自动化生产线技术课程教学改革研究.pdf
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1、196 科研课题 2024 年 第 1 期 总第 226 期 造纸装备及材料自动化生产线技术课程教学改革研究*彭 正,张立勇,张 华,张学通安徽科技学院,安徽 滁州 233100摘要:自动化生产线技术是以工程应用和工程实践为支撑的专业核心课程。为此,文章提出自动化生产线技术的课程应该以典型的、先进的、具有共性技术的工程案例分析、研究作为授课的主要手段,激发学生的学习兴趣和成就感,同时让教师不断更新自己的知识和技能,达到教学相长的目的。该课程涉及计算机辅助设计、常规制造、柔性制造、智能制造和测试等多方面的技术以及综合的集成方案设计等内容,需要高校教师深入企业一线调研,与资深工程师交流或者参与实际
2、的设计方案或工程项目实践活动。文章分析了自动化生产线技术课程教学现存问题,并提出了教学改革路径,经验证,教学改革得到良好的成效,提高了课程教学质量。关键词:自动化生产线技术;工程案例;工程教育认证;终身学习分类号:G712;TP2781 自动化生产线技术课程概述自动化生产线技术课程是工科类机械电子工程专业学生的专业核心课程,主要研究的是自动化生产线的基础知识、工程分析方法和技术应用要点1。通过典型自动化生产线的设计与实践,使学生掌握自动化生产线的专业理论知识、机械设计、机械选型、控制程序设计与调试的基础知识,培养学生理论联系实际和分析解决一般工程技术问题的能力2。自动化生产线是当今世界工业发展
3、的主要标志,是各个国家保证大规模物质生产重要形式,甚至是最主要的手段3。因此,进行自动化生产线技术的专业工程教育,对机械电子工程专业来说非常重要。自动化生产线技术是主要针对机械电子工程、机电一体化等工科类专业大三或大四开设的课程,以理论知识、控制程序设计与调试的基础知识,机械设计、机械选型、控制程序设计与调试的基础知识是对物理学、高等数学、机械原理、机械设计、电工学、单片机、PLC 编程等基础课程的深入学习,是学生在毕业后进行实际工程设计前重要桥梁。该课程在机械电子专业的工程教育过程体系中和其他专业核心一样,其专业性最强,应用范围最小,如图 1 所示。应用范围专业性专业核心课专业基础课基础课自
4、动化生产线技术图 1 自动化生产线在工程教育体系中的定位2 自动化生产线技术课程教学现存的问题2.1 课程教材存在局限性我国改革开放已经 40 余年,拥有较为完善的工业体系,学科建设、专业设置以及对人才的培养也已经相对较为成熟。但是,自动化生产线技术课程的专业教材却不多。目前,李邵炎编著、清华大学出版社出版的自动机与自动线,肖维荣和齐蓉编著、机械工业出版社出版的装备自动化工程设计与实践等教材比较适合作为机械电子工程专业本科教育阶段的自动化生产线技术课程进行教授。但是,这些教材普遍存在一些问题,即机械和电子没有同时兼顾。自动化生产线技术的课程既要具备工程科学层面的理论的讲解,又要讲授工程技术的一
5、些实践经验,因此教材的编著纵向上要求编著者既具备丰富的工程实践经验,又要具备深厚的理论研究功底。从机械电子工程专业的横向上分析,自动化生产线技术应用于典型的机械电子设备,该技术涵盖了机械技术、电子技术、信息技术、计算机技术和控制技术以及项目管理等技术的运用,无论对机械设备还是电子设备,既文章编号:2096-3092(2024)01-0196-03*基金项目:国家级大学生创新创业训练计划项目(202310879004);安徽科技学院横向项目(881270);安徽科技学院校企合作实践教育项目(Xj2023097)作者简介:彭正,男,硕士,助教,研究方向为自动化生产线的设计、调试。197造纸装备及材
6、料 第 53 卷 总第 226 期 2024 年 1 月 科研课题不是对所有部件进行完全的设计,又不是完全的选型。这就要求编著者既掌握机械部分的设计和选型,又要求对电气部分进行选型和设计以及通信技术和控制技术非常熟悉。要同时在纵向和横向上满足上述编著要求是非常困难的,这也是符合该课程教材较少的原因,上述提到的教材也有类似的局限性。2.2 课程教学与实际脱节目前国家很多高校都开展了工程教育认证,对工程教育的发展有着巨大的帮助。工程教育认证的核心理念之一就是以结果为导向的教育(OBE)。但是目前自动化生产线技术的教学内容和设计项目设计应用技术脱节严重,教师教的内容很多已经不在实际的工程项目上使用,
7、或者有更好的替代方案。比如,目前生产线设计中气路部分的集中式阀岛,应用 EPLAN 软件进行三维电路设计。这些新技术、新软件、新功能等在实际工程项目当中已经广泛应用,成为主流,大幅加快了工程进度、效率和准确度,以及减少了成本。但是课程教学内容却远远没有跟上时代发展,与实际生产脱节。2.3 学生难以适应部分课程内容自动化生产线技术这门课相对于其他的课程,其最主要的特点就是功能集成设计。它包括项目整体方案的技术、单个工位的技术、单个功能的技术,每一个层次的技术都涉及机械、电路、气路、信息等方面。学生需要摆脱过去对于单个阀、气缸、丝杠、PLC 和电机等器件的学习方法,而是要统筹每个部件的功能特点,根
8、据任务或者问题的需求结合其他约束条件选择或者设计最符合这些约束和要求的方案。由于学生没有接触过实际复杂的工程项目设计,不太理解对于自动化生产线来说,机械设计、电气设计以及通信和软件设计等既要有其各自独立的设计特点,又得受彼此之间的设计约束。学生学习自动化生产线技术是为了毕业以后能够胜任包括自动化生产线在内的自动化生产设备的机械设计任务、电气设计任务乃至整体的设计任务。因此,如果不能从系统的角度考虑问题,会使学生既达不到工程认证的要求,也会在职业发展上受到很大的阻碍。3 自动化生产线技术课程的教学改革路径3.1 遵循以学生为中心理念在新工科背景下,开展专业教育认证,其中一个重要理念就是“以学生为
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