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关键词:中职院校 工业机器人 教学
随着科技的快速发展,机器人作为集机械、电子、控制、传感以及计算机技术等多领域知识于一体的典型代表以及工业自动化的三大支柱之一,已广泛应用于各个领域的工业现场。随着工业机器人的广泛应用,不少中高职院校都把机器人的教学引入教学大纲和实训环节。
工业机器人是一门理论与实际相结合的课程。在教学过程中,教师应理论联系实际,善于利用多媒体教学与实践教学,多角度地激发和提高学生的学习兴趣和学习能力,提高机器人基础知识的教学效果,以达到预期的教学目的。
一、在理论教学中,要善于创设情境与利用多媒体教学
在传统教学中,往往因为学校条件的限制,学生较少有机会接触工业机器人实物,所以,为了让学生对机器人技术及其应用有更好地了解和认识,要充分利用视频和图片让学生了解什么是机器人,机器人产品会涉及哪些机构部分、哪些技术以及哪些领域。
在教学过程中,教师的课堂讲授应该以视频资料和图片为载体,借助启发式、讨论式、互动式等教学方法,重点对工业机器人历史、现状、发展等方面进行介绍。通过直观的图片、形象的视频,增加师生间的互动与交流,增进学生对所学知识的兴趣。在讲授机器人编程时,教师可采用任务驱动法,设计不同形式的任务,引导学生发现问题、分析问题、解决问题。
在理论课堂讲授过程中,要充分利用机器人三维可视化离线编程和动态仿真系统。例如:如何实现将工件从A处搬运到B处。通过导入工件及机器人三维模型,在计算机上再现机器人及工件的三维虚拟世界,通过实现对机器人离线编程三维运动轨迹的规划,模拟机器人运动,实现动态仿真。
二、在实训教学中,要善于进行演练示范教学及开展小组竞赛
工业机器人能代替人在危险有害的环境中作业,但又可能发生工业机器人伤人事故。在实训过程中,教师和学生对机器人进行任何操作都必须注意安全。在进行编程、测试及维修等工作时,必须将机器人置于手动模式,并且建议在操作机器人时,用笔芯代替机器人末端执行器,并且降低机器人的运行速度。
在教学过程中,教师应正确演练示范教学,提高学生的操作规范认识以及安全认识,运用小组竞赛方式,调动学生的学习热情以及学习积极性。首先,让学生熟悉示教器上各个按钮的作用和操作。其次,在讲授工业机器人的基础操作指令MoveL、MoveJ、MoveC时,可以采取小组竞赛的方式,进行机器人定位精度测量、操纵机器人并对测试点进行实际测量和重复定位精度测量结果的竞赛,通过小组竞赛成绩和个人成绩相结合的方式考查学生的掌握程度,通过小组竞赛,提高学生的学习热情。在掌握工业机器人的基础操作指令后,可以让学生自行设计机器手的行走路线,鼓励学生自己动手实践,将自己的想法通过实际操作来实现,既让学生能够掌握相关的技术,又锻炼了学生的动手能力,培养了学生的创新能力。
三、课后指导要善于引导学生创新与合作
教师除了课堂教学外,可以布置一些课外的机器人设计任务,并且参与到学生学习设计当中,加强师生间的交流,了解学生学习过程中遇到的问题。在机器人学习及设计过程中,教师可以鼓励学生设计不同的解决方案解决课堂问题,然后在课堂上讨论自己的方案,互相交流意见,最后进行总结。在这一过程中,学生充分锻炼了搜集资料、自主学习、提出问题和解决问题等能力。
四、结论
工业机器人是一门理论性和实践性都很强的课程,但是现在教材普遍都是重理论轻实践,而且校内的实验设备缺乏。因此在教学中,我们应把理论知识贯穿于实践中,通过实验、仿真等办法,充分利用多媒体教学以及实践练习,深入浅出地将知识内容讲授给学生,调动学生的学习积极性和主动性,使学生能够相对容易地理解和吸收工业机器人的相关知识,提高学生的综合能力。
参考文献:
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1 工业机器人的概念及分类
1961年美国Unimate公司生产了第一台可用于上下料等简单工作的商用工业机器人,标志着工业机器人诞生。直到80年代初,工业机器人技术才开始较快的发展。尽管工业机器人在工业领域应用广泛,但各国对于工业机器人至今没有统一定义,因此该部分将列举不同工业机器人的定义及分类。
1.1 工业机器人的概念
在美国标准中,只有易于再编程的装置才是机器人,而通过手动装置或者固定顺序的机器人都不认为是机器人,即通过人来驱动装置或者需要安装强制启停驱动器才能运动且运动顺序固定很难更改的都不认为是机器人。而在工业领域一些数控机床也可以实现编程后的功能实现,因此也要区分数控机床和工业机器人的区别。当一台机械设备通过编程可实现多种用途则可能被称作工业机器人,而当一台设备通过编程只能执行同一类型任务的则称为专用自动化设备。目前工业机器人的定义普遍形成以下基本论述:该设备可以将预先编排的程序存入存储装备,靠自身动力和控制能力来实现各种功能,且受人指挥,操作程序能自动重复的一种自动化设备。
1.2 工业机器人的分类
由于工业机器人没有形成较为统一的定义,因此机器人的分类也不尽相同。不同国家、不同协会甚至不同企业分类方法也也有差异。根据日本工业机器人协会(the Japanese Industrial Robot Association, JIRA)的定义,将机器人分为六大类:分别是人工操作装置、固定顺序机器人、可变顺序机器人、示教再现机器人 、数控机器人、智能机器人,而根据美国机器人协会( the Robotics Institute of America, RIA)的定义,只将以上最后四类认定为机器人装置。而欧洲各个国家对机器人的定义分类表述各异。
目前,工业机器人根据其发展理论及运动控制分析大致分为四种形式。第一种是基于直角坐标系变换的机器人,该结构由三个独立关节组成,运动相互独立,没有耦合,运动算法简单且自身结构有很多限制,自由度不够高。第二种是球坐标式机器人,该机器人工作空间大,占地面积小,但自身结构复杂。第三种是圆柱坐标是机器人,该机器人可进行空间上的上下及水平伸缩运动,具有较大的灵活性,但末端执行装置由于受到自身结构的限制,精度不好控制。第四种是关节式机器人,这种机器人目前在工业领域中应用广泛,一般由三个或三个以上的自由度组成。该机器人类似于人的上半身,具有运动灵活,结构紧凑的特点。
2 工业机器人在高职院校的培养
2.1 工业机器人专业在职业院校的培养目标
2000年我国工业机器人保有量仅为3500?_,而到了2013年我国机器人销售量则高达3.6万多台一举超越日本成为世界上工业机器人销售市场占比最高的国家。2016年中国工业机器人市场需求增长至9.2万台。随着我国人口红利的消失以及“中国制造2025”、“智能转型”的提出催生了工业机器人产业在我国的快速发展。在未来一段时间,机器人制造厂商及其集成商需要大量制造、设计集成、安装调试、销售及技术研发人员及服务人员。而机器人用户也需要大量的工作人员进行日常的维护、调试与保养等工作。以上工作人员都是职业院校工业机器人专业的人才培养目标。由于职业院校受制于招生、科研等客观因素的限制,且工业机器人是一个由多学科组成的高新技术,因此职业院校在人才培养上一方面要进行机器人的理论的学习,为今后在该领域发展的打好基础,另一方面要将更多的教学精力集中在设备的维护、调试及简单的维修等方面。
2.2 工业机器人专业在职业院校的培养内容
目前,我国工业机器人在众多行业已经广泛应用,尤其在冲压、压铸、锻造、机械加工、焊接、热处理、喷涂、仓库堆垛等工业环境中运用广泛。传统的工业机器人系统一般都包含机器人躯干、示教器编程器、机器人控制柜等。图1为六轴机器人躯干简图,其中轴1、4、6为三个旋转轴,每个轴由电机驱动并经过减速器减速来达到增大输出扭矩进而来带动各旋转轴及其以后各部件绕该电机轴做旋转运动,而根据功能的不同,轴6的末端执行器会安装不同的设备,比如喷枪、焊枪、抓手等。轴2、3、5为摆动轴,由减速器连接电机进行驱动各关节部件进行运动。示教编程器是一个机器人控制系统的核心部件,是用来注册和存储机械运动或者处理记忆的设备,可以实现在线编程,该设备由电子系统或者计算机系统来执行。现阶段职业院校机器人专业可通过以下三个层次进行培养:第一,机器人集成应用基础知识学习;第二,机器人操作及基础编程学习;第三,通过焊接工作站、码垛工作站、及喷涂工作站等实训项目对工业机器人的操作学习。
(1)机器人集成应用系统的学习。工业机器人在运动当中都是通过驱动电机进行运动的。机器人集成应用系统的学习很大程度上就是在了解机器人控制柜的原理。该系统主要通过PLC、PLC模拟量的输出模块、电磁阀、对射开关、变频器、伺服驱动器等设备对电机或者伺服电机进行方向、转速以及位置的控制。在实际教学当中,PLC作为实现工业现场自动化程序的控制核心,该课程可作为工业机器人专业的核心课程之一。变频器通过整流(交流变直流)、滤波、逆变(直流变交流)、制动单元、驱动单元、监测微处理单元来调整输出电源的电压和频率,从而达到对电机的调速控制。变频器的内部是靠IGBT的开断来调整输出电源的电压和频率,因此电力电子技术也是该专业一个核心课程。伺服驱动器是控制电机运动的一个重要部分,由于涉及矢量控制电流、速度、位置等闭环算法,因此对于伺服驱动器的学习在职业院校不宜进行深入的理论学习,只要达到能灵活运用的目的即可。最后,通过触摸屏及其相关编程软件的学习,实现对工业机器人的控制。
(2)机器人的操作及基础编程。第二阶段的学习则是一个以实践为主学习过程。在掌握各元器件及PLC的应用基础上,首先实现通过变频器和伺服驱动器对电机实现多段速控制、位置控制及速度控制。实现上述控制以后,通过自学引导方式掌握485通信、Modbus协议等,最终实现通过PLC对变频器、伺服驱动器的通信来达到控制电机目的。最后一个阶段可尝试PLC之间的相互通信,学会PLC之间主站、从站的设立。进入该部分学习,可进行2至3人的小组分配学习方式进行。
(3)机器人实训学习。焊接工作站、码垛工作站及喷涂工作站等项目基本涵盖工业环境当中所遇到的机器人操作情形。每个工作站的建立,除了机器人躯干以外,根据实现的功能不同,需对工作站进行不同单元的调整。以焊接工作站为例,除了机器人本体以外,还包括电源单元、焊枪单元、焊接工作台、夹具单元、机器人底座、自动清枪单元等。通过一个工作站的学习可以做到了解机器人工作站的构成,在掌握好理论和做好安全防护的基础上,可以进行一些简单机器人操作。在实训的同时联系机器人集成系统的应用对机器人工作站工作原理的进行探索。
关键词:人文教育;科学教育;融合;机器人队
“十三五”期间对高等教育发展提出了许多新要求和目标,其实现的基本路径是深化教育领域的综合改革,优化教育教学模式,重视教育教学过程和环节的丰富与创新,将人文教育和科学教育与第一课堂、第二课堂、科技竞赛以及学生活动相融合,更好地实现全人教育的探索之路。
一、人文教育与科学教育相融合的意义
人文教育主要是对人进行人文知识、思想道德和文化精神的教育,强调人性的培育和精神世界的丰富。而科学教育主要是进行自然科学知识的传授和技术创新的教育,强调严密的逻辑思维、系统化的科学知识以及物质财富的创造能力。任何教育都不应该区分进行,教育的本质是以学生的成长成才为核心,重视学生的全人培养。科学教育中,人文精神的渗透为科学知识的学习提供强大的精神动力,帮助学生树立正确的价值观,狭隘的科学教育无法完成学生对人类有益的持续创造性培养;而在人文教育中,同样需要科学的理性思维的支撑,狭隘的人文教育也无法带给学生持久的价值感和理性逻辑。
二、电子科技大学校机器人队培养模式
以我校机器人队为例,依托2002年起步的一项亚太大学生机器人大赛和国内选拔赛,十五年的时间里,我校已培养了约300名机器人队正式队员,其中70%以上的学生在毕业后出国或在国内深造,毕业后均进入优秀的企业或自主创业。机器人队培养模式是科学教育和人文教育融合并重的实际案例。大学的培养离不开精神引领和塑造,“勤为径,创新求胜;苦作舟,荣辱与共”的机器人队精神,通过十五年的凝练和传承,影响了一届又一届的队员和机器人爱好者。经过十五年的探索和完善,机器人队培养已建立一套完备健全的体系(如图1所示)。机器人队相关培养活动不止是通过实践平台提升学生的专业技术和科研水平,在这个体系中,既重视平台的搭建和打造,整个氛围的营造和文化活动的开展,又重视学生团队的自我适应能力、协作能力和创造力的培养与挖掘;既重视依托培训、赛事、活动等实践,又重视创新成果的总结和提升。整个体系由培养平台、氛围营造、训练平台、学生团队、实践平台等5个层面构建而成,涵盖15个方面的丰富内容,三大学生项目基金支撑贯穿于整个培养过程,固化并升华了学生机器人的科创成果。
(一)依托学校工程训练中心硬件平台,促进学生的发展
学校工程训练中心现有加工中心、数控车床、数控铣床、普通车床、普通铣床、钻床、折弯机、剪板机、冲床、交流弧焊机、电工技术实验台、电气维修实训台、传感器综实验台、慧鱼及博创机器人创新实验模块组件等近2000套设备仪器,价值2000多万元。基于“基础型、综合型、创新型”的层次化实训教学体系,分别设置了基础工程训练、综合训练、创新训练及职业技能训练等四个层次,培养学生的基本工程素质与实践技能、理论联系实际的科学思维方法以及探索知识与勇于创新的精神,促进学生专业知识、能力与素质的协调发展。
(二)彰显机器人的鲜明特色,营造机器人三位一体氛围
每年通过校园“创新创业周展”“年度获奖机器人展”“高校科技夏令营展”等途径,展出机器人,宣传机器人成果,树立文化标杆。让机器人文化像诗歌、电影等一样,成为一种流行。建设学院“机器人文化馆”和“机器人展厅”,展出历年自主研发的优秀机器人,积淀机器人成果,将历届机器人队实体成果和精神结晶传承。同时重视机器人Logo的印记影响。通过校园宿舍走廊机器人装扮文化和机器人标示,传递机器人文化。宿舍的多彩装扮,门把手上的温馨提醒,学校的各项重要活动……机器人的logo无处不在。另外,机器人论坛、机器人校庆周活动不断丰富着我校机器人文化。
(三)加强系列理论培训,搭建由易及难的赛事平台
加大技术培训系列活动的同时,通过由易及难的比赛题目,开展训练和选拔。通过新生杯电子设计竞赛,学院机械创新设计大赛等赛事,让学生迅速入门。然后,通过全校性巡线机器人大赛实现技术进阶。低年级学生组队,机器人队成员和科协成员通过宣讲会、题目解析会、答疑解难会等方式帮助低年级学生完成作品。巡线机器人大赛已成为我校影响力最大、参与学生最多的学生自发组织的品牌赛事。
(四)全力开展机器人队备战赛事,培养机器人技术骨干精英
由于学生组成的多元化,跨学科交流是培养的另一种尝试。每年机器人队成员有来自机械、电气、工业工程、计算机、电子信息、通信等工科专业的学生,也有外国语、管理、数学等专业学生。整个备赛过程约10个月时间,集中在机器人基地开展。20~30人组成的机器人队,分为软件组、机械组、控制组以及协调组,依据个人特长分工完成相应任务,同时做好配合,完成预计方案设计的机器人。其中机构设计、加工,器材的选型、购买、报账、入库,设备器材使用、维修、报废,机器人联动调试、手动操作培训等一系列工作,均由队里自主完成。
(五)追求技术极致为国争光,心系社会共谋创新之路
注重机器人文化校外交流也成为机器人队与社会接轨的一种培养方式,如走进社区和中学进行机器人科普宣传,开展志愿活动和社会服务。2013年,机器人队学子通过技术交流,帮助成都七中GMT-E机器人队攻克难关,最终在“FIRST机器人大赛”力战群雄,拿下了全国一等奖,并代表中国赴美国参赛。2015年,机器人队学子指导中学生获得2015年中国青少年机器人竞赛活动VEX机器人工程挑战赛“立地顶天”冠军,获得2015年世界机器人大会•世界青少年机器人邀请赛VEX机器人工程挑战赛“一网打尽”亚军。
三、机器人队培养成效
通过纵横交错、同步开展的培养体系,培养了学生人文素质和科学素质,包括表达沟通能力,热情自信的魅力,冷静思考、精益求精的思维习惯,严谨创新的科学态度,不畏困难、勇往直前的勇气,全面的组织能力以及相互信任、团队协作的集体精神。其中,有一位机器人队员获得2011年全国大学生十大年度人物提名奖。2013年全省高校校园文化建设优秀成果评选活动中,电子科技大学参评的“超越梦想”机器人研创文化活动获得全省高校校园文化建设优秀成果一等奖。目前,机器人队成员已成功孵化科技类创业公司10余家,创业团队若干。在创新创业的路上,机器人队一直在前行。总之,教育不是一朝一夕,短时间就能达到极致或者突显成效。高校应以人为本,认识到人文教育与科学教育对于学生全面发展成才的重要性和不可缺失性。搭建更多平台,以多元化的教育途径相结合的方式,替代传统的课堂理论知识讲授,使人文精神和科学精神潜移默化地影响学生,并促进他们的成长成才。
作者:李丽娟 孙东 于乐 单位:电子科技大学
参考文献:
关键词:高职机电;工程体验;课程整合
作者简介:丁度坤(1981-),男,广东汕头人,东莞职业技术学院教师,博士,研究方向为机器人技术、光机电一体化,高职教育。
课题项目:广东高职研究会重点课题“增强高职院校工科类学生工程体验方法研究”(编号:GDGZ11Z001),主持人:丁度坤;东莞职业技术学院校级课题“PCB板微钻视觉检测方法研究”(编号:2011c13),主持人:丁度坤。
中图分类号:G712
文献标识码:A
文章编号:1001-7518(2012)18-0086-04
高职院校承担着为国家培养高技能复合型人才的重任。高职院校的毕业生,必须在掌握相关专业技能的基础上,具备相关的工程能力;必须培养相关的职业素养与严谨求实的敬业精神;必须使其在进入工作岗位之前,具备对企业工程文化的认同感。国家工程教育专业认证标准以及美国的ABET对此都有相关的文件规定[1]。
可是目前,大多数高职院校的课程设置,均是偏重于学生专业技能方面的提升,而忽略了对其工程文化、工程能力等方面的培养。学生在进入相关工作岗位之前,普遍缺乏基本的工程经验以及对工程文化的认同和了解。从某种意义上来讲,这也是造成我国企业的产品质量不稳定的根源所在。
培养工程类毕业生的工程能力,使得在进入相关设计制造岗位之前,对企业工程文化具备一定的认同感,培养其严谨朴实的敬业精神,有利于从源头上保证产品的生产质量,具有极其重要的意义。本文将以培养学生的工程能力为主线,以机电类学生为研究对象,构建工程能力与工程文化一体化教学的自动线实训课程,着力使学生获得一种类似于实际的工程体验。
一、体验感在工程类人才培养中作用
体验感的概念来源于心理学,指的是人类在与环境的交互中所获得的个人经验。概括地讲,人的知识来源有两大途径:一是通过书籍、老师传授、图片或者文字等方式间接获得;一种是通过实践直接获得。而体验感更强调的是后者,从某种意义上来讲,通过实践直接获取的知识要比通过间接手段获取的知识更为重要。这是因为环境的信息可为学习者提供丰富的背景,方便学习者协调与更新自己的知识体系;另一方面,体验过程中获得的成功和奖励也会使学习者建立起更为浓厚的兴趣和自信,激励其不断获取新的知识。
体验感教育对工程类的人才培养尤为重要,因为工程类的课程绝大部分均是实践性相当强的课程,工程科学本身也是在不断地发明与创造新事物中得到发展的。可以说,工程知识的认知过程就是从具体到抽象,再由抽象到具体的反复过程。工程师的知识体系来源于社会生产的实际。将工程体验感融入工程类课程的教学当中,有助于学生更好地理解各种基础知识和专业知识;有助于培养学生严谨朴实的敬业精神;有助于学生正确认识理论与实际、知识与能力的关系;有助于学生发现自己的优势和兴趣,为其未来的就业奠定基础。回忆我国第一批大学生的成长历程,他们绝大部分都有工厂、农村的实践经验,所以尽管他们的理论基础不如应届高中毕业生,但他们的理解与接受能力却要比应届高中毕业生强,因此这批学生在毕业后很快就成为了各个领域的骨干,在各岗位大显身手,为我国的改革开放做出了巨大的贡献。而反观目前的大学毕业生,入学后就根据学校的人才培养计划按部就班地学习一门又一门的公共基础课和专业基础课。工程经历的缺乏使得各门课程对他们而言都是独立的,无法在相关工程背景的指导下,将各门课程有机地联系起来,构筑自己的知识体系,也就更谈不上能力的形成了。不少学生,学了一个学期的课程,都还没弄清楚这门课程的用途,要一直到走上工作岗位,从事了相关的技术岗位,参加了一些实际的工程项目,才能理解在校期间所学课程的作用,这严重制约了个人未来的发展。
为培养学生的工程能力,营造一种工程体验感,国内外许多高等院校均专门开设了相关的课程。如美国哈佛的三一学院工程系就开设了“工程设计导引—移动机器人”课程,每年选课人数约2O人。课程以灭火机器人竞赛为背景,通过研制参赛的机器人,“旨在为学生提供一年的工程经验,以培养专业技能,建立专业视角,了解工程世界的社会与人文环境”[1]。麻省理工学院的航空航天工程系开设了“航空航天与设计导引”选修课。通过课堂教学、互联网教学和航天器设计项目为学生营造了“提供真实的工程体验”[1]。瑞典的林克平大学开设了名为“Engineering Project Y”的工程导引课程,学生将用一学期四分之一的学时修该课程。课程包括讲课、讨论、项目工作和项目总结报告几个部分。每年大约有140名学生选课,来自5个系的教师参与指导,构建10个不同的项目。每5个学生为一组开展工作,完成从构思、设计、实现到评价的全过程[2]。Joy Beatty等提出了一种游戏式的教学模式,针对计算机工程需求分析师的课程特点,设计相应的游戏项目,让学生在游戏中得到相关知识的工程体验[3]。René Sallier等根据测试专业学生的特点,设计了血压测试项目,使用了NI公司的LabVIEW平台,让学生自主去构建相关的软硬件,并体验血压测量,增强其工程体验[4]。国内深圳大学的费跃农等以机器人教学套件为载体,为新生开设了灭火机器人的早期工程体验课程,旨在增强学生的学习兴趣[1]。
二、机电类专业人才培养目标探索
近年来,随着我国制造业的持续发展以及国家产业政策的调整,各企业普遍出现了“招工难、用工难”的困境,生产设备的自动化是解决上述问题的最佳途径。它能有效地缓解企业“用工难”的困境,提高劳动生产率,保证产品质量的一致性,且能将人类从单调、恶劣的生产环境中解放出来,是未来制造企业的发展方向。全球知名的制造企业—富士康甚至提出了百万“机器人大军”计划,计划在未来十年内,在生产线上配置百万台机器人,用来代替人工进行生产、搬运。而以单片机技术、液压气动技术、电气控制技术、传感器技术、PLC技术、网络及通讯技术等多学科交叉的机电一体化方向正好顺应了这一趋势,在近年来也得到了迅猛的发展。
现在,基本每个工科类的高职院校都开设了机电一体化专业方向,可是目前国家却没有关于机电一体化方向的专业标准出台,这使得各院校在机电一体化专业的课程设置方面,各有特色,有的偏机械方向,而有的偏重于电气方面。同时,由于缺少机电一体化的职业技能评价体系,以及机电产品本身的复杂多样性,使得机电一体化方向在人才培养方面存在很多急待解决的问题。如何明确机电人才的培养目标、加强专业建设、并以此制定相关的人才培养方案成为了摆在各院校面前的一道研究课题[5-7]。
培养目标的确定对高职院校而言是非常重要的,它直接关系到后续专业课程的设置,直接影响到学生在校期间学到知识的多少、掌握职业技能的深浅、毕业时能从事的岗位以及是否能较好地胜任相应岗位的工作等实际问题。
我院近年来非常重视对机电方向人才培养目标的修订,通过召开培养方案研讨会、到相关企业调研、毕业生信息反馈等方式,着力于制定最合理的人才培养方案。从调研的情况来看,目前,机电一体化方向毕业生的就业岗位群主要有:(1)机电一体化设备和自动生产线的运行、安装、调试和维护;(2)各种机械设备的自动化、数字化改造;(3)自动化生产车间的生产工艺设计、质量管理、生产管理等岗位;(4)新兴的岗位如机器人的维护、维修技术员等。
据此确定了我院机电一体化方向的人才培养目标为:自动化生产设备的安装、调试、操作、维护与管理。围绕此培养目标,我院将机电类的课程划分为四大模块,分别为:职业工具课模块、职业基础课模块、职业核心课程模块以及职业选修课模块,如图1所示。
三、机电类工程体验一体化实训课教学设计
为使学生获得一种更为真实的工程体验,我院从多个方面进行了探索。选取了“自动线的安装与调试”实训课作为试点,将工程文化课也融入其中,如图2所示。将其贯穿于整个实训课的开始、实施以及最终的课程评价当中,极力营造一种类似于实际生产的全过程,使得学生获得一种接近于未来实际工作岗位的工程体验,培养其团队协作能力、沟通能力以及严谨朴实的工作作风。
(一)工程文化课程的选取
工程文化是指企业在实际的生产经营活动中,逐步形成的、为全部员工所认同的、带有特色的价值观、生产作风、经营理念、企业精神、企业道德准则等各方面的总和[8-9]。它是企业全体成员在长期的生产与经营活动中日积月累而形成的,是企业的灵魂所在。优秀的工程文化是企业在激烈的市场竞争中出奇制胜的法宝,是企业实现可持续发展的软实力。从目前许多院校毕业生顶岗实习与就业情况发现,大多数毕业生并不能适应企业的要求,难以真正转变为一名合格的企业员工,适应岗位需求。而从用人单位反馈来的意见又可看出,毕业生的专业技能并不是当前用人企业看重的第一要素,企业更为重视的是员工的基本职业素质、对企业的忠诚感以及对企业工程文化的认同程度。所以,在校期间提前对学生进行企业工程文化的相关教育,培养他们对工程文化的认同感就显得非常重要。
而一个企业的工程文化,往往是各具特色的,但也有其共性所在。因此,选取了最具代表性的工程文化四大共性部分作为我院学生的工程文化培训课程,它们分别为:企业对员工的职业素养要求;6S理念(即整理、整顿、清扫、清洁、素养、安全);企业的品质理念;企业的生产管理理念(选取了丰田的看板管理方法)。将这些共性的企业文化贯穿于实训课的全过程,培养学生对工程文化的认同感。
(二)工程体验实训课的设计
为使学生获得一种类似于实际生产的工程体验,选取了“自动线的安装与调试”实训课作为实施载体,并在其中贯穿了相关的企业文化课程。我院的“自动线安装与调试”实训是作为“机电一体技术”理论课的实训课程而专门开设的,课时为84学时,共历时3周时间。要求学生在实训前必须具备电工电子基础、传感检测基础、PLC编程基础、电机原理与驱动等前期知识。
实训课选取的设备是亚龙公司的YL-335B自动化生产线实训台,如图3所示。它模拟了一条自动化生产线的下料、搬运、加工、装配、分拣的全过程。
整条生产线包括了5个工作分站(即供料站、搬运站、加工站、装配站与分拣站),各分站使用了西门子的S7-200PLC进行控制,可对其进行单独控制,也可将各PLC组合起来,进行联网控制。根据实验台特点,将实训课划分为供料站、搬运站、加工站、装配站、分拣站的拆装与调试,以及整线的安装与调试六大实训模块,每个模块均可自成一体,对学生的机械拆装、电气路连接、PLC编程、触摸屏技术等多个方面进行训练,提高其专业技能。以其中的“供料站拆装与调试”实训课为例,其具体的教学过程如表1所示。
(三)课程的实施与评价
课程的具体实施过程是先由指导老师讲授企业工程文化课,以及讲解体现企业工程文化的实训注意事项,总共为12学时。然后进入实训环节,实训环节极力模拟实际自动化生产设备的安装调试过程,采用采用小班制,每班学生数在40~50人之间,以小组形式进行实训,各组配备一台实训台,各小组的学生数为5人左右,配备2名专业教师进行指导。
对每一模块的实训,其教学实施过程是先由指导教师对实训内容做简单讲解,然后并对各组下发任务书,最后对各小组的完成情况进行评价,相关的评价标准如表2所示。
四、结束语
工程能力的匮乏是我国高职院校学生普遍存在的问题,直接影响了学生对未来的岗位适应程度,乃至企业产品的品质等方面。因此,本文以“自动线安装与调试”实训课为载体,融入了职业素养、企业6s理念、企业的品质理念以及丰田的看板管理模式等共性的工程文化课程,极力营造一种类似于实际的工程环境,进行工程体验一体化实训课教学的探索,使学生在实训的同时获得一种工程体验感。
从实施的效果看,参加过工程体验实训的同学,其对未来工作岗位的适应能力明显增强了许多,实训的效果也有了显著提高。去年我院第一次参加“自动线的安装与调试”全国技能大赛,就取得了团体三等奖的良好成绩,这也从另一侧面说明工程体验一体化教学的有效性。
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在学校领导的正确指导下,取得了较好的成绩。现将本年度工作总结如下:
一、工作重点与亮点
(一)做好“创示范”、“创新强校”等学院重点工作
1、为了做好学院创省示范高等职业技术学院工作,多次召集处室全体员工开展专题研讨会。与相关部门及时联系,完成相关资料的搜集并对照示范校建设方案和任务书,填报《项目建设情况进展表》的有关内容,上交材料,并顺利迎接省教育厅检查。
2、完成“创新强校”工程中“自主创新能力建设”的申报工作。在项目的筹备与制度的研读过程中,与学院各系部领导、老师充分沟通,对每个项目进行可行性分析,加强项目与企业的合作,考虑专业性与均衡性,督促各项目填写申报表,最终形成三个大项目、二十多个子项目。
3、细心统计,准确填写数据平台,审核平台中的4.2校外实习实训基地、7.5产学合作、9.2社会(准)捐赠情况等情况的数据。完成学院质量年报中的社会服务部分的撰写。
(二)合作互动双赢,拓展校企合作空间
1、今年3月,组织相关领导到实业有限公司参观、交流学习,并与该公司共建“材料研发中心”,双方将在产学研共建、科技申报项目、专业技术服务、人才供求方面等深入合作。
(三)校企互动深度融合,积极开展活动展览
1、2月13日至15日,第十三届中国(中山)国际电子信息产品与技术展览会在火炬国际会展中心隆重举行。我院受邀参加此次展会,合作处积极发动相关系部老师学生开发作品参加展览。参展作品有物联网智能家居模型、3D打印机、手机智能手表、太空无人坦克战车、踢足球遥控机器人、灭火机器人、气动高空擦玻璃机器人、网络静电监控系统、高压LED驱动电源等。展览会现场负责人梅经理说:“学院展台是三天来展览会上最具人气的展台。”
2、4月,合作处组织电子系、计算机系、机械系等各系的老师代表近50人乘专车到深圳参观了第83届中国电子信息博览会。通过参观博览会,老师们和电子企业有了全面接触,共同研讨了电子信息技术在国际市场的最新应用情况,同时也为提高教学质量提供了新的实用案例。
3、5月份,合作处还组织了相关老师参观中国国际电梯展览会、国际电机与磁性材料展览会。企业代表们也通过与参观交流,对本企业的产品转型升级、技改发展方向等产生了一定的直观帮助作用。
二、工作不足
(一)与部分企业合作有待深入
学院现已跟250多家企业建立校企合作关系,但有的企业合作两三年后就没有下文,有的企业只是停留在表面的合作,没有实质性的进展。今后需加强合作企业与系部校企合作的后续监督及支持力度。
(二)产学研园建设各子项目建设进度有待提升
今年9月,我院迎来省示范建设的中期检查,合作处统筹的项目《以产学研园为平台的社会服务能力建设》各子项目建设虽然基本完成原定目标,但个别项目还是没有达到预期效果。原因在于前期的监督与督促不足,在2016年项目验收前,需加强跟进各个子项目的落实情况。
三、工作设想
1、带领校企秘书及系部教研室领导深入镇区企业,了解企业人才需求,引进企业技术人员和项目进校园,争取企业的捐赠和更多的校企合作资源配置,共同为实用型人才的培养出谋划策。