主页 > 技术文章 > 浅谈中职学生对光机电一体化模块化认识 2022-04-14

浅谈中职学生对光机电一体化模块化认识

摘要：光机电一体化是现代科学技术发展的必然结果，光机电一体化实训装置融合了机械、电气、PLC、气动、传感、计算机等多项技术,采用了开放式和模块式可拆卸结构,为学生实践动手、分析解决问题等能力的培养提供了很好的实践平台。借助于此实训装置,精心设计了教学案例、实训项目,以及毕业实践课题,然后采用基于行动导向的分组实施教学方法锻炼学生的综合能力,取得了很好的效果。这不仅培养了学生的专业技能,同时也使得学生的表达能力、团队协作能力、创新能力等综合能力得到了提升,提高了学生的社会竟争力。
　　目前很多中职院校中的机电一体化专业定位模糊，“双师型”教师队伍力量薄弱；教学实验、实训条件落后，实践训练水平有待提高；适应新技术发展需要的课程体系有待构建。为做到学院与社会职业岗位能力需求相结合、师生与实践相结合，努力使专业实践教学具有良好的技能适应性，应设立若干个专门化方向，重构专业课程体系势在必行。
计算机等电子技术在该领域的广泛应用，为制造业注入了生机。机电一体化产业以其特有的技术带动性、融合性和广泛适用性，逐渐成为高新技术产业中的主导产业，成为新世纪经济发展的重要支柱之一。社会对高质量机电一体化专业人才的需求量很大。从近些年机电一体化专业毕业生数量上看，应基本能缓解当地企业对该专业人才的急需，不至于供需严重失衡，问题出在供非所求。高职院校内部在该专业培养目标与定位、专业建设与课程设置、实习实训内容及条件等方面存在问题。因此，机电一体化专业建设与课程体系的再构建，是当前亟待解决的问题。
一、光机电一体化概要：
　　光机电一体化包括产品和技术有两个方面。光机电一体化产品是包含光学技术、机械技术、微电子技术、计算机技术、信息技术、自动控制技术和通讯技术的高科技产品；光机电一体化技术是指其技术原理和使用光机电一体化产品得以实现、使用和发展的技术。光机电一体化产品具有结构简单、功能多、效率高，能耗低等特点，它们一般由机械本体、传感器、接口、微处理器和执行机构等5部分组成。如果把光机电一体化产品比做一个人，则计算机就是它的头脑，传感器就是它的五官，软件就是使躯体（机械本体）能发挥效能的手段，所以，光机电一体化产品就是具有头脑和五官，能够感知外界环境的变化，并根据这种变化作出响应的机器或机构。机器人就是光机电一体化产品的典型代表。与传统的机械产品比较，光机电一体化产品具有以下有点：
　　（1）综合性与系统性：
　　（2）多层次，覆盖面广；
　　（3）结构简化，方便操作；
　　（4）精度提高，功能增加：
　　（5）高可靠性，高稳定性和高使用寿命；
　　（6）产品开发上的只是密集性。
　　目前，工业发达国家光机电一体化技术的应用已十分广泛，不仅在单机产品中占有重要位置，而且在生产制造系统内也十分活跃。例如，计算机集成制造系统（CIMS）、快速成型制造系统（RPM）、智能制造体统（IMS）等。
二、机电一体化技术：
传统意义上的机电一体化，主要指机械与电工电子及电气控制这两方面的一体化，并且明显偏重于机械方面。当前科技发展的态势特别注重学科间的交叉、融合以及电子计算机的应用，机电一体化技术就是利用电子技术、信息技术(主要包括传感器技术、控制技术、计算机技术等)使机械实现柔性化和智能化的技术。机电一体化的目标是将机械技术与电子技术实现完美结合，充分发挥各自长处，实现互补。与其相关的学科应包括机械工程学科、检测与控制学科、电子信息学科三大块内容。机电一体化产品，则其应具备两个明显特征：一是产品中要有运动机械；二是采用了电子技术，使运动机械实现柔性化和智能化。
三、机电一体专业模块化课程体系构建：
3.1　机电一体化总体思路：
1)设立若干个专门化方向。高职教育要保持其自身的特色，必须强化专业方向，充分考虑与地方经济的紧密结合。可设以下几个专门化方向：机械制造及自动化专门化；机电一体化产品开发专门化；数控加工技术专门化：工业机器人专门化。
2)重新构建专业课程体系。高职高专课程体系设置应从职业教育的特点着手，按职业岗位群应掌握的知识和能力来进行。文化基础知识以“必需、够用”为度，专业知识则根据职业岗位群有针对性地设置专门化教学模块，建立一个宽广、针对性和实用性都很强的知识平台。
3.2　机电一体化构建特点：
1)将培养目标分解到每一教学模块单元，确定每一教学模块单元所承担的功能，应培养的知识和能力，相应的配套实践教学环节，每一教学模块单元主干课程的内容组成，每一课程要传授的知识、能力以及考核学生的方法。2)对各个教学模块之间相互重复与交叉的知识，应进行优化组合，加以综合化改造，强调知识问的相互联系和衔接，坚决取消重复的教学内容。综合化课程要突出综合应用知识能力的培养。3)理论教学与实践教学相互渗透，理论知识与实践技能考核相互结合，可采用“讲练式”现场教学和“启发式”等主动型教学方法。4)整个课程设置不讲求理论知识的系统性和完整性，而强调针对性和应用性。
3.3　机电一体化模块构建：
根据上述框架思路，专业课程体系由综合化系列课程和专门化模块课程两部分构成：
1)综合化系列课程。《机械制图》：包含原机械制图内容，增加计算机辅助绘图(AutoCAD)内容，融入公差与配合部分，使学生将制图、尺寸标注和公差标注融为一体。《机械设计基础》：包含工程力学、机械原理和机械零件、金属材料与热处理等内容。《控制工程基础》：包含电工与电子技术、电器控制PLC、液压传动与气压传动等内容，使机械中常用的电、液、气控制有机地组合在一起。《机械制造基础》：包含金属切削机床、切削原理与刀具、机械制造工艺和机床夹具等内容，将加工工艺和工艺装备知识有机地组合在一起。
2)专门化模块课程。该模块主要根据设立的几个专门化方向，同时结合本专业的发展状况、趋势以及当地对人才的需求情况，一般在毕业实习时完成。该模块的主要任务是有针对性地完成就业上岗前的培训，为就业上岗做好充分准备，必须突出实践性与综合性。具体操作时可把学生分成若干个专门化合作组，由学生自愿选择参与哪个合作组。每个合作组完成一个子课题，各子课题可以是同一大课题下的子课题，也可以是独立设置的子课题，合作组之间可以是互相协作的关系，也可以相对独立。子课题按性质不同分以下三类：开发设计型、制造加工型和设计制造综合型。如开发设计型可结合学生的能力安排某个总成的设计，或者某个控制系统的电路制作，或者某个控制系统的程序编制等；制造加工型主要是根据已有的设计，完成零件的机加工、装配和调整工作；设计制造综合型则完成一个简单机电一体化产品或其中一部分设计与制作的全过程。为使学生较全面地掌握知识和技能，应以设计制造综合型为主。
新生入学进行专业教育时即可介绍专门化模块课程的大致情况，以便增强学生日后学习的目的性、主动性和针对性。该模块要求指导教师具有较高的专业水平和综合能力。课程开发充分结合合作组的内容，以实例、设计制作指导书的方式进行。师资、设备等条件尚不具备的院校可与企业合作，把专门化模块放到企业中实施，教师与企业技术人员根据企业情况一起完成模块课程开发与教学工作，这样可同时解决部分学生的就业问题。
3) 机电一体化实践教学课时设置原则。实践教学课时安排要把握以下两个原则：一是“保量”原则。在课时数量上应占整个教学计划总课时的40％及以上，以充分体现职业教育特色。二是“适时”原则。根据各个教学模块单元的知识和能力要求，及时跟上教学实践环节，强调知识与能力的结合，增强机电一体化实践教学的时效性和教学效果。

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