张 庆 ，李华兵
（1.贵州职业技术学院，贵州 贵阳 550081；
2.湖南工业大学机械工程学院，湖南 株洲 412007）
“智能制造单元集成与应用”课程要求学生具备制造类专业知识和编程实践能力，课题组以一个具体的汽车轮毂产品的智能制造为案例，将系统集成调试操作、PLC 编程和机器人编程等技能串联起来，为学生以后从事智能制造系统企业的系统现场测试、整线安装调试、技术服务等岗位打下基础。学生要根据不同工艺要求对制造单元各模块进行系统集成，需提高学生的编程和系统集成的工程实践能力，使其具备从事工业机器人系统集成的职业能力。但是，不同层次的学生对知识的接受程度表现出差异，“智能制造单元集成与应用”课程需要学生有极强的综合能力，给“智能制造单元集成与应用”课程教学带来了很大挑战，教学效果不理想，因此，需要提高学生的综合学习能力和教学质量。
先进制造业的快速发展，使制造业企业进入了数字化阶段，数字化制造对制造类相关专业人才培养提出了更高的要求。制造类专业目标在原有要求上，提出要面向智能制造领域，能够从事数控机床和工业机器人安装、调试、维护、维修和智能化工厂系统集成等工作。“智能制造单元集成与应用”作为制造类专业核心课程，要求学生能在数控加工、PLC 编程、工业机器人编程、集成、智能制造系统和制造执行系统等方面进行综合实践。
确定课程的教学目标之后，结合贵州职业技术学院现有实训设备，即智能制造单元系统集成应用平台，确定以汽车轮毂产品的制造流程作为“智能制造单元集成与应用”课程的教学项目。将理论知识与实践技能融入到7 个项目25 个学习任务中，如表1所示。项目按照铝合金轮毂的制造顺序来进行安排，包括智能仓储、工业机器人、数控加工、智能检测等模块，利用互联网、工业以太网实现信息互联，依托SCADA 系统实现数据采集与可视化，数据接入云端借助数据服务实现远程联控，实现轮毂的定制化生产制造[1]。以“理实一体、工学结合”为指导思路，采用任务驱动教学法，在学生完成学习任务的同时，教师引导学生完成产品的柔性制造，从而培养学生独立探索、勇于开拓进取的职业能力。
表1 项目内容与学习任务
“智能制造单元集成与应用”是一门综合性很强、学科领域跨度较大的应用课程，在理实一体的教室内开展项目化教学，分小组进行实践，学生在做中学、学中做，完成每个智能制造单元的编程和调试。每个小组都需要完成7 个项目的实操训练，使学生形成完整的智能制造加工的思路，培养学生系统集成的思维，提高其实际动手能力[2]。教学过程：借助智慧职教学习平台，构建本课程教学资源，并结合线上线下混合式教与学。学习路径：课前布置任务—项目准备—任务引领—自主学习—任务实施—教学评价与总结。如表2 所示，本研究以执行单元的集成调试与应用教学项目为例进行教学设计。
表2 执行单元的集成调试与应用教学设计
教学过程主要采用任务驱动教学法、模块化、理实一体化等多种教学方法。教学过程以学生为中心，学生自行完成课前预习，课中进行实操训练，课后互相评价和自我评价相结合[3]，教师主要以引导和答疑的方式，加强学生的创新能力，培养其系统集成的思维。“智能制造单元集成与应用”课程的教师团队在智慧职教平台上开设“智能制造单元集成与应用”个性化课程。课程资源包含自行开发的实训设备介绍视频、任务操作步骤和任务指导书等，为课程教学提供了有力的支撑。讲解理论知识时会结合动画、图片、视频等信息辅助教学，实操训练过程[4-7]采用ABB 仿真软件、PQArt 仿真软件和实训设备结合，解决了该课程概念抽象难理解、实操安全隐患大等问题。
“智能制造单元集成与应用”课程采用过程性考核方式，能全面考核学生对所学知识的掌握和应用程度，将课程上学到的基本知识和技能综合起来，解决生产实际问题。该考核方式贯穿整个教学过程，涵盖表达能力、安全意识、职业素养、操作规范、学生参与度和学习效果等各方面，对项目中每个任务的学习效果作出评价[8]，最终考核成绩为每个项目成绩的算术平均值。考核评价表中考核指标的设置，结合机器人系统集成赛项的评分表、课堂表现及项目完成度进行设置。执行单元的集成调试与应用考核评价表，如表3所示。
表3 执行单元的集成调试与应用考核评价表
“智能制造单元集成与应用”课程基于智慧职教和智能制造单元系统集成应用平台开展项目式教学和以典型工作任务为核心的驱动式教学，每个学习任务都包含目标、讨论、实施、调试和评价5 个步骤[9-10]。理实一体的教学模式提高了学生动手能力，调动了学生的学习积极性。通过7 个项目的训练，“智能制造单元集成与应用”课程教学效果大幅提升，可有效培养学生的系统方案设计、PLC 与机器人编程、硬件搭建及电气连接和集成系统联调、MES系统集成等能力。
但是，随着先进制造业的快速发展，制造业即将迈向智能化阶段，智能制造系统会不断更新。因此，“智能制造单元集成与应用”课程的教学内容和目标也需要不断迭代，同时更新实训设备、课程资源，改革教学模式，以满足教学和社会发展需求，为社会培养高素质技能型人才。
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