机电一体化技术专业总载体课程体系设计及实施

机电一体化技术专业以汽车装配模拟生产线为总载体的课程体系是紧密围绕学生职业能力,全面实施符合学生认知规律的人才培养,是基于总载体模式的教育教学过程。课程体系的设计和建设在参考汽车产业链中机电技术应用的典型工作任务情况下,以汽车装配模拟生产线为总载体进行设计构建。其总载体课程体系实施可以实现课程标准与职业资格标准融通,学历教育与职业资格培训融通。

一、机电一体化技术专业课程体系设计

为满足社会和企业对机电一体化技术专业人才所具备的能力、素质的特殊需求,提高学生就业能力,按照总载体与课程对接融合、传统课程体系中的课程反作用于总载体构建课程体系的思想,进行汽车装配模拟生产线为总载体的课程体系的设计。按照此方法并遵循学生职业能力成长的规律,进行课程体系构建。

(一)课程体系设计的要点

机电一体化技术专业从人才职业能力成长规律分析上着手,将基于汽车装配模拟生产线为总载体设计的课程体系分为专业认知阶段、基本技能阶段、技术技能阶段、综合应用阶段四个层次的课程。从培养学生的能力层次目标出发,根据总载体结构特点和技术应用情况,按图5-4的载体结构划分,对分解的系列载体的课程进行对应,把教学功能进行有序的归纳,梳理出课程划分和课程体系设计的基本框架,见表5-5。

表5-5 课程体系划分和设计要点

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层次划分也不是绝对界限分明,而是存在合理的交叉。各个层级的课程是与传统学科课程对接、融合而成。课程之间,上下沟通,设计有一定的重复或增强性训练项目,这将视学生就业方向、技术掌握程度不同来灵活控制。课程的实施与总载体设备制作同步进行,生产制作过程即是教学过程。

这种将能力和素质在层次上的区分有利于从专项能力出发,进行课程的划分、排序和课程体系的架构、组合,师资队伍的组织配备,符合总载体方案的课程体系设计、构建及实施的基本原则。

在对机电一体化技术专业的人才培养中,应当加强学生对专业的认知,使其从进校就直接进入相应专业情况和专业的技术技能理解,尽早进入学习训练状态。在专业技术认知阶段,引入总载体进行相应的教学,直观、清晰,比较容易调动起学生的积极性,能有效地增强学生学习训练的内在驱动力。

(二)基于汽车装配模拟生产线的机电一体化技术课程体系设计

根据所选择的汽车装配模拟生产线为总载体及车模分载体、生产线分载体的结构、功用,经过与过去机电一体化技术专业的课程体系的对接、融合;同时,传统的机电一体化技术专业课程对汽车装配模拟生产线和车模的结构、技术原理应用提出了要求,并落实在它们的结构设计和工程设计之中。通过这两种方法,可以形成和构建起“新课程”,由此基本上建立起“基于汽车装配生产线的机电一体化技术专业课程体系”。该课程体系及课程间的关系见表5-6。

表5-6 基于模拟汽车装配生产线的课程体系设计(参考)

对表5-6中的课程进行深入开发时,课程设计或情境任务规划已经使传统意义上的课程产生了变化,因为现在的课程名称是根据专业人才培养目标而提出的,并经过总载体与课程的融合,课程目标要求反作用于总载体的结果。该课程系列基本涵盖了生产线安装、调试和应用岗位的知识技能学习和训练的需要,并能充分地展现理论知识应用与实践、技术技能综合应用的要求,适合机电一体化技术专业学生在行业领域里的就业需要。

二、课程开发的案例分析

在设定课程体系由专业认知阶段、基本技能阶段、技术技能阶段、综合应用阶段四个课程层次基础上,按照第四章介绍的方法,课程的开发是载体对接融合课程和传统意义上的课程反作用于载体设计选型进行的双向活动,且协调配合、达成一致。

从教学的需要、课程实际实施的要求、充分反映总载体教学法优势的角度来看,在基于汽车装配模拟生产线的课程体系设计表中,所划定的课程须进一步进行开发和细化。具体做法是把系统化的总载体及分载体、子载体对接融入新设定的课程,在新课程中进行相应教学设计和载体的生产制作等,以实现利用总载体进行人才培养的目的。

(一)车模分载体与课程

车模分载体是由若干机械零件构成的能够运动的单纯机械装置。根据课程体系划分和设计的要点,车模用于学生的行业领域内基本动手技能的训练,所对接和融合的课程属于基本技能阶段。

1.课程设计

经过有极强教学目的性的结构功能设计后的车模,遵循人才培养目标,融合和承载学生基本技能训练的要求,以及职业教育的规律,以基本的动手技能训练要达到的目标,进行新的课程规划。其课程开发的核心内容见表5-7。

反之,从传统意义上或学科意义上的课程出发,如表中的“机械制图”“钳工工艺”等,可以提出对车模分载体在结构设计、零件选材、机械传动等方面的要求,深度满足学生训练需求,达到基本的动手技能训练目标。

表5-7 车模分载体对接融合课程

在车模分载体上完成对学生行业领域基本动手技能训练,属于基础阶段,而后期在汽车装配模拟生产线上对机械技术的应用,包含机器装配、调试等则可进一步训练和学习机械类技术技能。

2.课程实施

实施这几门课程的形式,是由学生最终完成车模制作的工程任务并检验合格,作为汽车装配模拟生产线的装配生产对象,为总载体的全面教学打下基础。

制作车模这一整体任务可以分解出若干小任务成为工作情境,这些情境对应相应的行业领域内知识、基本动手技能和操作技术。而对学生进行训练的重点是机械制图技能、手工零件制作技能、金属切削机床初级加工技能等。

车模分载体能承载这几门课程的主要知识、能力训练,但也需要其他教学设备或载体和资源进行配合,如钳工实训台、机床等。可以通过各种教学资源的有机调配,达成利用车模分载体对学生的训练目的。

3.课程实施效果检验

利用车模分载体实施这几门课程教学,除常规性的考试考核外,对学生的考评有两个重要方面:一是学生零件制作过程和最终质量;二是车模经过组装后整体质量。考评的方式以工厂实际执行工艺纪律、质量检验标准完全一致。

(二)生产线组成部分的行走分载体与课程

汽车装配模拟生产线由五个部件组成,每个部件都有行走机构,可以完成滑橇移位行走,作为总载体系统中的一个下层级分载体。行走分载体还可以拆分成机械结构及传动、电机驱动及控制等子载体,并作为后续进一步学习训练自动控制技术的一个情境单元。

1.课程设计

行走部件分载体的制作、安装、调试和运行,属于行业领域内技术技能阶段,用于训练学生熟练的单项专业技术技能。作为分载体,含有机电技术应用的多个方面,涉及课程较多。在整个总载体系统中,行走部件起到单项专业技能训练和一些关键技能重复训练的作用。其课程设计要点见表5-8。

2.课程实施

实施这几门课程的形式,是由学生最终完成行走部件制作的工程任务并检验合格,为以汽车装配模拟生产线为总载体的后续教学、训练打下基础。该分载体还是后续课程在使用总载体时的分载体,含有机电联调等关键技能重复训练内容。

同样,行走分载体作为整体任务还能分解出若干小任务成为工作情境,这些情境对应相应的行业领域内知识,是掌握电动机控制技术、机械设备装配技术等专业领域内单项技术技能的学习、训练载体之一。

在教学考核上,主要是看学生实际操作和制作的效果,即学生制作的行走部件是否达到设计要求,技术性能是否实现。

表5-8 行走部件分载体对接融合课程

(三)发动机装配工位分载体与课程

发动机装配工位是汽车装配模拟生产线总载体的一级分载体,含有比较完整的机电一体化技术的应用内容。以此为分载体,通过学习和训练,要求学生具备机电技术综合应用能力,属于能力层次上的技术技能综合应用阶段。

1.课程设计

发动机装配工位基本包含了机电一体化技术应用内容,是生产线上一个具有产品功能的完整组成部分,上面所述的行走部件仅为其一个下级分载体。

发动机装配工位主要包括滚珠丝杆副、PLC系统(前期课用单片机系统做阶段性训练)、自动检测系统、伺服系统、气动系统等机电一体化主要技术应用部分,并都是发动机装配工位分载体下的除行走部件外各级分载体或子载体。因此,以发动机装配工位为载体对学生训练,可以串联起多数专业技术课程。其课程设计、开发要素见表5-9。

表5-9 发动机装配工位分载体对接融合课程

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2.课程实施

用汽车装配模拟生产线发动机装配工位进行载体教学时,学生最终完成发动机模拟装配工位全部工程任务并达到设计要求、检验合格,为以汽车装配模拟生产线联机运行打下基础。该分载体含有大量的下一级分载体和子载体,都是学习、训练的内容。这些载体及其所属的功能,可以有选择性地进行重复训练,供总载体灵活地安排教学,有选择性和针对性对学生进行训练。

在教学计划编制上,该工位的制作过程和生产制作互相协调和匹配。

在教学考核上,主要是看实际操作和制作的效果,即学生制作的发动机装配工位是否达到设计要求、达成产品功能。

[本节提示]

总载体课程体系设计,应按人才职业能力成长规律进行分析,先将课程进行层次上的划分,再从学生培养的能力层次目标出发,按照总载体的结构特点和技术应用情况,与分解的系列载体的课程一一对应,完成教学功能的有序归纳,梳理出课程划分和体系设计的基本框架。