高职自动化生产线安装与调试课程项目化的教学设计

梁亮��

摘 要：

本文从教学项目设计、教学环节设计、项目工作单、项目考核等几个方面介绍了自动化生产线安装与调试课程项目化教学的设计。并通过几轮的教学实施验证了项目化教学法的可行性。

关键词：自动化；生产线；调试；教学设计

一、 序言

项目教学于20世纪90年代末被引入我国，十几年来，在研究了国外项目学习的理论基础上，经历了“平台式”的课程模式，我国主要借鉴德国的“双元制”职业教育，提出了带有中国特色、能满足我国人才培养要求的以工作过程为导向的课程开发模式。我国教育部提出的“工学结合”教学理念，在此方向上我国专家做出了大量的研究，为高职院校教学改革指明了方向，如戴士弘教授的高职课程的“能力本位”项目化改造，姜大源的“基于工作过程导向”的高职课程开发等。下面就以我院机电一体化技术专业的《自动化生产线安装与调试》课程为例介绍项目化教学的教学设计。

二、 教学项目设计

自动化生产线安装与调试课程是一门实践性較强的课程，本课程综合应用了机械基础、传感器技术、气动技术、PLC技术、变频器、电机与拖动等多项技术，以YL-335B实训设备为教学载体，该实训设备模拟工业中常见的零部件加工、装配、分拣的全过程，接近于生产实践，在此设备基础上设计了6个教学项目，分别为供料单元安装与调试、加工单元安装与调试、装配单元安装与调试、分拣单元安装与调试、输送单元安装与调试、自动化生产线全线运行控制。

三、 教学环节设计

这里以分拣单元安装与调试项目为例介绍项目教学环节的设计。教学内容按照教学实施的步骤共设计了5个任务环节，分别为Jigsaw小组讨论、机械组装、电气接线、编程调试、创新设计，注重培养学生的理论联系实际的操作技能和职业素养。

项目任务一 Jigsaw小组讨论

实施内容：

1. 传感器的工作原理、结构及应用。

2. 变频器的工作原理及典型控制方案参数设置。

3. 气动组件的工作原理、结构及分类。

4. 高速计数器指令的功能及应用。

5. PLC模拟量指令功能及应用。计划学时：4学时。

项目任务二 机械组装

实施内容：

1. 皮带传送机构及支架的组装。

2. 三相电机与旋转编码器的组装。

3. 气动组件的安装。

4. 推料槽组件的组装。

5. 光电、光纤、电感传感器的安装。计划学时：4学时。

项目任务三 电气接线

实施内容：

1. 装置侧传感器接线。

2. 装置侧电磁阀输出接线。

3. PLC侧输入输出端子分配及接线。

4. PLC侧按钮与指示灯设备接线。

5. 变频器接线及与PLC连接。计划学时：6学时。

项目任务四 编程调试

实施内容：

1. 工件位置及编码器输出脉冲当量测试。

2. 高速计数器指令向导设计。

3. 分料主程序设计。

4. 推料子程序设计。

5. 分料状态指示程序设计。

6. 调试及程序优化。计划学时：12学时。

项目任务五 创新设计

实施内容：分出不同套件。计划学时：4学时。

四、 项目工作单

在实施过程中学生要完成工作单的填写，及时了解自己在任务完成过程中的表现和完成情况，便于总结和今后的学习。这里仍然以分拣单元安装与调试项目为例介绍项目工作单的设计。

Jigsaw小组讨论工作单

子任务一 传感器的工作原理、结构及应用

（1）光电传感器的工作原理及接线方式。

（2）光纤传感器的工作原理及接线方式。

（3）电感传感器的工作原理及接线方式。

（4）旋转编码器的工作原理及接线方式。

（5）光电、光纤、电感、编码器等传感器在分料单元中的作用。

（6）根据皮带轮直径、编码器分辨率计算电机旋转一周皮带走多远。

子任务二 变频器的应用

（1）变频器可通过哪些方式来控制电机的转速？简述变频器的工作原理。

（2）使用模拟量控制变频器的相关参数及其含义。

（3）变频器的参数设置方法。

（4）变频器接线端子的功能（电机、开关量、模入、模出）。

子任务三 分料单元气动组件

（1）双作用直线气缸的工作原理，常用的气缸类型还有哪些？

（2）二位五通电磁阀的工作原理，常用的电磁阀类型有哪些？

（3）简述单向节流阀的工作原理。

（4）设计分料单元气动原理图。

子任务四 高速计数器指令

（1）高速计数器指令功能、工作模式。

（2）PLC高速计数器指令向导的使用。

（3）使用PLC高速计数器存储编码器脉冲的程序设计。

子任务五 PLC模拟量指令

（1）西门子S7-200模拟量指令功能。

（2）PLC给变频器送模拟量信号控制变频器运行频率。

分拣单元运行状态调试工作单

启动按钮按下后

HL1指示灯是否点亮；HL2指示灯是否常亮；进料口有料时传送带是否正常转动，编码器是否正常工作；检测为金属物料、白色物料、黑色物料时，传送带是否停止，分别推向哪个工作槽；料仓没有工件时，供料动作是否继续。以上动作如不能正常工作，分析其原因并给出解决方法。

停止按钮按下后

HL1指示灯是否常亮；HL2指示灯是否熄灭；工作状态是否正常。如不能正常工作分析其原因并给出解决方法。

五、 项目考核

过程考核是项目化考核评价的重要组成部分，它将知识、能力、素质的考核融入到项目完成过程中，突出实践技能的考核。本项目化教学考核评价体系包含理论知识考核、过程考核、实训项目考核三部分，权重如下所示。

期末总成绩=0.2×理论知识考核+0.5×过程考核+0.3×实训项目考核

三项考核内容中只有过程考核最难掌控，因此这里只对过程考核做详细说明。

过程考核中，每个小组负责资料整理汇报的成员，需要准备汇报PPT，总结项目的完成情况，项目实施过程中遇到的问题及解决方案，小组团队合作情况，知识点掌握情况等。同学给予评价，老师给予指导点评。在项目总结完成后，老师在每组中抽查2～3名学生进行提问，其中被提问的学生所回答的问题一定不是项目开始时下发到他手中的那个任务。其他项目的考核评价与此相同，过程考核成绩如下：

过程考核成绩=15%×自我评价+15%×同组评价+70%∑8i=1Xi

六、 教学效果

我院本课程项目化教学已经实施多年，成效也颇为显著，学生学习兴趣较之前浓厚了，动手能力也增强了，其中参加省市及全国各类相关技能大赛上手特别快，并多次获奖，授课教师也普遍反映良好。真所谓“学生自学能力提高了，老师轻松了”！通过多轮的项目化教学实施，目前我院的PLC技术课程的项目化教学已基本形成理论，为其他课程的教学设计提供研究基础。