光机电一体化实训装置在教学中的应用

　随着我国现代化进程的不断加快，先进的电气控制设备自动化生产线在企业得到了广泛应用。企业迫切需要大量从事电气控制自动化生产线各方面工作的机电一体化技术人才。如何提高学生的综合能力、创新能力、实践能力，使学生走向工作岗位时能够胜任岗位要求，已经成为高职机电一体化技术专业人才培养中的一个重要课题。
实践教学是高职学生获得实践能力和综合职业能力的最主要途径和手段。实践教学离不开实验实训设备的支撑，而传统的教学仪器设备主要为了满足某门课程验证性实验的需要，缺乏对学生实践动手能力和创新能力的培养。在这样的形势下，集最新控制技术的光机电一体化实训装置为学生提供了一个接近实际工作的训练平台。全国职业技能大赛“自动生产线
安装与调试”竞赛项目，就采用了这种光机电一体化实训装置。虽然和其他普通机电一体化实训设备相比价格昂贵，各职业院校包括我院还是纷纷采购了类似的光机电一体化实训装置，为机电一体化相关技术的实训提供了有力保障。但经过调研发现该装置并没有得到充分的应用，没有给机电一体化技术专业的教学带来深刻影响。因此积极探索光机电一体化实训装置在教学中的应用具有重要意义。
1、光机电一体化实训装置简介
1.1实训装置组成及功能
光机电一体化实训装置由铝合金实训平台、送料单元、装配单元、输送单元以及分拣单元等部件构成。控制系统采用模块组合式，由PLC模块、变频器模块、触摸屏模块、电源模块以及各种传感器等组成，可按实训需要对模块进行灵活组合、安装和调试。
光机电一体化实训装置的主要功能：通过机械手臂将供料单元料仓内的工件送往加工单元的物料台，完成加工操作后，把加工好的工件送往装配单元的物料台。然后把装配单元料仓内的不同颜色的小圆柱工具嵌入到物料台上的工件中，完成装配后的成品送往分拣单元。分拣站根据工件的材质、颜色进行分拣。
1.2　实训装置特点
光机电一体化实训装置具有以下优点。
(1)设备直观：主要设备均采用直接外露的安装形式，设备可以更加直观地展现在学生面前，缩短了学生从教室到工业现场的过渡和适应时间。
(2)结构灵活：系统采用模块式结构，系统使用和组合更加灵活，可满足实验和实训等多种内容要求。
(3)系统性强：本平台将PLC、触摸屏、变频器、工业交直流传动、工业传感器等工业现场主要设备集于一身，能够真实模拟工业现场的各种控制方式。
(4)设备开放性、扩展性强：教师可以根据自己的教学需要方便、快速的更换主要设备。
(5)贴近现场实际：设备的实训内容均为工业现场主流技术应用，适应当今控制技术的发展。
2、教学应用中存在的问题光机电一体化实训装置作为先进的实训装置，使用过程中需用到机电一体化技术专业学习中所涉及的诸如电机驱动、机械传动、气动控制、可编程控制器、传感器、变频调速等多项应用技术，为学生提供了一个典型的系统综合实训环境，可以使学生掌握的各项专业知识得到全面、综合地加深巩固并灵活应用。但在实际教学应用中，光机电一体化实训装置的优点却很难发挥出来，存在以下问题。
(1)原有课程体系不完善，不能与时俱进，不能与光机电一体化实训装置设计理念相适应。例如，课程体系中没有与触摸屏技术相关的课程。另外，课程内容相对落后，如电动机课程还是主要学习三相异步电动机，而对伺服电机、步进电机涉及很少。结果造成先进的光机电一体化实训装置变成了对学生新技术启蒙的工具，无法达到提高学生综合能力的目标。
(2)实训装置被定位为综合实训用装置，而综合实训教学一般安排在主要专业课程结束后的第四学期或第五学期。一方面由于以前没接触过类似的实训装置；另一方面如果前期相关课程学习不扎实的话，很多学生就会存在畏难胆怯心理，不能全身心地投入到学习中，造成两极分化严重。
(3)实训装置得不到科学有效使用，由于装置数量有限，每台装置至少5～8人同时使用，经常出现一人做多人看的情况。然而除了综合实训教学以外，该实训装置又基本闲置，可能一学期都没有使用。
3、实训装置在新课程体系的应用
光机电一体化实训装置在教学应用中存在的问题，究其原因是没有把光机电一体化实训装置在教学中的应用放在整个人才培养中科学规划。
3.1　课程体系改革
专业课程体系是专业人才培养方案的核心内容，也是专业建设的核心内容，必须根据人才培养的需要进行改革。经过认真调研和分析，结合我院专业建设委员会专家的意见及科学论证，认为应该充分重视光机电一体化实训装置在教学中的应用，提出了构建训练“专业综合能力”为主的新型课程体系。核心是以规模超过一门课程的大型综合实践项目(专业项目)带
动多个传统课程，支撑整个课程体系，训练学生综合能力。确定了以自动化生产线的装配与调试项目作为支撑机电一体化技术专业课程体系的一个核心专业项目。这样的课程体系可以分成三段结构——始业与择业教育、专业与乐业教育、就业与创业教育。
3.2实训装置的应用
光机电一体化实训装置可以模拟典型的自动化生产线，在新课程体系中的每个阶段都可以引入光机电一体化实训装置的应用(如图1所示)。

(1)始业与择业教育主要为了增加学生对行业工作过程的体验。学生入学后就可以参观光机电一体化实训装置，第一学期可以开设体验自动化生产线的课程，让学生操作光机电一体化实训装置、拆装实训装置上的部分简单机械装置，使学生熟悉光机电一体化实训装置的组成，基于实训装置实现的物料分拣系统工作流程。
(2)专业与乐业教育重点是专业能力的训练和专业应用知识的系统学习。根据机电一体化技术专业人才培养的需要，结合光机电一体化技术实训装置，可以在原有课程基础上进行专业课程开发。从而确保在学习使用光机电一体化实训装置的时候，涉及所有知识技术都能在相关课程中学到。项目化教学已经在职业教育领域中得到了广泛应用。项目化教学是以项目为载体，以工作任务为驱动，将理论与实践有机结合，使学生在完成任务的过程中掌握知识和技能。项目直接影响着教学效果，让学生完成基于光机电一体化实训装置的课程项目。一方面可以克服传统的课程项目过于简单，缺少真实、具体、接近实际工作岗位的实训装置支持，项目实现只是停留在简单模拟仿真上等一系列问题；另一方面能够实现对学生相应基本技能的训练，从而在综合实训教学时能够集中提高学生综合技能水平。基于光机电一体化实训装置的课程项目设计主要完成对相关课程项目的改造或扩充，设计思路包括以下几方面。
(1)对相关课程传统项目的设计和实现可以充分利用光机电一体化实训装置上的软硬件设备进行改造，针对具体情况还可以对实训装置进行扩展和改造。例如，电气控制与PLC技术课程在项目设计时，可以把过去只能通过控制指示灯的亮灭来模拟系统控制过程的项目改造成可以依托实训装置实现的项目，如报警灯控制系统、上料控制系统和机器手控制系统等项
目。为了加强学生PLC技能的训练，可以对实训装置进行改造把PLC模块制作成PLC控制盘，从而能更好地完成相应的课程项目。
(2)把光机电一体化实训装置上所用的先进设备和技术要引入扩充到相关课程项目设计中。例如，实训装置中使用了各种类型的接近式传感器都可以引入到传感器与检测技术课程项目中。
(3)提高课程项目的综合性，可以根据需要设置包含两门或两门以上技术的小综合项目，用于初步培养学生的综合技能。例如，设计PLC与变频器技术综合的传送带控制项目。
(4)就业与创业教育主要为了增加学生岗位工作过程的实战体验。把原来在第四学期或第五学期开设的机电一体化技术综合实训课放在这个阶段，可以让学生组成团队一起完成基于光机电一体化实训装置的物料分拣系统装配与调试。通过提出不同的分拣控制要求，不断加大难度，为学生提供更接近未来上岗实战的项目任务，全面提高学生的综合技能，为学生下一步顶岗实习和毕业设计实践打好坚实基础。