机电专业技能大赛 与课堂教学相互促进的实践与研究

付秀

（江苏省宿城中等专业学校，江苏 宿迁 223800）

《关于深化职业教育改革的若干意见》指出：要围绕我国经济社会高质量人才需求，深入推进教学模式改革，积极探索“课证赛创”融通的育人模式。职业技能大赛作为全国性竞赛，不仅仅是一场简单的比拼，更是一次师生全方位的提升。我校一直高度重视技能大赛工作，并将职业技能大赛的内容融入到各个专业的课堂教学中，通过赛教结合、赛考结合，不断完善特色人才培养体系，真正将学生培养成为具有“实用理论、精益技能、创新思维、良好人格、健康体魄”的高素质技能型人才。笔者结合机电一体化组装与调试项目经验，具体探讨技能大赛与课堂教学的相互促进。

1 技能大赛与课堂教学融合对专业教学的重要性

1.1 有利于促进课程教学的改革

机电一体化组装与调试项目采用的是理实一体的竞赛方式，要求学生能够按照图纸组装机电一体化设备及相关部件、按照机电一体化设备的电气控制原理图连接电路、根据机电一体化设备的工作说明及要求编写PLC控制程序、制作触摸屏页面和设置参数，实现对机电一体化设备的监控与调试，最终达到任务书规定的工作要求和技术要求。显而易见，一个竞赛题目，就是一个典型的项目任务，将技能大赛与课堂教学融合起来，让学生应用相关的理论知识和工作过程知识，完成机电一体化设备组装与调试任务，有利于加强理论与实践的结合，这也正是职业学校专业课程教学的改革方向。

1.2 有利于培养和激发学生学习兴趣

将技能大赛与专业课堂教学进行有机融合，不但能巩固学生所学理论知识，更为重要的是能激发学生兴趣和竞赛热情。每年参加全国职业学校技能大赛的学生数不胜数，这充分证明了学生对技能竞赛的参赛热情。传统枯燥的教育模式，让学生缺乏学习积极性，而在机电一体化组装与调试项目的学习中，学生能充分意识到知识学习的重要性，同时也能让他们切身体验知识的运用和实践，进一步培养了他们学习的兴趣和信心。

2 机电一体化组装与调试技能大赛与课堂教学的融合路径

2.1 项目定位

结合学生实际水平和历年机电一体化组装与调试技能大赛题目，我们精心制定了以下项目：

(1) 项目一：转盘、警示灯的组装与调试；

(2) 项目二：机械手控制系统的组装与调试；

(3) 项目三：物料分拣控制系统的组装与调试；

(4) 项目四：自动化生产线的综合应用；

(5) 项目五：人机界面操作。

学生通过项目一的学习，掌握简单机电设备的拆装、可编程逻辑控制器的程序设计、电路连接等基本技能；通过项目二的学习，进一步掌握气动技术、传感检测技术、机械拆装等知识和技能；通过项目三、四、五的学习，学习分拣控制系统和自动化生产系统的组装与调试技术。本文以项目二为例，具体分析机电一体化组装与调试项目的教学过程。

2.2 项目处理

结合机电专业人才培养要求及企业机械手控制系统安装与调试的工作过程，采取化整为零、化难为易的方式，将项目二继续细化分为3个子项目，以便降低学习难度，帮助学生更好地完成学习任务。

项目二：机械手控制系统的组装与调试

(1) 子项目一：气动机械手的拆装（6课时）；(2) 子项目二：气动机械手的调试（6课时）；(3) 子项目三：机械手控制系统的综合训练（6课时）。

2.3 项目目标

2.3.1 知识目标

（1）掌握可编程逻辑控制器、传感器、气动系统及机械拆装等基本知识；

（2）能识读机械手控制系统的机械安装图、气动系统图及电气控制图；

（3）掌握可编程逻辑控制器程序的编写方法。

2.3.2 能力目标

（1）能独立拆装机械手的搬运机构；

（2）能用可编程逻辑控制器控制检测机械手的动作；

（3）能装调机械手控制系统的电气控制回路和气动回路；

（4）能实现机械手控制系统的装调与维护。

2.3.3 素质目标

（1）能养成互帮互助、团队协作的能力。

（2）能养成严格遵守技能大赛各项规则的职业意识。

2.4 项目教学

2.4.1 工作任务书

通过分析某企业机电一体化机械手控制系统的工作过程及岗位要求，将典型的工作任务转化为工作任务书，最后通过亚龙235A型光电机体一体化实训装置完成项目任务。

2.4.2 任务要求

按照组装图纸组装设备，满足机械手控制系统要求；按照气动系统连接气路、分配I/O地址、绘制电气原理图、编写plc顺序结构步进程序、设置系统参数，并进行设备调试，满足图纸的技术要求。

图1

2.4.3 工作要求

按照机械手控制系统的组装与调试项目要求，机械手控制系统能够在plc程序的带动下模拟人手进行物料抓取、搬运及释放等过程。具体工作要求为：

第一步，复位。在plc通电后，机械手自动恢复到初始状态。

第二步，启动。在机械手复位后，启动机械手控制系统开关按钮，设备开始运行。

第三步，工作。当设备开始运行后，如果在工件平台上有物料，机械手开始悬臂伸出，并下降手臂，到达位置后，气爪加紧并延时1秒，接着手臂开始上升；到达位置后，机械手开始整体右摆，当到达位置后，悬臂开始回缩，到位后，机械手开始整体左摆，并回到初始位置，进行下一个循环的工作。

第四步，停止。当没有物料后，按下停止按钮，机械手控制系统停止工作。

2.4.4 教学过程

（1）课前准备环节

教师搜集与项目相关资料，并录制机械手控制系统的演示操作微视频，制作项目任务书，在课前发放给学生，学生利用课余时间阅读资料、观看视频和分析任务。

（2）新课引入环节

一是利用多媒体播放机械手控制系统的工作过程视频，学生认真观察视频，小组分析机械手控制系统工作过程包括：复位、气动、工作及停止，将分析结果以口头表达的方式呈报给老师和其他同学，其他小组认真听讲，并提出自己的分析结果，最后通过小组与小组的讨论，得到统一结果。

二是利用多媒体演示各硬件设备的相关图片，让学生在从图片中找到机械手搬运机构、电磁阀、气源、传感器等硬件设备，并小组讨论各个设备的工作原理及选型依据，比如机械手搬运结构主要是由固定支架、旋转气缸、手臂提升气缸、悬臂伸缩气缸、气动手爪气缸等部件组成。气源组件主要是由调压阀、空气干燥器、油雾分离器、空气过滤器等部件组成。

（3）计划准备环节

一是选择元件。从材料箱中自行选择合适的机械手支架、悬臂气缸、手臂气缸、手爪气缸、传感器、电磁阀、磁性开关、气源组件、电源、plc等元器件及相关模块，并按照名称、数量、单位、型号等字段进行归类整理，填写任务书中的元器件清单。在此过程中，教师进行巡回指导，指导学生有序地寻找元器件及相关模块，并规范地填写所有设备清单表格，体现项目操作的严谨化、规范化。

二是分配I/O地址。小组讨论系统所需I/O端口的总数，并进行I/0分配方案的制订，填写I/O分配表。

（4）元器件测试环节

以电感传感器的测试方法与步骤为例，采用直接讲授法和操作演示法，将测试元器件的方法与步骤灌输给学生，然后引导学生结合任务书中测试表格，对元器件进行测试，若发现元器件的简单故障，可以自行排除或维修；若元器件损坏，可及时向教师登记更换。

（5）实施环节

首先，由教师带领学生分析机械装配图、气动图及电气控制图，明确图中的尺寸要求、工作原理及注意事项；然后，教师通过讲授的方式，向学生布置项目任务，学生结合任务书以小组为单位讨论各步骤的操作细节。

第一步：机械手设备的拆装。小组讨论拆装机械手的方案，在讨论结束后，每个小组的实施方案进行汇报与比较，最后选择最佳方案进行实施。

第二步：气动机械手的调试。教师以一个工位进行示范，向学生演示根据气动系统连接气路的基本步骤及方法，然后进行软件调试。教师根据机械手控制系统的要求，让学生首先画出相应的程序流程图，然后进行plc程序编写，教师巡回指导。

第三步：细节及程序的优化。通过实物投影，对各个小组的具体流程、编程结构等方面进行讨论，帮助学生优化细节与程序。

（6）评价反馈环节

在评价反馈环节中，教师采用过程性评价及多元评价相结合的方式，根据项目任务评价表，引导学生进行评价。

3 结语

以赛促教、以赛促学，是促进学生职业能力提升的有力抓手。教学是学校的中心工作和教师的第一责任，技能大赛是基于规则的竞技活动，比赛源于日常教学，技能大赛与课堂教学的相互促进，更能推动人才培养模式的创新，彰显职业教育成效。