障的检测与排除、电路故障的检测与排除和变频器故障检测与排除三方面进行阐述。
一、气路故障的检测与排除
机电一体化设备气动元件是整个实训装置的最终执行部分,包括机械手臂和传送带推料气缸,分别由气缸和气马达驱动,气动系统故障的排除也比较容易。对于气路的检测,学生首先要检查供气总阀是否打开,气压是否达到规定压力,气路中有无漏气现象。如果以上检查都没有问题,再检查各节气阀的打开程度,为了方便调试,学生可以将各个节气阀开度调到最大;其次,学生要根据各机械部件的运行速度,再逐个调节节气阀开度,以达到理想的运行速度;最后,学生要检查执行元件与电磁阀的一一对应是否混乱,具体操作可用手按动电磁换向阀顶部的手动按钮,观察各种气动元件的执行是否对应正确。[1]
二、电路故障的检测与排除
电路故障是硬件故障中较难排除的,可以分为静态故障和运行故障。
(一)静态故障的检测静态故障是指设备在上电后还未运行时表现出的故障,主要体现在各种传感器上。如果在设备上电后所有传感器电源灯未亮。这时,学生只需检测实训台24V供电电源是否有故障。如果电源保险管已经烧坏,则可以肯定线路中存在短路。对于这个故障,学生要观察实训台插线,看有无明显的插线错误,如果没有,可将万用表调到欧姆档,逐段检测短路点。如果电源和保险管都是好的,则需要检测线路中是否存在断路,学生可以将万用表调到直流50v档逐段查找故障点。如果仅仅是个别传感器电源灯不亮,可以用万用表表笔直接给传感器供电,如果电源灯可以亮,则存在线路断路问题,检测线路即可;如果依然不亮,则考虑传感器损坏,更换传感器即可。[2]
(二)运行故障的检测运行故障是指设备在运行中表现出的故障,主要表现为传感器无输出信号和执行元件无动作。如果传感器电源正常,学生只需调节传感器的灵敏度或调节传感器安装位置即可解决。如果是执行元件无动作,且PLC输出信号正常,可将万用表表笔一端插在电源模块24V+端子上,另一端直接给执行元件供电,检测执行元件是否动作,如果这时有执行动作,则证明执行元件无损坏,是线路供电问题,可依据前面介绍的方法进行解决。如果对应的PLC输出点位无输出指示,则要检查PLC程序及PLC有无损坏。[3]
三、变频器故障检测与排除
变频器故障的主要体现是变频器无输出。解决此类故障首先要关闭PLC电源,学生可以用变频器模块面板上的手拨开关进行手动给信号,并观察运行情况。如果可以正常运行,这时打开PLC,观察PLC面板上相对应的变频器控制点位有无输出,如果PLC的相应点位有输出,可以判断出故障出现在PLC与变频器之间的接线上,检查线路进行故障解决;[4]如果PLC的相应点位没有输出,则是编程问题,需要检查PLC程序。如果手动给信号变频器依然无输出,可将万用表拨到交流500V档位,依次检测变频器输入端子U、V、W各相线电压是否正常,如果正常,可判定为变频器设置问题或变频器损坏。[5]
关键词:机电一体化; 综合技能; 项目教学法; 任务驱动法
通过调查发现,目前大部分职业学校机电一体化专业学生在校期间往往只是学习了简单的几门专业课程,或者仅仅经过机械或电气技术的专项实训,而机电一体化技术是一个系统工程,学生缺乏机电综合实践技能和职业素养的系统性培训,毕业后很多学生无法满足一些需要机电综合技能的设备安装与调试、运行与维护岗位的工作要求;一些学生缺乏职业素养,缺乏职业道德和团队合作精神,跳槽频繁。
针对这种情况,许多电气公司和学校开始陆续开发适合机电一体化学生学习的实训设备,例如亚龙、星科、天煌等教学仪器。其中亚龙教仪YL-235A型光机电一体化设备以其独特的优势和特点,出现在历年的全国技能比赛中,深受广大职业院校的推崇,逐渐成为各职业学校机电实验实训室中的必备设备。
该设备采用模块化设计。包括主令电器模块、传感器模块、控制模块、变频器模块、驱动电磁阀、被控制的机械机构。设备虽小,但它涉及了机电一体化专业的各个方面的知识,很好的概括的阐述了机电一体化专业所包含的内容。
应用YL-235A型光机电一体化设备进行实训教学,必须根据设备的使用特点设置实训任务。
首先,制定的实训任务应具有以下几个特点:
(1)“任务”要能引起学生的兴趣
兴趣是最好的老师,是学生学习的源动力,学生若对教学任务感兴趣,教学就成功了一半。实训任务的设计,要从学生的实际出发,根据他们的认知能力,选择其熟知的事物或现象设计实训任务,以引起学生的学习兴趣,再将教学目标、知识点隐含到一个个任务中。例如对于各个模块之间的控制关系的教学中,教师根据教学内容,选定机械手抓取工件作为一个实训任务,通过演示基本的动作过程,使学生明白整个的控制过程,并能了解各个模块之间的控制关系,这样学生既了解了具体的学习内容及要求,又激发了学习兴趣。
(2)“任务”要能引导学生思考
在PLC入门阶段的学习中,学生认识了编程元件和基本编程指令,对知识点有一定了解,但掌握得还不是很牢固,实际应用中还有一定难度,有“云里雾里”的感觉,对所学知识点能再认不能再现。YL-235A型机电一体化设备模拟了一整套完整的自动化生产线,在这条生产线上可以完成对产品的生产加工、传输分拣、检测包装。每一个生产过程可以有不同的编程方式实现,对知识有不同的要求,能引导学生去积极思考,最后通过各个模块相互配合完成。
(3)“任务”要结合工业应用实际
YL-235A型机电一体化设备模拟了一整套完整的自动化生产线,很好的模拟了工业生产设备的自动化生产过程,实验项目准工作过程化。通过对学校周边工厂的调研,结合学校设备的实际,将机械手、分拣装置等设计成“工作任务”,可以增强教育教学的针对性和实效性,体现教学密切结合工业生产实际。
(4)“任务”要能提高学生的综合技能
YL-235A型光机电一体化实训设备的特点就是综合了各专业知识,把本来分散的学科知识综合到一起,所以要让学生在实训过程中能综合的运用各个学科的知识,在不断的实习实训中熟练掌握各学科之间的联系,并最终提高自身的综合技能。
(5)“任务”实施中要能培养学生的职业素养
在实训中除了提高学生的综合技能之外,希望通过学生在解决问题的过程中培养良好的团队协作精神和刻苦钻研的精神。学生通过分组进行各个工作任务,在协作中完成,对完成任务过程中遇到的问题积极商讨最佳解决方案,并在最快的时间内完成。每学习完成一个实训任务,既提高了小组同学的合作意识,又培养了良好的职业素质。
结合以上要点,从硬件装调和软件编程两个方面入手,确定适合综合实训流程的实训任务。
其次,制定任务实施方法和实施过程。
在每个工作任务的实施过程中,采用以“项目教学法”和“任务驱动法”为主要教学方法开展教学过程的教学模式,改变以往“教师讲,学生听”这种被动的教学模式,“以项目(任务)为主线、教师为引导、学生为主体”, 通过 “做中学”的方式,通过实际操作学习,理解和应用理论知识,实现学生主动参与、自主协作、探索创新的新型教学模式。
最后,制定考核评价方法。
项目教学的考核过程不再采取“一卷定终身”的考试方法,而是采取以任务完成为主,以素质考核为辅的形成性考核(见下表)。任务完成主要以工作任务完成情况作为考核,主要内容为能力目标和知识目标;素质考核具体包括平时出勤,劳动积极程度,完成项目的态度,遵守纪律,项目完成的程度,困难问题的解答,团队合作,5S实施等等。课外包括资料查阅情况,作业完成情况和项目总结书完成情况。
评
价
考
核 序号 考核内容 标准 评分(打A、
B、C)
1 机械设备安装 A、很好 B、一般 C、差
2 基本知识应用 A、很好 B、一般 C、差
3 项目完成情况演示 A、很好 B、一般 C、差
4 团队合作能力 A、很好 B、一般 C、差
5 工作态度 A、很好 B、一般 C、差
6 教师评价成绩 A、优秀B、及格C、不及格
教师签名 总评
以“传送带的分拣任务”为例进行简要说明工作任务实施过程。
工作任务要求:
当有物料放到传送带上时,传送带启动运行,运行频率30Hz。如果是金属工件,被电感传感器检测到后,推入料槽A;如果是白色塑料工件,被光纤传感器Ⅰ检测到后,推入料槽B;如果是黑色塑料工件,被光纤传感器Ⅱ检测到后,推入料槽C。
要求学生掌握的知识和技能如下:
(1)了解传感器的工作原理;
(2)掌握可编程控制器的基本编程知识;
(3)能正确安装调试工件识别装置;
(4)能编写调试工件识别的PLC程序
实施过程如下:
(1)布置工作任务。
①介绍工件识别装置任务要求;②视频演示任务工作过程。
(2)任务实施――学生分组进行。
①小组成员根据分工不同,自主分配任务;②安装调试设备,画连接图,编写程序,分别进行;③老师巡回指导,并答惑解疑,同时发挥咨询者和协调人的作用。
(3)考核与评价。
①评价标准,参考考核评价表;②评价内容:机械设备安装、基本知识应用水平、任务完成情况、团队合作能力、工作态度、项目完成情况演示;③评价方式:小组成员互评、自评各占30%,教师评价40%。
通过使用YL-235A型机电一体化设备,学生在实训过程中,完整的认识到了所学知识的关联性,同时通过综合训练,很好的掌握了各门学科之间的练习,做到了机电一体化技术的系统化、全面化。通过完整的综合实训,克服学生学习中不能综合、灵活的使用各个学科知识,采用“聚零为整”的方法,真正提高学生专业技能和职业素质,培养出符合企业需要的优秀的技能型综合人才,使毕业生具备机电一体化技术的综合职业技能,在进入毕业实习单位之后,快速的适应用人单位的需求,对于提高社会对职业学校学生的认知度和认可度有重要的意义。
参考文献
[1] 杨少光,机电一体化设备的组装与调试,广西教育出版社,2009.5
[2] 吕景泉,自动化生产线安装与调试,中国铁道出版社,2008.12
[3] 孙振强,可编程控制器原理及应用教程,清华大学出版社,2005.2
[4] 李晓钟,液压传动与气动技术,南开大学出版社,2012.6
[5] 王庆有,光电传感器应用技术,机械工业出版社,2008.12
[6] 亚龙YL-235A型光机电一体化实训考核装置实训指导书
[7] 三菱通用变频器FR-700使用手册
[关键词]农业机械化专业 授课方法 机电一体化 教学改革
[中图分类号] G642.0 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437(2013)21-0132-02
我国正处于传统农业向现代农业的快速转变阶段,其标志就是以技术及装备为表现形式,通过现代工业技术装备及农业机械化、电气化和信息化等先进技术的应用,最大限度地提高生产效率,节约生产成本,增加农产品产出,降低能源消耗和环境污染。我国现代农业装备技术还处于起步阶段,迫切需要培养掌握现代农业装备技术的新型农机人才,我国高度重视现代农业的技术与农艺的更新,推动农机装备人才的培养与创新,缩短与国外同行业之间的技术差距,从而实现我国现代农业的快速发展与超越。
机电一体化技术是一门新型的交叉学科,是目前许多高等院校工科学生必修的专业基础课,但在我国开设此课程还不足十年的时间,特别是在农业机械化专业的开设更是一个新生事物。《机电一体化》是山东农业大学机械与电子工程学院机电一体化类和农业机械化及其自动化类学生的主干课程之一,是今后设计与研究工作的重要技术基础。由于机电一体化设计课程涉及的知识面和内容覆盖广,机械层面、数据层面和控制参数层面的内容交错、关系复杂,需将理论知识与实践知识紧密结合。对大多数学生而言课程内容繁多,系统性差,难以融会贯通,同时也存在教师难教、内容难整合的情况。笔者在讲授机电一体化课程时,通过对课堂教学内容进行改革、教学相长地引导和加强实践环节训练等方面进行探索和总结,取得了较为显著的效果。
一、机电一体化课程特色与农机专业教学相关问题
(一)理论教学内容筛选非常重要
机电一体化(英文名称为Mechatronics)是在机械技术、自动控制技术、微电子技术、计算机技术、传感与测试技术、接口与总线技术、伺服驱动技术、系统总体技术等学科群体的基础上集成创新的综合叉学科。机电一体化技术的突出特点在于通过各种技术的有机融合,实现产品内部各组成部分的有机匹配和外部整体效能最佳的一种新型集成创新技术。由于机电一体化课程内容非常丰富、涉及面大,在一个学期中学习其全部内容是不现实的。另外,机电一体化和相关技术发展迅速,特别是新型MEMS传感器、新型总线技术、新型电液气的伺服驱动等技术的出现,这就使得在课程内容的组织和取舍上必须加以科学地优选,以特别处理好基本原理、基本模块与学科前沿最新技术的相互促进、共同发展的关系,确定学生应在学习期间掌握哪些基本原理、基本技术就既能使学生掌握基本思想方法和具体技术,又能了解学科发展动态,便于学生课下无障碍自学,这对学生创造力的培养是非常关键的。因此理论教学内容的筛选是非常重要和必要的。
(二)理论教学与实践内容的侧重点融合
机电一体化课程的实践性和应用性强,两者紧密结合缺一不可。仅仅掌握机电一体化设计的基础理论知识远远不够。对于刚刚接触到机电一体化技术的农机和机电专业的学生来讲,理论知识同步实践或者用一些具体实例来讲解才会显而易懂,更易理解。作为本科阶段的机电一体化课程,像是有关的控制理论的数学推导问题并不需要彻底理解,但他们应学会把所学的内容迅速地应用到某些实际问题的解决中。这样,学生既有感性认识,又能上升到理性认知,最后灵活地学以致用。而实践方面的教学必须与课程实验和课程设计配套,因此机电一体化课程的实践环节也非常重要。
(三)教学实践与农机专业培养目标紧密结合
目前一般工科专业的《机电一体化》的课程教学中,主要讲解的是设计、通讯、测量和控制原理、方法以及一些以数控机床、机器人等一些简单应用,目前现代农业机械发展与应用,特别是涉及与自动控制、计算机控制等技术融合的新型农机的机电一体化技术尚未融入农业机械化专业的课程学习中。尽管教师反复强调课程的重要性,学生也对其重要性有认同,但因教学内容、案例与农机专业培养目标联系不够紧密,再加上本课程知识点繁琐、层次多、涉及面广,学生容易产生应付考试的态度,忽视对实践环节,特别是从机电一体化产品开发的角度对课程内容的理解,从而无法对课程产生热情,难以对教学内容产生学习的兴趣,严重影响了教学效果。
二、课程授课与实践环节的探讨
针对现代农业机械化的发展方向和农业机电一体化课程特色,以及上述在机电一体化课程教学与实践过程中应注意的问题,笔者在讲课过程中对课程内容组织、授课方式方法进行了积极探索,实现了学习兴奋点、专业培养目标和实训课程任务“三结合”,全面培养机电一体化人才素质。
(一)结合学生兴奋点,注重培养学习兴趣
尽管机电一体化课程部分理论抽象、内容分散、缺乏系统性、难于理解,但兴趣是最好的老师,一旦学生产生了学习兴趣和实践欲望,才会主动去自学、求知和实践,并由此在心理上产生愉悦体验。日常生活中学生会对一些新鲜的事物非常感兴趣,例如两轮自平衡小车、Iphone手机遥控的四轴飞行器、转魔方机器人等等,如借助于这些学生感兴趣的例子,通过剖析他们的结构和控制原理,破除神秘感,可以激发他们对机电一体化课程学习的兴趣,并将机电一体化课程繁琐的知识点、抽象的内容具体体现出来,因此,激发和培养学生的学习兴趣是学好本课程的前提和捷径。另外,教师向学生展示一些科研成果,既让学生对机电一体化技术有最直观的了解和认识,又让学生了解了现代农业装备技术领域的科研前沿,结合专业方向,使学生带着浓厚的兴趣开始本课程的学习。实践证明,通过大量案例式的授课,学生的学习兴趣、科研兴趣以及学习效果得到了极大提高。
(二)结合专业培养目标,激发学生科研兴趣
随着农机装备技术的快速发展,将GPS技术、传感器技术、通讯技术、机电液一体化技术、计算机控制等技术集成到传统的农业机械中,可实现农机装备的精确定位和行走速度检测、作物产量监测、物料的变量精确投入、精准灌溉测控等,从而实现农业生产全程机械化、自动化、信息化和智能化。传统农机化专业已经实现了从农业机械化向农业机械化及其自动化专业的转换,也是充分体现了专业培养目标的迁移和调整。而机电一体化课程在这种调整中,也自然树立了重中之重的地位。因此各高校也从对该课程师资配备和教学设备投入方面非常重视。
因此,针对现代农机的发展趋势,激发学生的专业兴趣,培养学生研究能力,也就成了机电一体化等课程的任务之一。笔者结合自己在精准农业装备、现代农机装备研制中的科研案例,给学生剖析了精准变量施肥机、高精度谷物测产系统、精准变量喷药机等装备设计、样机加工和测试试验的关键点,极大地开阔了学生在本专业领域的视野,引起了学生对现代农机装备的科研兴趣。
(三)结合课程实训和课外制作,树立系统研发观念
在机电一体化教学中,机器人作为一种典型的机电软综合技术平台,非常适合作为高等工程创新实践教育的载体和对象。而农业机械化专业的学生同样对农业机器人技术非常感兴趣。近年来,机器人技术的模块化、网络化成为机器人研究和开发领域的热点。通过模块化,机器人技术的应用难度大大降低;凭借网络化,机器人技术的应用范围将大大扩充。随着机器人技术的逐渐普及和所用器件、模块的成本逐渐降低,学生已经可以自己制作属于自己的农业机器人。因此抓好机电一体化课程的实训环节,变抽象为直观,将理论和实践紧密结合起来,做到学以致用,可以实现对学生成就感的激励。为此,机电一体化教学组结合学院和学校开展了创新科技比赛,让学生进行机电装备方面的创新设计与制作;通过为学生提供一定的实训平台,准备常见的机电装备设计制作所需的传感器、执行器和控制器,由学生按照自己创作意图实现新型设备的开发。这些实践活动取得了一系列校级、省级和国家级的机电创新大赛奖项的好成绩。从学生的实践和理论课程的成绩看,理论教学和实践紧密结合取得了良好效果,加深了对基础理论知识的掌握,既提高了学生的动手能力,又激发了他们的创造性。
三、结束语
《机电一体化》是培养现代农业机械及装备技术人才的专业基础课,随着现代科技技术的发展,其地位在课程体系中愈来愈突出。笔者针对现代农业机械化的发展方向和农业机电一体化课程特色,从理论教学内容及实践教学内容筛选、学习兴趣引导及知识系统应用等方面展开探讨,并结合教学实际应用,取得了良好的效果。
[ 参 考 文 献 ]
[1] 杨帮华等.机电一体化设计基础实用教程[M].北京:清华大学出版社,2009.
[2] 孔令荣.高频电子线路教学改革研究[J].中国电力教育,2012(30).