积木式教学方法在机电一体化教学中的探索

方 强1钟 平2（1.天津职业技术师范大学自动化与电气工程学院 天津 300222；2.天津市源峰科技发展有限责任公司 天津 300222）

积木式教学方法在机电一体化教学中的探索

方 强1钟 平2
（1.天津职业技术师范大学自动化与电气工程学院 天津 300222；2.天津市源峰科技发展有限责任公司 天津 300222）

随着现代化工业生产的发展，机电一体化技术已成为当今工业科技的重要组成部分。机电一体化专业的教学实训应改变传统的课堂教学模式，采取积木式教学模式，以培养学生综合应用、实际动手、工程设计和创新等方面的能力。

机电一体化；积木式教学；柔性化

我国普通高校、高职、中职都设有机电一体化专业，长期以来该专业基本是按照传统的理论体系以学科为核心来组织教学的，并把传授系统的理论知识作为组织教学的出发点，作为教学过程的主线和质量考核的主要标准，对学生系统地掌握理论知识，开发设计产品是十分有利的。但是这样的教学在职业院校却存在不足之处。中、高职的学生毕业后绝大部分被分配到生产第一线，所从事的工作不是研究、设计、开发、决策，而是操作设备、制定工艺、筹划工装卡具、调整试车、查找故障以及排除故障等，在学校里学的知识相当一部分派不上用场，而现场工作所必需的工作能力学生又不具备。因此，职业院校机电一体化专业需要改革现有教学模式，创建新的教学模式。

笔者拟提出一种应用于机电一体化实训环节中的积木式教学模式，现介绍如下。

积木式教学方法

积木式教学方法分为三个步骤展开教学，即系统集成、积木式分解和分步教学。

（一）系统集成

将教学大纲中要求的知识点集合起来，选择一套典型的生产过程将其展示出来。在学校的机电一体化教学大纲中，主要知识点一般包括机械系统、传感器检测系统、执行器系统、控制器系统、接口技术及网络技术等六大知识点。

笔者根据学校毕业生的就业方向和实训内容，选择柔性装配生产线作为典型的生产教学过程。该柔性装配生产线集合了原料供给单元、传输单元、检测单元、搬运单元、加工单元、装配单元、仓储单元等。在这套系统中，涉及的机械系统包括带式传动装置、齿轮传动装置、模拟数控钻铣车床等部件，基本上能将涉及的机械组装、调整等知识融入其中。涉及的传感器检测系统包括位置传感器、位移传感器、温度传感器，其中位置传感器包括微动开关、电感式与电容式接近开关、通过型与反射型光电传感器等，位移传感器包括旋转编码器，温度传感器包括热敏电阻等；执行器包括电动机、气动装置等，其中电动机包括AC交流伺服电动机、直流电机、步进电机等，气动装置包括电磁阀与各式气缸等。控制器包括PLC，接口技术包括从控制器到执行装置的接口线路等。网络技术包括PLC工业总线网络。

（二）积木式分解

积木式分解是将完整的教学装置依据教学点进行分解。分解的原则是功能完整、接口标准。功能完整要求分解的单元是不可再分解的最小部件集合，能独立完成一定的实训任务。接口标准主要包括硬件接口的标准及电气接口标准。硬件接口标准要求拆分的单元安装位置能够灵活可变，能与相配套的其他单元兼容，接口标准要求拆分的单元与其他单元之间可以直接对接，无需增加转换环节。

根据这一分解原则，拆分后的单元具有以下特点：

机电集合特性 每个单元为与其他单元对接，要求其自身有独立的设计和电气设计，我们称之为机电集合特性。根据这一特性，一个庞大的工业系统就转换成一个个独立的积木式结构。在针对系统中的某一环节进行讲解时，可以直接将其抽取出来，进行单独教学。如在讲授变频器的操作时，可以直接从系统中移出变频器单元，由学生独立操作，既能让学生在教学中有一定的成就感，也能让学生了解所学知识的应用场合，达到学用合一的教学目的。

灵活多样性 由于所有的环节都是标准化设计，这样原本一套工业系统可以根据教学环节分解成若干个系统。如柔性装配生产线可以分解为供给系统、装配系统、搬运仓储系统等。同时，基于这种标准的接口，同一个器件可以应用于不同的场合，完成不同的功能。如果原先系统中设计的旋转编码器主要用于检测传送带的传送距离，基于这种标准化拆分后，旋转编码器可以用于搬运系统进行速度检测，这样既丰富了教学，也能让学生在组合中进行自我锻炼。

（三）分步教学

将系统进行积木式拆分后，可以将教学计划中的知识点进行重新组合，然后，按照教学过程分步进行。

例如，根据拆分后的单元，磁性开关与气缸是组合的最小单元，因此，在教学计划中，位置传感器和气动装置可同时进行教学；变频器和交流电机是组合的最小单元，因此，在教学计划中，交流电机的知识与变频器的知识可整合起来进行教学。

教学成果

2008年，笔者作为指导教师带领天津市中职机电组的选手，以这种模式在此装置上训练了3个月。其中，两组（2人/组）参加了全国职业院校技能竞赛，分别获得2008年全国职业院校技能竞赛机电组一等奖和二等奖。

2009年，笔者作为指导教师带领天津市中职机电组的选手，以这种模式在此装置上训练了3个月。其中一组（2人/组）参加了全国职业院校技能竞赛，并获得2009年全国职业院校技能竞赛机电组一等奖。

2010年，笔者作为指导教师带领天津市中职机电组的选手，以这种模式在此装置上又训练了3个月。其中一组（2人/组）参加了全国职业院校技能竞赛，并获得2010年全国职业院校技能竞赛机电组一等奖。

总结近3年的教学实践，积木式教学模式的优势是便于教学，既能提高教学质量，培养学生的学习兴趣，又能增强学生针对工业系统设计要求和动作流程完成整个控制系统设计的能力。对学生的综合应用能力、实际动手能力、工程设计以及创新能力等方面的培养都能收到事半功倍的效果。

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G712

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1672-5727(2011)05-0093-02

方强（1975—），男，福建闽清人，天津职业技术师范大学自动化与电气工程学院工程师，研究方向为职业教育机电装置。