“机电一体化技术与系统”课程改革实践

摘 要：“机电一体化技术与系统”课程内容较抽象、单调，以纯理论的形式上课难以取得理想的教学效果。实训室作为培养学生实践动手能力、实现知识技能转化的平台，能使教学效果明显得以提高，但传统实验设备操作实训让学生直接进行实物操作，往往会因出错率较高而造成设备损坏，尤其是对于一些贵重设备，将造成巨大损失与资源耗费。为此，本研究以转变教育观念为先导，力图构建虚拟仿真教学环境，以期用真实的PLC控制虚拟的来有效解决这些问题，增强实训效果、降低不必要的损耗，建设移动物联自主学习平台，进而提高教学效率。

关键词：课程改革；虚拟仿真；虚拟硬件；自主学习；机电一体化

作者简介：李嫄，广东松山职业技术学院讲师，研究方向为机电一体化。（广东 韶关 512126）

中图分类号：G712 文献标识码：A 文章编号：1671-0568（2018）29-0044-02

目前，廣东松山职业技术学院机电一体化专业的专业课“机电一体化技术与系统”以纯理论的形式上课，内容抽象、上课形式单调，教学效果不理想。实训室作为培养学生实际操作能力，实现知识技能转化的平台，对于高职院校及应用型大学人才培养及其重要；但传统设备操作实训，学生直接进行实物操作，往往因出错率较高造成设备损坏，尤其是对于一些贵重设备，将造成巨大损失与资源耗费。若在实物操作之前应用仿真软件进行训练，便可有效解决这些问题，提高实训效果、降低不必要的损耗。

一、课程改革的总体思路

首先，从行业企业对人才及岗位技能的需要出发，梳理出教学计划及课程体系、实训体系，进而建设与之相匹配的实训室体系，建设立足当下，更着眼未来。其次，以机电一体化课程知识技能为导向，基于工作过程，实现“教、学、做”的有机融合。实训室建设充分考虑实际工作岗位对于专业知识和操作技能的要求，设置合理的软硬件及仿真环境布局，让学生身临其境体验实际的工作环境。以紧密衔接机电一体化课程的实训教学为主题。改变传统教学“重理论、轻实践、缺实战”的弊端，将仿真实训教学与机电一体化课程紧密结合，在实践中深入理解知识、并积累操作经验。再次，仿真实训软件与硬件设备一体化创新结合。仿真实训软件与实验室的硬件设备完美融合，打造完整的、具有可拓展性的专业实训室。此外，通过搭建技术支持平台及多种终端展现形式，用仿真化、形象化的方式表现出来。根据课程配套的教学资源，将概念、原理、问题和解决方法等知识点、技能点进行可视化处理，使抽象的概念学习、操作技能变得容易理解并能够快速掌握，让教学实训变得高效、简单。通过专业网站及资源库建设，进一步提升专业内涵及品牌影响力。最后，依托我院的机电技术服务中心，从而提升社会服务能力。“机电一体化技术与系统”课程的改革既提升了实训硬件条件，也为科研和校企合作提供了良好的平台，进而逐步提升机电专业社会服务能力。

二、课程改革方法

1.建设实训室，开发虚拟仿真硬件。为了提高教学效果，将“机电一体化技术与系统”这门理论课程进行教学改革，创建机电一体化综合实训室。目前，实训室已经建设成功并已经投入使用，实训系统集成人机界面、通信网络、多种传感器（压力、流量控制等），能实现自动化技术相关专业中PLC应用技术教学、训练和考核。平台将机械部件的装调、气动传动的应用、电气控制系统、传感器检测、PLC以及工业网络控制技术有机地的整合到一起，结构采用模块化，非常方便组合，可以选择单个模块进行单项技能训练，也可以选择某几个模块组合进行综合性项目的训练。平台可以实现机械部件安装及调试的训练、气动传动系统的安装及调试实训、电气控制电路的安装与故障检测、PLC的编程训练，自动控制系统安装与调试、机电设备安装及调试、集工业网络控制系统安装及调试于一体，能很好地满足我们学院机电一体化专业实训教学的需要。

全套大中型新型PLC（siemens s7-1200 plc、 siemens s7-200smart plc）与配套触摸屏（siemens ktp1200）组合的控制系统。系统包含A、B、C、D四个模块，可以实现以太网通讯和DP通讯的实训，A模块与C模块用siemens s7-1200 plc控制，A与C之间的通讯可采用DP通讯也可以选择以太网通讯，其他模块之间的通讯采用以太网通讯方式，具体如图1所示：

该门课程的主要教学内容包括机械部件的装调、传感器的原理及装调、plc的编程及调试、变频器的使用、触摸屏的使用。值得一提的是，“PLC的编程及调试”在实训过程中极易发生碰撞，其中旋转气缸几乎每一批实训中会被撞坏一到两台。而虚拟仿真是解决这个问题的最好方法。联合企业开发虚拟的硬件装置，用真实的PLC控制虚拟的硬件，这样在调试中如果程序错误，虚拟硬件发生了碰撞，我们可以及时修改程序，直到程序调试正确再去调试真实的硬件。这样就防止了真实硬件的碰撞，从而大大节约了成本，提高了教学效果。除此之外，虚拟硬件的使用对实物硬件的数量要求就大大降低，可以进一步提高教学效率，同时，节约了购置大量硬件的成本，而该课程中的其他部分可直接采用实物实训的方式。

2.建设移动自主学习平台。平台主要由三部分组成，即“服务器+无线AP+客户端APP”。教师录制视频直接上传到移动课堂终端，学生立即可以通过移动课堂进行视频学习，实操过程中则随时查阅对照，加深认识。“移动物联自主学习平台”是依托自带局域Wifi，基于移动终端（智能手机、平板电脑等）数字化应用的移动式物联的创新型学习平台，可广泛架构在校园内的任意场室，让学生共享校内的资讯与学习资源，并自主学习课程及相关知识，同时，该平台更注重于实训教学过程中数字化学习资源的开发与整合、结合二维码等扫描技术，让数字媒体资源与实训教学场室的物体（设备、看板、工具等）进行对应链接，实现“所见即所学”的新型学习方式与途径，从而实现学习资源的开放共享，完美实现了“数字资源与实物载体相对接，线上与线下学习相结合”的新型移动自主学习策略。提供无纸化考试功能，随时进行单元测试、期末测试、考证模拟测试，答完即时判卷，并可针对答错试题重新练习。学生在过程中有不懂的知识点，不需要求助老师，可以通过移动学习平台下载资源，也可以通过扫一扫实训室内设备、在学习器件及挂图中带有二维码的知识点，选择相关实训内容下载到自己的手机上，进行自主学习（不需要流量）。此外，通过考试系统还能随时检验自己学习的效果。

三、课程教学实施

1.教学要求。以校企合作的方式积极探索适合该门课程的教学方法，坚持以学生为主体、边做边学的教学理念。充分利用现代化的教学方法，实现仿真教学与实物教学的有机结合；充分结合公司岗位工作情况，实施真实的项目化教学，开展企业岗位能力内容培训和业绩考核。

2.教学组织形式。强化现场教学，改革教学方法，创新教学手段和教学模式，实现集中讲授以任务驱动、项目实施、案例分析等，突出培养学生解决和分析实际问题的能力；加强数字化资源、仿真资源等教学资源的开发与利用；教学手段应多元化，运用网络多媒体教学，引入企业和学校远程资源。

3.课程改革的预期效果。创建“一体多能”的机电一体化综合实训室，提升学校实训条件，缩小实训条件与企业生产之间的距离，形成设备技术力量上的无缝对接，联合企业共同开发虚拟仿真软件。

参考文献：

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责任编辑 陈 莉