項目化教學(xué)在“校內(nèi)畢業(yè)綜合實訓(xùn)”課程中的應(yīng)用 -

項目化教學(xué)在“校內(nèi)畢業(yè)綜合實訓(xùn)”課程中的應(yīng)用--工程化教學(xué)在“校內(nèi)畢業(yè)綜合實訓(xùn)〞課程中的應(yīng)用《《

中圖分類號：G4

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

doi：10.19311/jki.16723198.2022.15.083

1工程化教學(xué)的內(nèi)涵

工程教學(xué)的理論根底是構(gòu)建主義學(xué)習(xí)理論，是以工程為媒介，師生共同完成的一個教學(xué)活動。職業(yè)院校的教學(xué)活動中，工程指的是一個具有實際意義產(chǎn)品的任務(wù)，它對學(xué)生的要求就是要運(yùn)用自己的理論知識和實際經(jīng)驗，在完成工程的過程中發(fā)現(xiàn)問題，解決問題。教學(xué)過程中，教師要努力營造探討、交流的學(xué)習(xí)氣氛；學(xué)生那么以群體協(xié)作的方式，自主選定工程，自主進(jìn)行計劃的選擇、設(shè)計、優(yōu)化與實踐，成為工程化教學(xué)的主體。

2課程簡介

?校內(nèi)畢業(yè)綜合實訓(xùn)》課程是專業(yè)人才培養(yǎng)過程中的重要環(huán)節(jié)，也是學(xué)生進(jìn)行頂崗實習(xí)前的最后一個教學(xué)環(huán)節(jié)。課程的主要目的是培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用所學(xué)專業(yè)理論知識解決項目實際問題的能力，以促進(jìn)學(xué)生職業(yè)能力的開展。針對機(jī)電一體化專業(yè)的學(xué)生，該課程可選取液氣壓控制、電氣控制、機(jī)械加工等方面的典型工程，比方加工一個零件、設(shè)計與制作一件產(chǎn)品、排除一個故障等，旨在培養(yǎng)學(xué)生的液氣壓控制系統(tǒng)分析設(shè)計、PLC程序編制、電路識圖分析設(shè)計及典型零件加工等專業(yè)能力。

3案例分析

以“氣動機(jī)械手的制作〞工程為例，詳細(xì)闡述工程化教學(xué)在?畢業(yè)綜合實訓(xùn)》課程中是如何應(yīng)用的。

3.1資訊

工程題目確定后，學(xué)生依據(jù)工程要求通過網(wǎng)絡(luò)搜集與氣動機(jī)械手的相關(guān)資料。最終網(wǎng)絡(luò)上的一張圖片給了大家靈感，如圖1所示。

3.2方案

機(jī)械的主要組成包括驅(qū)動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)以及位置檢測裝置等。本工程中執(zhí)行機(jī)構(gòu)――機(jī)械手旋轉(zhuǎn)底座、機(jī)械手爪等零件需要加工、驅(qū)動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)需要設(shè)計。因此，工程組最終劃分為三個小組：氣壓控制小組、電氣控制小組和零件加工小組。

3.3決策

通過研究、討論，同學(xué)們制定了實施計劃。

3.3.1機(jī)械手的手爪結(jié)構(gòu)設(shè)計

為了使機(jī)械手的作用得到更大發(fā)揮，手爪局部用棒料去設(shè)計，采用夾持式手爪，并且其手爪可以設(shè)計成能夠更換。

3.3.2機(jī)械手的手腕結(jié)構(gòu)設(shè)計

手腕最好可以做成回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，因為一般被抓的工件都是水平放置的，便于操作。

3.3.3機(jī)械手的手臂結(jié)構(gòu)設(shè)計

根據(jù)抓取工作的一些要領(lǐng)，機(jī)械手的手臂可以設(shè)計成手臂伸縮和左右回轉(zhuǎn)兩個方面。

3.3.4機(jī)械手的驅(qū)動計劃設(shè)計

氣壓傳動系統(tǒng)的優(yōu)勢明顯，其動作靈活多變，阻力較小，并且，其本錢低廉，所以機(jī)械手的驅(qū)動自然選擇這個方式。

3.3.5機(jī)械手的控制計劃設(shè)計

利用可編程控制技術(shù)結(jié)合相應(yīng)的硬件裝置，控制氣動機(jī)械手完成搬運(yùn)等各種動作。

3.4實施

各小組依據(jù)設(shè)計計劃并利用液壓實訓(xùn)室、電氣控制實訓(xùn)室和數(shù)控基地等實踐教學(xué)條件展開該工程的實施。具體實施過程如下。

3.4.1氣壓局部

〔1〕氣動系統(tǒng)設(shè)計；

〔2〕執(zhí)行原件的選擇；

〔3〕驅(qū)動系統(tǒng)的選擇；

〔4〕控制元件的選擇；

〔5〕機(jī)械手氣動系統(tǒng)工作過程分析。

3.4.2電氣局部

〔1〕電氣元件的選擇；

〔2〕I/O分配表；

〔3〕PLC接線圖；

〔4〕PLC梯形《D；

〔5〕PLC指令表。

3.4.3機(jī)械局部

〔1〕零件設(shè)計與圖紙的繪制；

〔2〕工具的選用；

〔3〕毛坯的選擇；

〔4〕設(shè)備的選擇；

〔5〕連接桿加工工藝設(shè)計及制作；

〔6〕底座加工工藝設(shè)計及制作；

〔7〕機(jī)械手外殼加工工藝設(shè)計及制作；

〔8〕連接機(jī)構(gòu)1加工工藝設(shè)計及制作；

〔9〕夾取手指加工工藝設(shè)計及制作。

經(jīng)過2個月的不懈努力，工程團(tuán)隊最終制作出了可實現(xiàn)機(jī)械手臂90度旋轉(zhuǎn)、手臂伸縮和機(jī)械手爪抓取三個動作的氣動機(jī)械手，實物如圖2所示。

3.5檢查

〔1〕安裝后經(jīng)調(diào)試，氣動系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)械手臂90度旋轉(zhuǎn)、伸縮等預(yù)期動作；

〔2〕安裝后經(jīng)調(diào)試，電氣系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)按順序控制機(jī)械手的以上動作；

〔3〕氣動機(jī)械手各零件的檢驗。

以連接桿的檢驗為例介紹零件的檢驗辦法，如表1所示。其他零件的檢驗省略。

連接桿經(jīng)檢驗可以承受兩伸縮氣缸與機(jī)械手爪的重量，與氣缸螺紋配合處到達(dá)配合要求，沉頭孔與旋轉(zhuǎn)氣缸局部到達(dá)配合要求。

3.6評價

〔1〕該機(jī)械手的夾持手指設(shè)計簡單，可用于搬運(yùn)小型零件，也可供教學(xué)或?qū)嶒炇褂谩?/p>

〔2〕采用氣壓傳動能夠自動控制，動作靈活多樣，能過載愛護(hù)。

〔3〕目前，機(jī)械手操作一般都選用PLC程序，其具有較強(qiáng)的靈活性和專業(yè)化程度高，并且能控制時間和行程。

4收獲與思考

“氣動機(jī)械手的制作〞工程實施過程中，收獲最大的是學(xué)生。工程團(tuán)隊的成員不僅感到之前學(xué)過的專業(yè)知識與技能得以充沛應(yīng)用，而且在與同伴溝通交流、討論研究攻克了一個又一個出現(xiàn)的難題時，體驗到個人與集體共同成長的高興。

該工程成功實現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)的同時既積累了豐盛經(jīng)驗也存在缺乏之處，愿與大家共同分享：

〔1〕工程本身具有很強(qiáng)吸引力，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性，引導(dǎo)學(xué)生主動參與探究，進(jìn)而為培養(yǎng)學(xué)生的探索精神和創(chuàng)新意識提供可能；

〔2〕由于該工程不僅包含機(jī)械手的機(jī)構(gòu)設(shè)計、零件制造，還包含驅(qū)動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)的設(shè)計與分析，所以具有很強(qiáng)的綜合性，因此需由多個小組協(xié)同