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中图分类号:G642.0 文献标识码:B
文章编号:1671-489X(2013)21-0139-03
机电一体化课程是一门以精密机械技术为基础,综合电工电子技术、微电子技术、信息技术、传感器技术、接口技术、信号变换技术为一体并应用到实际中去的高技术学科,是机械工业发展的必然方向。为了适应科学技术的高层次发展,紧跟国际化科技的潮流,河南机电高等专科学校机电专业在初创时期,特别强调“机电一体化技术”课程模块的设置与教学,并且对于这种侧重于实践应用和变化较快的课程内容,为了能够及时跟踪学科的前沿发展,使得学生的学习更具有时效性,还把它设置为机电一体化创新设计课程,并且选择北京理工大学长期从事机电技术学科教学和研究的张建民教授撰写,高等教育出版社出版的《机电一体化系统设计》一书作为教材,借以促进机电一体化技术课程教学中学生学习兴趣的激励和教学教法的出新。
1 “机电一体化技术”教学课程的定位
把“机电一体化技术”课程设置为模块化教学课程,不仅因为它是“机械制造及自动化”专业课程体系中的主干专业课程,而且对于这种机电一体化属性的课程内容,学生有兴趣和渴望掌握相关领域前沿应用的摄取能力,使其有助于今后的学习并及时为就业和机电产品开发应用服务。在前期的相关课程教学中,学生对“机电技术类”课程踊跃选修,“全国大学生机械电子设计竞赛”连年参与人数在百人左右,足以表明学生的这种兴趣和渴望。
“机电一体化技术”课程作为机械技术与微电子技术的新兴交叉学科,融合了机械技术、电子技术、信息技术等多种学科的技术基础,体现了“以机为主、以电为用、机电有机结合”的原则。因而,“机电一体化技术”课程的教学内容,也要涵盖机电技术领域的全部技术基础分支,使学生全面了解相关学科知识内容,综观机电一体化技术发展的必然趋势。《机电一体化系统设计》一书被认为是国内机电技术学科领域具有代表性的经典论著之一,并在国内许多本科类及高职高专类学校被用作教材或教学参考书。其具有较强的先进性、实用性和权威性,具备了如上各个技术分支的理论基础,内容丰富、深入浅出、层次清晰、理论与应用并重,能够将现代机电技术的原理、技术与应用有机结合,良好地引导学生对新知识的渴求。
《机电一体化系统设计》一书除了书本的课程内容之外,还包括相关文献参考资料电子版以及网络链接学习材料的CD-ROM光盘,为学生提供了一个广泛的学习空间。作为“机电一体化技术”课程教学的教材,它在提供了知识点齐全、难易度适中的课程内容的同时,还为教学和学习提供了机电产品的设计实例,利于在教与学互动过程中进行实践应用的检验和对机电产品设计的理解,获得有益的教学效果。
为此,确定“机电一体化技术”课程教学的基本目标定位:通过相关学科知识的学习和掌握,营造师生交流互动的实践应用设计环境,促使学生系统了解机电技术学科知识,掌握机电一体化产品系统设计方法,锻炼提高学生“机电有机结合”的实际应用能力。
2 实践讨论教学模式的采用
实施机电一体化技术专业课程的实践互动模块讨论式教学,不仅能够使学生在整体把握专业知识的同时获得理论与实践的互动理解,锻炼和提高机电一体化产品设计的系统化思维及应用能力,还将反过来促进学生对先进学科知识的兴趣和追求。
机电一体化技术教学就是要营造一种实践学习及系统应用专业知识的环境和氛围,但是它应该完全不同于全实验的专业课程授课。当前,一些教师的实践互动模块讨论式教学并未起到实际效果,不仅有教师教学方式的缺陷,还有学生自主探究学习方式应用的不足。因而,在这种实践综合应用专业知识课程的教学中采用“侵入式”授课,势必造成学生对专业知识的思维理解滞后以及对知识点整体链接思维的障碍,从而影响师生课堂上的交流互动,无法达到促进学生积极学习的目的。为此,必须采用“实践互动模块讨论化”的方法,充分利用校内机电实验设备,有序地为学生设置实践互动模块讨论式的教学环境,针对机电一体化产品功能模块授课,达到学生对专业课程的逐步接受适应和学习主导性的稳步完成。
“实践互动模块讨论化”的机电一体化技术教学就是教育者努力创设互动性、参与性的教学氛围,让学生“浸泡”于机电一体化技术应用的环境里,潜移默化地提高学生理论应用于实践的系统思维整合能力。为此,在“机电一体化技术”课程教学中,首先坚持采用教材中的系统知识点,在机电一体化产品为背景的环境中以教材中机电一体化系统设计实例方法及结合科研成果构建学生的学习环境,从而否定了采用课堂讲义灌输式授课的原始方法。在教学过程中,不仅利用教材内容模块式编辑课程教学课件,采用理论知识与实物对照的讲解并设定互动讨论式交流,还发挥多媒体教学手段的作用,配备了动画及音频的实例演示教学内容,随时提问和讨论知识难点。为了达到与课堂教学的统一,延续课堂教学内容效果,每次课后的习题作业要求学生针对机电一体化实例分组设计完成;并且实验课程内容采用案例式介绍,实验报告要求结合科研成果讨论解决方案有所创新。最后采用理论闭卷考试(占总成绩的60%)、课程设计(占总成绩的30%)和平时讨论的参与程度(占总成绩的10%)三者结合考核,作为最终成绩。同时,鼓励学生参加机电产品创新设计大赛各种活动,获奖人员的课程设计设定为优秀(90分以上),使得学生对整个课程内容的学习都处于积极主动之中。
通过这种教学方式,试图培养学生在学习和应用机电一体化技术中了解和掌握如何“用机电一体化系统的设计原理与方法去设计改造机电一体化产品”,并进一步过渡到利用“以机为主、以电为用、机电有机结合的系统思维解决实际问题”。学生通过对专业技术知识的丰富和机电产品设计应用和改造能力的提高,将获得机电结合型高素质的综合发展,成为具备走向国际、放眼全球的科技人才。
3 机电一体化教学资源的广泛挖掘
“机电一体化技术”课程涉及机电技术各个分支学科的原理、技术与应用,每个分支学科都是世界现代高科技领域的一个缩影。根据“机电一体化技术”课程的这一高科技现代化特点,广泛挖掘利用其教学资源,促进学生技术知识的猎取和实践能力的锻炼。
首先,“案例教学”的网络资源利用。把具有重要学习意义的一些机电技术的原理、设计方法等进行课程模块划分,如划分为机械系统部件模块、机电执行元件模块、机电微机控制模块、机电元部件特性模块、机电结合设计及改造模块等,作为课程内容的讲述内容,要求学生利用网络搜索工具,充分进行相关预备知识内容的检索和复习,并通过机电一体化技术应用案例的检索,获取、对比并介绍、讨论相关设计案例,深入理解机电一体化系统各要素的联系。通过这种学习过程的熏陶,学生不仅深入地理解和复习相关的课程知识,还将对课程内容产生浓厚兴趣,激发后续继续学习的潜力。
其次,实践实验教学利用。目前,“机电一体化技术”的一些课程内容,已经广泛应用于各类机电产品中,并且,一些课程内容还是机电技术知识在实际机电类产品中的扩展应用。如数控机床、工业机器人、照相机、苹果手机、自动打卡机等,更是反映了机电技术的跨学科延伸。因而,充分利用校内实验教学课程资源的数控加工中心及各类机电一体化实验设备,结合机电一体化技术在实际生活中的应用实例,为学生提供丰富的机电一体化技术学习参考,将能使学生获得更为广泛的学习空间和开阔的知识视野。
再者,结合企业实际进行机电产品的设计改造应用。现代机电技术的发展,导致机电产品革新换代很快。为此,积极联系当地机电企业,实地考察企业需求,为学生营造企业环境条件,参与企业机电产品的创新设计过程。学生以毕业设计方式进行机电一体化产品的系统设计,教师进行难点指导,以此达到机电一体化系统设计整合思维的训练和机电一体化技术的实际应用。
4 问题与建议
通过“机电一体化技术”课程实践互动模块讨论式教学的初步实践、学生学习的测试以及实践设计考核,证明学生机电一体化专业知识的运用能力的提高。但是,要达到“用机电一体化系统的设计原理与方法去设计改造机电一体化产品”,还需要教师的悉心辅导;利用“以机为主、以电为用、机电有机结合的系统思维设计机电类产品”则需要更长久的锻炼。并且,机电一体化技术的实践互动模块讨论式教学也显示了一些需要解决的问题。
投入时间多、花费精力大,是学生机电一体化专业课程学习中普遍反映的问题。在教师完成大量的机电一体化技术教学备课任务之后,学生就将面临对大量机电一体化教学材料的学习过程,预习、复习以及运用机电一体化技术对问题和实验报告的撰写,都将耗用学生大量的学习时间。同时,其他课程学习的时间分配又将影响本课程的时间投入,似乎成为一个难以解决的矛盾。因此,实施机电一体化课程教学,必须要求学生加强基础专业知识的学习,铺垫好前期知识储备这一关;同时,考虑到学生的差异,还要采用循序渐进的方法,在课程的初期阶段加大相关基础知识间联系的介绍比率,随着课程的进行逐渐加大机电一体化技术应用和学生主导的比例,不断实施、改进和提高。无论如何,依据教材是必须的。
有必要进行机电一体化教学课程的系列化建设,为其教学提供更为广泛的实践培养环境。要使学生具备高素质的知识能力,获得勇于竞争的意识和潜能,适应未来走向世界的发展需求,必须有充分广泛的实践应用氛围的熏陶。“机械制造及其自动化”专业课程体系中有着许多高科技信息化的课程内容,为了达到培养高素质多技能的科技人才的目的,不但要改进和完善“机电一体化系统设计”课程的教学内容、方法和手段,还要进行系列化的机电一体化技术教学课程建设,为学生提供更为长期广泛的机电一体化教学条件和学习环境。只有使学生处于良好持久的机电一体化技术环境氛围中,才能浸染成长为机电有机结合的科技后备力量。
我国高等院校的机电一体化技术教学实践获得许多教育工作者的肯定,但是一些理性的分析也指出了需改进的地方。无论如何,只有认识到机电一体化技术教学的长期性,坚持不懈地探索和实践,才能创造该教学的良好环境和条件,克服和改进其缺陷与不足,实现培养机电一体化科技人才的目的。
参考文献
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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。
Abstract: Starting from means of modern remote education, this article discusses the function and application strategy of informationalized remote education in the teaching reform of mechanical and electrical integration. At the same time it also shows that the application of modern remote education is the effective complementation of the construction of the vocational education practical teaching system.
关键词: 信息化远程教育;机电一体化;实践教学
Key words: informationalized remote education;mechanical and electrical integration;practice teaching
中图分类号:G643.2 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2014)02-0250-02
0 引言
信息化远程教育作为一种全新的教学模式,一直延续到到多媒体、计算机网络、卫星通信、电视直播、电子黑板等现代教学媒体及设备,用新的教育理念将教学信息资源共享、共建、共开发。一般而言,围绕教学活动为中心开展的信息化远程教育平台,学习任务可以不局限于教室内进行,随时随地都可以进行学习活动,对于教师而言还可以在平台上教学课件,实时更新学习内容,补充学生的知识容量,同时还可对学生的学习进行实时跟踪、检查、考核评估。对于学生而言,可以不局限于示教空间的学习,还能及时与老师在平台上沟通解惑。以下是一个远程培训课程的过程:
信息化教育远程平台是描述了一个完整的教育信息化系统。该平台以“纵横交错”的逻辑关系支撑整个教育信息化系统的平稳运行。所谓“横”指的是基础设施系统、应用集成,信息交换平台、教育信息化应用系统、电子校园信息门户,模块间相互关联,形成平衡的整体业务能力;而“纵”则指开发工具、安全管理,运营维护,提供了系统安全,管理和开发的能力。
1 信息化远程教育对“机电一体化技术”课程的教学构建
1.1 教学方法的改变 机电一体化技术是一门综合理论性、实践性很强的课程,涉及知识面广、容量大。传统的教学方法都是按照机电一体化系统的组成功能,将机电一体化系统分为若干个功能模块,逐一进行讲解,例如分别讲解机械本体功能模块,传感检测功能模块,自动控制技术、单片机技术、电气控制与PLC、传感器技术、液压与气压传动技术中央控制功能模块等等,传统的教学方法是将这些模块分割教学,割裂了机电一体化系统各个功能模块之间的有机联系,从而造成了学生学不能用,用不知所用等弊端。就教师而言,由于课程综合性强,对教师的整体知识贯通面要求较高,而模块分割的实践教学模式化,不能有机地衔接与贯穿,教学内容缺乏对学生的吸引力;就学生而言,学生认为本课程的学习是对前面所学课程知识的复习,缺乏机电一体化技术综合运用的能力。信息化远程教育采用远程实时多点双向交互式多媒体仿真系统,实现跨越时间和空间的信息传递过程,有效地结合各种教育资源的优势,让平台教学服务,更生动、更大质量的传递教师所要讲授的内容。因此,特别适合于在机电一体化教学中的应用。例如,在进行自动化流水线的教学中,可结合信息化远程教育中的共享课件资源展示企业自动化流水线生产的全过程,从自动上料、传输、加工、检测和入库等各环节了解机电一体化运用环境、机电一体化的分类、工作状态和系统组成,从情景上让学生认知机电一体化技术的学习领域,使学习过程具体化,克服传统教学中抽象化的描述,促进学生对机电一体化专业的学习热情。
1.2 构建新的教学模式 “机电一体化技术”知识面宽泛,在内容的选取上应紧紧围绕工作任务完成的需要展开,以技术应用能力的培养为核心,体现“做中学,学中做”的教学理念,将所有知识贯穿于子任务中。以工作任务为中心,以网络模拟仿真与实际操作为载体,让理论知识穿针引线,帮助学生掌握知识、技能、方法。融“教、学、做”于一体,提高学生的实践能力和动手能力,与社会接轨成为实用的职业技术人才。例如,在工业机器人子任务中,先从资源库中调取工业机器人在自动化流水线上的工作过程,从不同的行业了解机器人的种类;从机械手的运动轨迹分析机械手的自由度,熟悉机械手的结构;了解机械手的机械传动和电气驱动;传感器的类型及人机交互系统等,在此基础上用三维动态图像展示机器人的整个组装环节,这个时候教师使用一个称为“黑板”(Blackboard)的网络辅助教学工具平台提出子任务,分析说明任务中的技能要求目标,让学生在远程资源平台上找资料,小组间用BBS互相讨论,并且及时与教师在线交流,探讨方案,做出工作计划,教师审核通过。具体设施时学生用信息化远程平台上共享的仿真系统,通过仿真模拟再现完成整个任务的全过程,教师还可以通过仿真系统中的故障设置排除模块对学生进行考核,然后提交电子档的实验报告,自测,评估。实践证明这种教学模式激发了学生动手组装机器人的欲望,提高了到手能力。
2 拓展视野体会乐趣
机电一体化技术传统教学模式中为了加深学生对专业知识的理解,常在结束课之前布置作业,或者老师在最后做小结。而远程教育资源可以利用“声像并茂”的模拟仿真视频更能使学生加深对机电一体化技术课程的理解。如在机器人课题完成之后,让学生实时在线观看校企合作共同构建的网络传输视频,现场再现师兄师姐们进入企业的工作情况,便于学生理解自己所完成的课题在实际运用工作中的重要性,也加深了对课题中出现问题的掌握和理解。同时,在这个网络平台上,开放教学大纲、教学日历、讲义教案、习题、多媒体课件和图片视频等课程资料,学生可以随时上网查阅和下载。积极开展课程试题库和项目库建设,不断丰富和完善课程习题、试题、项目文档、项目图片和最新发展动态等学习素材,通过多种模式使学生深入了解课程具体内容,并通过网络实现师生互动,在BBS论坛上与同学老师共同探讨,用模拟仿真系统软件验证设想,提交电子版作业,老师对学生提交的作业进行检查和答疑,提高了效率和针对性。网络资源的丰富资料使学生可以充分利用课余时间自主学习,提高学生的自学能力,同时使学生了解机电一体化的最新发展情况,扩大学生的知识面,使学生真正吸收课程内容,掌握机电一体化领域知识和技能。
3 结束语
建设好信息化远程教学,且与传统知识讲授有机结合并融为一体,能有效地节约教学资源,提高教师的工作效率,充分调动学生的学习自主性和创新精神,提高学习效率和效果,实现工学一体化的培养目标。
参考文献:
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[2]蒋庆刚.浅谈高职教育“工学结合”模式下考试评价体系[J].河南教育(中旬),2009(4):21.
机电一体化技术专业是近20年来一直很热门的工科专业,其最大的优势在于培养熟悉机械、电气、控制等专业的复合型应用人才。目前,我国机电一体化专业———机电设备安装与维修方向高技能人才缺口达100万人。国家已经将机电设备安装与维修方向技术技能人才的培养作为今后几年职业技能培养的重点。加快机电一体化技术应用型人才的培养已成为高等职业教育的重要任务之一。近几年来,随着信息技术的发展,物联网技术作为其重要的一支开始普遍应用,工业信息化快速前进,大量的基于物联网技术的零件、组件、传感器、控制器、液压启动组件出现在现代化的工业现场,物联网技术的新工业革命已经开始,企业对高技能人才的需求也在发生变化。2009年以来,物联网已经被国家列为五大新兴战略产业之一,“中国制造”也面临着信息化升级,总理提出“智能制造”的新目标依赖的关键因素之一就是物联网技术,工业和信息化部于2011年《物联网“十二五”发展规划》,明确指出“在“十二五”期间,我国将以加快转变经济发展方式为主线,更加注重经济质量和人民生活水平的提高,亟需采用包括物联网在内的新一代信息技术改造升级传统产业,提升传统产业的发展质量和效益。巨大的市场需求将为物联网带来难得的发展机遇和广阔的发展空间”。并确定智能工业为排名第一的重点领域应用示范工程。我国很多高职院校开办了物联网应用专业,但实际证明不和具体应用行业关联起来的纯物联网专业,无法适应市场需求,培养不出复合性应用人才。然而,经广泛调研,目前国内的绝大多数高职机电一体化专业课程体系依然停留在20世纪80年代的非信息化时代,高技能机电技术人才,由于没学过物联网技术,对中高端机电设备的装配、调试、维护都力不从心,就算重新学习该技术,由于物联网牵涉到计算机总线、端口、程序、网络、协议等知识,如果不系统地学习,也很难在短时间上手。以湖南省为例,机电行业也正在进行着由物联网技术带来的升级,以汽车电器行业为例,广汽菲亚特、广汽三菱、比亚迪等陆续在长沙建厂,与之配套的较大规模汽车电器企业已有80多家,汽车产业将在两年内,成为长沙的第四个千亿产业,长沙已经成为我国首个最完整车系制造城市,汽车电器产业需要的高技能机电人才缺口将达到10万,比亚迪汽车的发展报告指出,新投产汽车总装线将大规模采用应用物联网技术的智能化和网络化设备。从以上的现状可以看出,新形势下的机电一体化技术专业必须要进行课程改革,迫切需要将物联网知识和机电行业结合起来,将课程进行重构,系统地将物联网知识和技术融入到机电专业的课程体系中,以培养新时代合格的机电一体化高技能人才。
2机电专业课程的改革
2.1从教学内容上对课程进行改革
针对机电一体化的专业课程不适应物联网技术要求的现状,首先是对教学内容的改革完善。物联网技术的底层研究很广很深,高职的机电专业应该避免将学生带入复杂的理论分析的道路,而突出应用这个主题。专业课程自然要以专业知识技能的获取为中心,紧紧抓住物联网技术在机电专业各个环节的应用特点,以理论知识够用为标准,少讲多练,将知识和技能的学力融入到实践教学环节中。同时加大实践教学的教学力度,将提升学生的独自分析问题和解决问题的能力作为教学的重点,并规范学生的实践操作,使之更接近企业对机电产品的生产标准。物联网的应用模糊了现有机电技术的控制单元和传感单元的界限,会导致原有课程系统内容出现交叉重复,可以通过对几个课程内容脉络的梳理和整合,将之融入成一门条理性和综合性更强的课程。对常用到的理论知识进行精讲,以实践操作为主,让学生在机电一体化的专业实践课程中通过自己的亲手操作融会贯通所学的理论知识,提升自己对知识技能的应用能力。而对于另外一些内容复杂且内容脉络繁杂的课程可进行科学的拆分,一方面帮助学生更容易掌握理解这部分知识,另一方面也是为了加大实际操作课的课时。使理论和实际在这种高效的理论知识的学习和实践操作中更加紧密有机的结合起来。比如网络协议等内容抽象、复杂,可以通过加大实践课程比例的方法来让学生快速获得感性认知。
2.2从教学方法上对课程进行改革
将教、学、做有机结合来进行机电一体化专业课程的教学。物联网技术的加入,使得机电产品的开发更具灵活性,更多的强调团队之间的沟通和合作,强调前期认真仔细的项目分析。依照目前的机电一体化的专业课程的教学来看,其教学方式依旧沿用的是传统的灌输式教学方式。教师是课堂教学的中心,学生只是被动的坐在原位听教师所教授的知识,没有进行自主探究和合作学习的意识和机会。大量的时间都被没有进入实用阶段的理论知识所占据,这样实际操作的时间就少了,学生的实际操作能力差。针对这种情况,在确定了新机电专业的教学目标后,对专业课程的教学手段和教学方法进行进一步的改革,将教师和同学紧密联系起来并进一步融入到由教师指导的实践操作中,以保证一个高效的学习效率和较好的教学质量。这种方法对于学生巩固所学知识、提升自主操作能力也大有裨益。与普通的专业学科相比,机电一体化专业课程的学习对于学习的过程更为注重。原因在于学生有关机电一体化专业的知识和技能都是在机电一体化专业课程的学习过程中获取的,尤其是融合物联网技术后,这一特点尤为明显。因此,在机电一体化的专业课程的教学方法改革中,可以将合作学习的方法作为一种新的教学方式融入到机电一体化的专业课程的教学中。合作学习为学生之间的专业知识和技能的学习创造了一个平等交流的平台。总的来说,合作学习在机电一体化专业课程的教学上的应用,能够使学生在一个平等交流的环境中,进行自主的、积极的思考,学会与人协作共同去解决问题。同时对于学生的信息整合能力也有一定程度的提高作用。
2.3转变传统教学观念,积极提升教师实际操作技能
与一般的学科不同,机电一体化专业课程的最终目的是在于培养出一批能够进入到实际工作中的技能型人才。网联网技术的加入使得机电专业的知识变得更为庞杂,要让高职学生系统地学习每个知识模块变得不切实际。很显然,在我国一直沿用至今的传统教学观念并不符合越发复杂的机电一体化的专业教学。故而,教师应及时转变自己的教学观念,把学生作为机电一体化专业课程学习的主体,做好教学过程中的讲解、引导和辅导工作。同时摒弃以往以专业理论为重的观念,积极投身到机电一体化的实际操作技能的学习中,加深自己对机电一体化专业课程了解的同时,可以更多的为学生传授真正的机电一体化操作经验,带来更好的教学效果。教师还要关注机电一体化最前沿的技术特别是物联网技术标准的发展,及时根据现实情况对教学内容和教学方法进行调整,帮助学生获得更多的机电一体化专业知识和技能。
3实训条件的建设和改革
实训基地是高职院校实施职业技能训练和鉴定的基础保证。结合物联网技术的机电一体化技术专业不仅要按照实践教学体系和职业技能鉴定实施的需要进行校内基地的建设,还要充分考虑到物联网技术标准的应用。改造已有的自动化生产线、维修电工、电气控制等实训室,努力将实训设备的技术含量和现代化程度应与企业生产水平同步;还要面向社会实施开放式、多样化的培训,开展多元化校企合作、互惠互利进行人才培养模式研究,形成学校发展资源的多元结构和面向社会、面向市场自主办学的局面,以及时吸收各个方面的新技术、新工艺。专业还要与企业建立起适合物联网技术的校外实训基地、研发中心。不断探索、创新工厂化办学新模式,在与企业合作中实现“双赢”发展。
4结束语
关键词:石油机械设备 机电一体化 概念 应用
一、前言
近年来,我国的石油工业依然保持着旺盛的发展势头,不断为国家经济的发展注入活力,伴随着科技的发展和进步,石油机械在技术水平和制造工艺上却没有将最新创新和发展成果应用于生产实践中以适应石油工业的发展要求。目前看来,机电一体化是我国石油机械制造的重要发展方向,电子技术的引入使得机械的性能得以在软件和硬件两方面获得极大地提升,从而将传统的机械转变为智能机械。使石油作业可以更为高效、可靠、灵活,并且具备较高的精度及较为简化的结构。
二、机电一体化的概念及特征
机电一体化技术是目前机械制造行业的新技术类型,它是将微电子、电工电子、机械、信息、接口、信号变换及传感器技术进行有机结合的一门综合技术,可以说,目前的现代自动化生产设备大部分属于机电一体化设备[1]。进一步来讲,它是把电子器件的控制及信息处理功能融合或附加于机械装置之上,使得机械不再完全依靠人工进行操作,转而拥有了一定的“智能”。
机电一体化技术大致包括如下几种技术类型:
首先是机械技术。基于机电一体化的机械技术往往通过一些科技手段来满足结构、性能及材料上的进一步需求,以便机械向着重量更轻、体积更小、精度更高、刚度更强以及性能更优良的方向转变。一般来说,机械技术往往借助电脑技术的辅助,因为常常需要采用专家系统或人工智能技术的配合。
其次是电脑技术。机电一体化技术离不开电脑技术的重要作用。电脑技术也可以叫做计算机的信息处理技术。主要包括信息的存取、交换、判断、运算及决策,也包括人工智能、专家系统以及神经网络等技术类型。
第三是系统技术。系统技术涉及到整体概念,是将整体概念应用在相应技术上的过程,因为它从系统目标和全局角度出发,把总体进行分解,使其变成互相联系的一些功能单元。一般来说,接口技术是其中比较重要的方面,能够帮助总体系统的各部之间形成有机连接。
第四是自动技术。自动技术包括范围是比较广泛的,控制理论是自动技术的基础,在此之上可以设计出相应的系统,并通过现场的调试等进行不断的完善,最终满足机械制造的目标和要求。控制技术主要包括一些高精度的定位、自适应及速度控制,也包括自诊断校正、再现、补偿及检索等方面的技术。
第五是传感技术。传感技术与系统息息相关,对于系统来说,它相当于人的眼睛、鼻子、耳朵等感受器官,是能够帮助系统完成自动调节及自动控制的关键技术。通常意义上,传感技术的功能越强也就意味着系统自动化程度越高。目前,包括石油工业在内的很多工业都受到传感器功能强度的制约。传感器需要经受得住环境的严酷考验并能够精确、快速地获得信息,从而保障机电一体化维持在较高的水平。
第六是伺服技术。伺服技术主要是为了完成电信号向机械动作的转变,它包括液压、气动、电动等不同类型的部件和传动装置,会影响到系统的控制质量、动态性能与功能。这几种技术都是机电一体化技术中必不可少的重要组成部分,对于机械的机电一体化水平具有十分重要的影响。对于石油工业来说,应用智能化的机电一体化技术对于提升石油工业的发展水平具有十分重要的意义。
三、机电一体化技术在石油机械制造中的应用
石油行业具有较高危险性、较大工作量以及较低劳动效率,并且还要消耗掉大量能源,十分有必要采用机电一体化技术进行作业,以便改善以上的弱点。因为石油采集等涉及到的机械类型比较多,无论是陆地采集还是海上采集,地面设备还是地下设备都需要极高的精度和良好的设备性能。此外,石油采集等过程中还涉及到精密的仪器和大型的设备,有的设备是固定的,有的设备是车装或是船载的,这些设备都是单纯凭借人力难以使其高效、协调运转的。故而,机电一体化技术的出现对于石油机械设备制造业来说是一个良好的发展契机,应积极对原有的机械设备进行改造,从而提升整个行业的工业水平,在这个过程中应注意以下几点原则:
强化认识原则。机电一体化技术属于近年来兴起的一种高科技智能技术,它的优势虽然很明显,但是有很多从事了多年石油采集工作的员工对此并不一定有较为清晰的认识。而且有一部分员工可能也不乐于接受新鲜事物,所以要加强对机电一体化技术的宣传和学习,需要员工能够适应新的技术手段所带来的新的工作方式。
进行实地调研。实地调研是为了对整个行业的薄弱点与优势进行充分的了解。这样才能够有针对性地对产品进行设计、引入和推广。经过野外的实地调研以后,获得一份较为准确的调研报告,确定对机电一体化技术最需要的作业环节和内容,从而有针对性地进行引进。
做好规划。设备的更新需要相对长期的变更过程,比如仪表、电子及机械等多个部门之间需要协调发展才能最终实现全面性的机械设备升级,但这必然不是短期内能够实现的目标[2]。所以需要制定一个科学的规划,针对野外调查报告中的结论以及公司发展的实际情况等进行综合性考虑,可以先从一些普及率比较高、成本比较低、并且相对简单的产品入手,采用分阶段和分步骤的方式逐渐更换及改造目前的设备。
实用性原则。机电一体化技术虽然具有极大的优势,但也不能盲目地推广,在对机电一体化石油机械设备的引进中务必要注意实用性原则。可以采取试点的方式进行试验,如果效果良好的话再进行进一步的推广。比如说先从石油化工设备入手,或是从随钻测试、计算机操作、泵站台、转油站以及对成套的车装设备进行控制等都是比较不错的切入方式。一旦切入以后要进行充分的观察和研究,分析该设备在实际运转中的不足及优势,在此基础上再进行相关的推广工作。
四、结语
近年来,我国的石油机械设备的发展一直比较缓慢,这是由多种复杂原因共同造成的。但是毋庸置疑,能够提升生产力和劳动效率的新技术必然是任何行业发展的未来方向,亦即机电一体化技术及设备在石油机械行业中必将得到越来越广泛的应用。对此,我国的石油机械制造业应积极抓住这一发展契机走上飞速发展的轨道。
参考文献
[1]毛加佳.探究石油机械机电一体化[J].科学导报,2013,(9):264.