張 慶 ，李華兵

（1.貴州職業(yè)技術(shù)學(xué)院，貴州 貴陽 550081；2.湖南工業(yè)大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，湖南 株洲 412007）

“智能制造單元集成與應(yīng)用”課程要求學(xué)生具備制造類專業(yè)知識(shí)和編程實(shí)踐能力，課題組以一個(gè)具體的汽車輪轂產(chǎn)品的智能制造為案例，將系統(tǒng)集成調(diào)試操作、PLC 編程和機(jī)器人編程等技能串聯(lián)起來，為學(xué)生以后從事智能制造系統(tǒng)企業(yè)的系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試、整線安裝調(diào)試、技術(shù)服務(wù)等崗位打下基礎(chǔ)。學(xué)生要根據(jù)不同工藝要求對(duì)制造單元各模塊進(jìn)行系統(tǒng)集成，需提高學(xué)生的編程和系統(tǒng)集成的工程實(shí)踐能力，使其具備從事工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)集成的職業(yè)能力。但是，不同層次的學(xué)生對(duì)知識(shí)的接受程度表現(xiàn)出差異，“智能制造單元集成與應(yīng)用”課程需要學(xué)生有極強(qiáng)的綜合能力，給“智能制造單元集成與應(yīng)用”課程教學(xué)帶來了很大挑戰(zhàn)，教學(xué)效果不理想，因此，需要提高學(xué)生的綜合學(xué)習(xí)能力和教學(xué)質(zhì)量。

1 課程教學(xué)目標(biāo)定位

先進(jìn)制造業(yè)的快速發(fā)展，使制造業(yè)企業(yè)進(jìn)入了數(shù)字化階段，數(shù)字化制造對(duì)制造類相關(guān)專業(yè)人才培養(yǎng)提出了更高的要求。制造類專業(yè)目標(biāo)在原有要求上，提出要面向智能制造領(lǐng)域，能夠從事數(shù)控機(jī)床和工業(yè)機(jī)器人安裝、調(diào)試、維護(hù)、維修和智能化工廠系統(tǒng)集成等工作?！爸悄苤圃靻卧膳c應(yīng)用”作為制造類專業(yè)核心課程，要求學(xué)生能在數(shù)控加工、PLC 編程、工業(yè)機(jī)器人編程、集成、智能制造系統(tǒng)和制造執(zhí)行系統(tǒng)等方面進(jìn)行綜合實(shí)踐。

2 課程改革思路

確定課程的教學(xué)目標(biāo)之后，結(jié)合貴州職業(yè)技術(shù)學(xué)院現(xiàn)有實(shí)訓(xùn)設(shè)備，即智能制造單元系統(tǒng)集成應(yīng)用平臺(tái)，確定以汽車輪轂產(chǎn)品的制造流程作為“智能制造單元集成與應(yīng)用”課程的教學(xué)項(xiàng)目。將理論知識(shí)與實(shí)踐技能融入到7 個(gè)項(xiàng)目25 個(gè)學(xué)習(xí)任務(wù)中，如表1所示。項(xiàng)目按照鋁合金輪轂的制造順序來進(jìn)行安排，包括智能倉(cāng)儲(chǔ)、工業(yè)機(jī)器人、數(shù)控加工、智能檢測(cè)等模塊，利用互聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)信息互聯(lián)，依托SCADA 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集與可視化，數(shù)據(jù)接入云端借助數(shù)據(jù)服務(wù)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程聯(lián)控，實(shí)現(xiàn)輪轂的定制化生產(chǎn)制造[1]。以“理實(shí)一體、工學(xué)結(jié)合”為指導(dǎo)思路，采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法，在學(xué)生完成學(xué)習(xí)任務(wù)的同時(shí)，教師引導(dǎo)學(xué)生完成產(chǎn)品的柔性制造，從而培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立探索、勇于開拓進(jìn)取的職業(yè)能力。

表1 項(xiàng)目?jī)?nèi)容與學(xué)習(xí)任務(wù)

3 教學(xué)組織設(shè)計(jì)

“智能制造單元集成與應(yīng)用”是一門綜合性很強(qiáng)、學(xué)科領(lǐng)域跨度較大的應(yīng)用課程，在理實(shí)一體的教室內(nèi)開展項(xiàng)目化教學(xué)，分小組進(jìn)行實(shí)踐，學(xué)生在做中學(xué)、學(xué)中做，完成每個(gè)智能制造單元的編程和調(diào)試。每個(gè)小組都需要完成7 個(gè)項(xiàng)目的實(shí)操訓(xùn)練，使學(xué)生形成完整的智能制造加工的思路，培養(yǎng)學(xué)生系統(tǒng)集成的思維，提高其實(shí)際動(dòng)手能力[2]。教學(xué)過程：借助智慧職教學(xué)習(xí)平臺(tái)，構(gòu)建本課程教學(xué)資源，并結(jié)合線上線下混合式教與學(xué)。學(xué)習(xí)路徑：課前布置任務(wù)—項(xiàng)目準(zhǔn)備—任務(wù)引領(lǐng)—自主學(xué)習(xí)—任務(wù)實(shí)施—教學(xué)評(píng)價(jià)與總結(jié)。如表2 所示，本研究以執(zhí)行單元的集成調(diào)試與應(yīng)用教學(xué)項(xiàng)目為例進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)。

表2 執(zhí)行單元的集成調(diào)試與應(yīng)用教學(xué)設(shè)計(jì)

4 教學(xué)方法

教學(xué)過程主要采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法、模塊化、理實(shí)一體化等多種教學(xué)方法。教學(xué)過程以學(xué)生為中心，學(xué)生自行完成課前預(yù)習(xí)，課中進(jìn)行實(shí)操訓(xùn)練，課后互相評(píng)價(jià)和自我評(píng)價(jià)相結(jié)合[3]，教師主要以引導(dǎo)和答疑的方式，加強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，培養(yǎng)其系統(tǒng)集成的思維?！爸悄苤圃靻卧膳c應(yīng)用”課程的教師團(tuán)隊(duì)在智慧職教平臺(tái)上開設(shè)“智能制造單元集成與應(yīng)用”個(gè)性化課程。課程資源包含自行開發(fā)的實(shí)訓(xùn)設(shè)備介紹視頻、任務(wù)操作步驟和任務(wù)指導(dǎo)書等，為課程教學(xué)提供了有力的支撐。講解理論知識(shí)時(shí)會(huì)結(jié)合動(dòng)畫、圖片、視頻等信息輔助教學(xué)，實(shí)操訓(xùn)練過程[4-7]采用ABB 仿真軟件、PQArt 仿真軟件和實(shí)訓(xùn)設(shè)備結(jié)合，解決了該課程概念抽象難理解、實(shí)操安全隱患大等問題。

5 課程考核評(píng)價(jià)

“智能制造單元集成與應(yīng)用”課程采用過程性考核方式，能全面考核學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的掌握和應(yīng)用程度，將課程上學(xué)到的基本知識(shí)和技能綜合起來，解決生產(chǎn)實(shí)際問題。該考核方式貫穿整個(gè)教學(xué)過程，涵蓋表達(dá)能力、安全意識(shí)、職業(yè)素養(yǎng)、操作規(guī)范、學(xué)生參與度和學(xué)習(xí)效果等各方面，對(duì)項(xiàng)目中每個(gè)任務(wù)的學(xué)習(xí)效果作出評(píng)價(jià)[8]，最終考核成績(jī)?yōu)槊總€(gè)項(xiàng)目成績(jī)的算術(shù)平均值?？己嗽u(píng)價(jià)表中考核指標(biāo)的設(shè)置，結(jié)合機(jī)器人系統(tǒng)集成賽項(xiàng)的評(píng)分表、課堂表現(xiàn)及項(xiàng)目完成度進(jìn)行設(shè)置。執(zhí)行單元的集成調(diào)試與應(yīng)用考核評(píng)價(jià)表，如表3所示。

表3 執(zhí)行單元的集成調(diào)試與應(yīng)用考核評(píng)價(jià)表

6 結(jié)語

“智能制造單元集成與應(yīng)用”課程基于智慧職教和智能制造單元系統(tǒng)集成應(yīng)用平臺(tái)開展項(xiàng)目式教學(xué)和以典型工作任務(wù)為核心的驅(qū)動(dòng)式教學(xué)，每個(gè)學(xué)習(xí)任務(wù)都包含目標(biāo)、討論、實(shí)施、調(diào)試和評(píng)價(jià)5 個(gè)步驟[9-10]。理實(shí)一體的教學(xué)模式提高了學(xué)生動(dòng)手能力，調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。通過7 個(gè)項(xiàng)目的訓(xùn)練，“智能制造單元集成與應(yīng)用”課程教學(xué)效果大幅提升，可有效培養(yǎng)學(xué)生的系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)、PLC 與機(jī)器人編程、硬件搭建及電氣連接和集成系統(tǒng)聯(lián)調(diào)、MES系統(tǒng)集成等能力。

但是，隨著先進(jìn)制造業(yè)的快速發(fā)展，制造業(yè)即將邁向智能化階段，智能制造系統(tǒng)會(huì)不斷更新。因此，“智能制造單元集成與應(yīng)用”課程的教學(xué)內(nèi)容和目標(biāo)也需要不斷迭代，同時(shí)更新實(shí)訓(xùn)設(shè)備、課程資源，改革教學(xué)模式，以滿足教學(xué)和社會(huì)發(fā)展需求，為社會(huì)培養(yǎng)高素質(zhì)技能型人才。