主頁 > 技術文章 > 利用光機電一體化實訓設備培養學生創新能力 2022-04-14

利用光機電一體化實訓設備培養學生創新能力

摘要：光機電一體化實訓設備融合了機械、電氣、PLC、氣動、傳感、計算機等多項技術,采用了開放式和模塊式可拆卸結構,為學生實踐動手、分析解決問題等能力的培養提供了很好的實踐平臺。借助于此實訓裝置,精心設計了教學案例、實訓項目,以及畢業實踐課題,然后采用基于行動導向的分組實施教學方法鍛煉學生的綜合能力,取得了很好的效果。這不僅培養了學生的專業技能,同時也使得學生的表達能力、團隊協作能力、創新能力等綜合能力得到了提升,提高了學生的社會竟爭力。
一、前言：
　　對機電一體化課程群而言，實踐教學是培養學生實踐能力、創新能力、創業意識和創業能力的極為重要的環節。但是，目前在機電一體化實踐教學中仍普遍存在以下問題：
　　（1）機電一體化課程群各知識模塊之間具有較強的融通性和連貫性，但在實踐教學體系上仍存在各門課程教學實驗單一、孤立等問題，難以實現各知識模塊的有機銜接。教學實踐體系沒有完全實現課程實驗、課程設計、生產實習、畢業設計、科技活動等有機結合，很少深化到創業意識和創業能力的培養環節。
　　（2）機電一體化實驗設備、平臺以購買商品化的成套系統為主，因而部分實驗仍以示教、演示為主，開放擴展性有限，不利于學生綜合實踐能力、工程能力、創新能力的培養，機電、信息科技前沿技術在實驗平臺上難以及時體現和應用。
　　（3）學校有限投入與學生對實踐教學資源需求存在較大矛盾。如何把科研成果快速轉化為實踐教學資源，實現科研成果效益最大化，保持實踐教學平臺的技術先進性及可持續發展性仍是一個急需深入研究和實踐的課題。
　（4）如何將工科學生工科思維與創業素質培養有機融合是一個急需研究的問題。
二、機電一體化課程群實踐教學體系構建：
　　針對上述問題，在分析機電一體化課程群知識模塊，以及實踐教學各環節特點的基礎上，我們對實踐教學體系進行了改革，構建了涵蓋四個層面六個環節的實踐教學新體系，提出四個層面的實踐教學體系包括：課程實驗（點）、綜合實驗（線）、創新實踐（面）、創業實踐（體）。“點”為課程實驗，為相關課程的理論教學而設置的基本實驗單元，包括20余個涵蓋“機械制造工藝與裝備”、“機床數控技術”、“機電一體化”、“計算機集成與柔性制造”、“計算機網絡技術”、“數據采集與控制”、“可編程邏輯控制”等課程的基本實驗。“線”為綜合實驗，是在打破課程界限的基礎上，兼顧技術、課程特點，按“裝備”、“測控”、“信息”知識模塊組織的５個綜合實驗。“面”為創新實踐，旨在通過各知識模塊在課程設計、畢業設計、生產實習、科技活動中的綜合應用，培養學生的研究和創新能力。“體”為創業實踐，以組建虛擬公司的形式，通過對機電一體化實驗教學設備完整生命周期各個環節的親身實踐，體驗產品開發、生產組織、對外協作、售后服務等過程，培養學生的創業意識和創新能力。
　　該機電一體化實踐教學體系由“點”串成“線”，鋪成“面”，構成“體”，融會貫通，學以致用，凸顯了分層遞進、多樣性、開放性的思想。
三、機電一體化設備實踐教學環境建設：
　　作為實踐教學體系的有力支撐，構建了由8個實驗平臺和8個產學研實踐基地兩個層次組成的實踐教學環境。
　　1．機電一體化設備實踐教學平臺的建設：
實踐教學平臺是課程實驗、課程設計、綜合實驗等實踐環節的基礎平臺。在機電一體化實踐教學平臺建設中，采用“教改驅動-快速轉化-增值創值”的創新模式進行科研成果的快速轉化，并突出先進技術的應用及實踐教學平臺的開放性、重構性。
（1）“教改驅動-快速轉化-增值創值”的創新模式
通過機電一體化設備創新實踐，我們成功地探索出了將科研成果快速轉化為實踐教學資源的模式：“教改驅動-快速轉化-增值創值”。即以教改項目為驅動源，采用科研開發平臺與實踐教學平臺統籌設計、統一團隊、統一開發等措施，達到快速轉化的目的。并采用邊開發、邊應用、邊推廣的方式，實現良性循環。例如，在建設“機電一體化綜合實驗平臺”中，我們首先利用科研過程中積累的設備創新的經驗和科研成果，通過二次開發實驗設備完成實踐教學平臺的初步建設；然后，將富有創意的實驗設備在其他高校進行推廣應用，所得的效益作為進一步的投入，實現增值創值，形成了“成果不斷轉化、設備不斷更新、平臺不斷擴大、水平不斷提高”的良性循環。
（2）突出先進技術的應用：
　　實踐教學平臺開發中融入了現代工藝與裝備、機電控制、信息集成等先進技術，體現了實踐教學平臺的先進性、前沿性。如基于Internet的遠程控制和視頻監控、基于OPC技術的集成應用、嵌入式ARM系統、DSP等開發平臺的應用，高速、高精數控系統及驅動器的應用等。
　　強調裝備、測控、信息技術的集成，將設計、工藝、測量、驅動、控制、網絡通信、系統集成等機電一體化的核心技術整合在一起，并同CAD、CAE、虛擬現實、信息化技術等有機結合。
在平臺建設中，我們采用模塊化設計思想和方法，從而使平臺具有很好的可擴展性、可重構性、開放性。如“機電一體化創意組合實驗平臺”采用模塊化單元，不同模塊單元之間可以方便組合，克服了實驗的單一性和驗證性，有利于培養學生的創新意識。由于平臺的開放性，學生在實驗中可充分體驗機械設計、裝配，電氣設計與接線，控制系統設計與程序編寫、調試等實際操作過程。
2．產、學、研實踐基地的建設：
　　產、學、研實踐基地是生產實習、畢業設計、科技活動等實踐環節的擴展平臺。我們利用在產、學、研合作方面具備的良好的基礎與條件，與十幾家企業建立了良好的合作關系，
　　合作研究內容涉及數控車銑床、加工中心、開放式數控系統、大型物流控制系統、機電控制、工裝優化設計等。以此為基礎，深化建成了8個產、學、研基地作為實踐教學的擴展平臺，涵蓋了機械設計、工藝、制造、機電控制、數控技術、工藝裝備、軟硬件系統等機電一體化課程群所涉及的知識領域和實踐內容。
　　長期培育的產、學、研基地擴展和深化了實踐教學環境的建設，進一步拓展了學生創新、創業能力培養的途徑，也豐富了畢業設計、生產實習、科技活動等環節的內容。
　　3.以實踐教學環境為基礎，探索工科學生創業素質培養模式：
　　學生創業能力培養是實踐教學的一項重要工作，針對工科學生的工科思維特點，以實踐教學環境為基礎，實驗設備訂單為驅動，通過構建和運行虛擬公司，體驗真實過程，培養了學生的創業意識和創業能力。
　　（1）組建虛擬公司，培養學生的創業實踐能力：
　　以機電一體化實驗設備訂單為驅動，吸引學生積極參與，通過設立虛擬崗位，以學生為主體，全程參與，以項目管理方法，完全按照企業的產品開發、生產、組織、管理模式及流程進行實驗教學設備的開發。通過全程參與、真實的過程體驗，不僅提高了學生創新能力，強化了專業知識的掌握，還通過了解和熟悉產品開發流程和組織實施，培養了學生開拓創新、組織管理、人際協調等創業能力。同時，該方式實現了邊開發、邊應用、邊推廣的良性循環。
　　（2）基于產、學、研實踐基地，拓展創業實踐能力，培養創業意識：
　　結合生產實習、畢業設計環節，選派學生深入產、學、研基地，在了解企業實際運作過程的基礎上，體驗創業過程，學習創業思路，培養創業意識。通過產、學、研實踐基地的建設，為學生創業能力的培養提供了更廣闊的空間和渠道。
　　（3）以科研產品為依托，積極扶持學生的初期創業
　　針對學生在創業初期面臨的項目、產品開發等方面的困難，積極利用科研成果形成的產品作為學生創業公司的初期產品，做到“扶上馬、送一程”。
四、結束語：
　　目前，我們建設的中職機電一體化教學實踐環境在機械工程及其自動化專業實驗教學、生產實習、畢業設計、綜合開放實驗、創新項目、課外創新活動中得到廣泛應用，在中職學生創新和創業能力的培養方面起到了重要作用。

上一篇：提高中職維修電工實訓教學質量與研究
下一篇：淺談中職機電一體化實習（實訓）教學考核規范與標準

彩人间

利用光機電一體化實訓設備培養學生創新能力

我們的優勢：