方 強1鐘 平2（1.天津職業(yè)技術師范大學自動化與電氣工程學院 天津 300222；2.天津市源峰科技發(fā)展有限責任公司 天津 300222）

積木式教學方法在機電一體化教學中的探索

方 強1鐘 平2
（1.天津職業(yè)技術師范大學自動化與電氣工程學院 天津 300222；2.天津市源峰科技發(fā)展有限責任公司 天津 300222）

隨著現(xiàn)代化工業(yè)生產的發(fā)展，機電一體化技術已成為當今工業(yè)科技的重要組成部分。機電一體化專業(yè)的教學實訓應改變傳統(tǒng)的課堂教學模式，采取積木式教學模式，以培養(yǎng)學生綜合應用、實際動手、工程設計和創(chuàng)新等方面的能力。

機電一體化；積木式教學；柔性化

我國普通高校、高職、中職都設有機電一體化專業(yè)，長期以來該專業(yè)基本是按照傳統(tǒng)的理論體系以學科為核心來組織教學的，并把傳授系統(tǒng)的理論知識作為組織教學的出發(fā)點，作為教學過程的主線和質量考核的主要標準，對學生系統(tǒng)地掌握理論知識，開發(fā)設計產品是十分有利的。但是這樣的教學在職業(yè)院校卻存在不足之處。中、高職的學生畢業(yè)后絕大部分被分配到生產第一線，所從事的工作不是研究、設計、開發(fā)、決策，而是操作設備、制定工藝、籌劃工裝卡具、調整試車、查找故障以及排除故障等，在學校里學的知識相當一部分派不上用場，而現(xiàn)場工作所必需的工作能力學生又不具備。因此，職業(yè)院校機電一體化專業(yè)需要改革現(xiàn)有教學模式，創(chuàng)建新的教學模式。

筆者擬提出一種應用于機電一體化實訓環(huán)節(jié)中的積木式教學模式，現(xiàn)介紹如下。

積木式教學方法

積木式教學方法分為三個步驟展開教學，即系統(tǒng)集成、積木式分解和分步教學。

（一）系統(tǒng)集成

將教學大綱中要求的知識點集合起來，選擇一套典型的生產過程將其展示出來。在學校的機電一體化教學大綱中，主要知識點一般包括機械系統(tǒng)、傳感器檢測系統(tǒng)、執(zhí)行器系統(tǒng)、控制器系統(tǒng)、接口技術及網絡技術等六大知識點。

筆者根據學校畢業(yè)生的就業(yè)方向和實訓內容，選擇柔性裝配生產線作為典型的生產教學過程。該柔性裝配生產線集合了原料供給單元、傳輸單元、檢測單元、搬運單元、加工單元、裝配單元、倉儲單元等。在這套系統(tǒng)中，涉及的機械系統(tǒng)包括帶式傳動裝置、齒輪傳動裝置、模擬數(shù)控鉆銑車床等部件，基本上能將涉及的機械組裝、調整等知識融入其中。涉及的傳感器檢測系統(tǒng)包括位置傳感器、位移傳感器、溫度傳感器，其中位置傳感器包括微動開關、電感式與電容式接近開關、通過型與反射型光電傳感器等，位移傳感器包括旋轉編碼器，溫度傳感器包括熱敏電阻等；執(zhí)行器包括電動機、氣動裝置等，其中電動機包括AC交流伺服電動機、直流電機、步進電機等，氣動裝置包括電磁閥與各式氣缸等?？刂破靼≒LC，接口技術包括從控制器到執(zhí)行裝置的接口線路等。網絡技術包括PLC工業(yè)總線網絡。

（二）積木式分解

積木式分解是將完整的教學裝置依據教學點進行分解。分解的原則是功能完整、接口標準。功能完整要求分解的單元是不可再分解的最小部件集合，能獨立完成一定的實訓任務。接口標準主要包括硬件接口的標準及電氣接口標準。硬件接口標準要求拆分的單元安裝位置能夠靈活可變，能與相配套的其他單元兼容，接口標準要求拆分的單元與其他單元之間可以直接對接，無需增加轉換環(huán)節(jié)。

根據這一分解原則，拆分后的單元具有以下特點：

機電集合特性 每個單元為與其他單元對接，要求其自身有獨立的設計和電氣設計，我們稱之為機電集合特性。根據這一特性，一個龐大的工業(yè)系統(tǒng)就轉換成一個個獨立的積木式結構。在針對系統(tǒng)中的某一環(huán)節(jié)進行講解時，可以直接將其抽取出來，進行單獨教學。如在講授變頻器的操作時，可以直接從系統(tǒng)中移出變頻器單元，由學生獨立操作，既能讓學生在教學中有一定的成就感，也能讓學生了解所學知識的應用場合，達到學用合一的教學目的。

靈活多樣性 由于所有的環(huán)節(jié)都是標準化設計，這樣原本一套工業(yè)系統(tǒng)可以根據教學環(huán)節(jié)分解成若干個系統(tǒng)。如柔性裝配生產線可以分解為供給系統(tǒng)、裝配系統(tǒng)、搬運倉儲系統(tǒng)等。同時，基于這種標準的接口，同一個器件可以應用于不同的場合，完成不同的功能。如果原先系統(tǒng)中設計的旋轉編碼器主要用于檢測傳送帶的傳送距離，基于這種標準化拆分后，旋轉編碼器可以用于搬運系統(tǒng)進行速度檢測，這樣既豐富了教學，也能讓學生在組合中進行自我鍛煉。

（三）分步教學

將系統(tǒng)進行積木式拆分后，可以將教學計劃中的知識點進行重新組合，然后，按照教學過程分步進行。

例如，根據拆分后的單元，磁性開關與氣缸是組合的最小單元，因此，在教學計劃中，位置傳感器和氣動裝置可同時進行教學；變頻器和交流電機是組合的最小單元，因此，在教學計劃中，交流電機的知識與變頻器的知識可整合起來進行教學。

教學成果

2008年，筆者作為指導教師帶領天津市中職機電組的選手，以這種模式在此裝置上訓練了3個月。其中，兩組（2人/組）參加了全國職業(yè)院校技能競賽，分別獲得2008年全國職業(yè)院校技能競賽機電組一等獎和二等獎。

2009年，筆者作為指導教師帶領天津市中職機電組的選手，以這種模式在此裝置上訓練了3個月。其中一組（2人/組）參加了全國職業(yè)院校技能競賽，并獲得2009年全國職業(yè)院校技能競賽機電組一等獎。

2010年，筆者作為指導教師帶領天津市中職機電組的選手，以這種模式在此裝置上又訓練了3個月。其中一組（2人/組）參加了全國職業(yè)院校技能競賽，并獲得2010年全國職業(yè)院校技能競賽機電組一等獎。

總結近3年的教學實踐，積木式教學模式的優(yōu)勢是便于教學，既能提高教學質量，培養(yǎng)學生的學習興趣，又能增強學生針對工業(yè)系統(tǒng)設計要求和動作流程完成整個控制系統(tǒng)設計的能力。對學生的綜合應用能力、實際動手能力、工程設計以及創(chuàng)新能力等方面的培養(yǎng)都能收到事半功倍的效果。

[1]鐘波，陳容，馮云.高職機電一體化專業(yè)實踐教學模式的改革與探索[J].職教論壇，2006，（6）.

[2]韓培慶.高職教育實踐教學模式改革的思考[J].職教論壇，2006，（6）.

[3]何龍，祁傳琦.項目教學法在機電一體化專業(yè)綜合實訓中的應用[J].成都航空職業(yè)技術學院學報，2005，（4）.

[4]連香姣.“機電一體化系統(tǒng)設計與綜合實驗”的改革與實踐[J].機電工程技術，2006，（9）.

[5]董啟廣，張玉民.電工電子實訓教學模式的研究與實踐[J].北京工業(yè)職業(yè)技術學院學報，2006，（10）.

[6]王妙.高職課程“實踐型教學”改革探索[J].上海商學院學報，2005，（6）.

[7]王宏穎，朱自勤.對機電一體化專業(yè)教學的思考[J].科技信息(學術版)，2006，（2）.

[8]張超，劉愛云，王娜，葉婷.高職機電一體化專業(yè)教學計劃改革初探[J].中國科技信息，2007，（22）：202-204.

G712

A

1672-5727(2011)05-0093-02

方強（1975—），男，福建閩清人，天津職業(yè)技術師范大學自動化與電氣工程學院工程師，研究方向為職業(yè)教育機電裝置。