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1虛擬工廠教學模式概述

虛擬工廠教學模式是模仿企業的生產環境進行的教學活動，教學內容和方式與企業的實際工作環境基本一致，通過虛擬設置企業技術崗位，讓學生在虛擬工廠環境中輪流擔任一定的崗位角色，完成一系列教學項目任務[1]。通過調研區域內裝備制造行業的生產型企業，明確人才培養定位，制定人才培養方案；對企業崗位的工作任務、工作過程進行分析，將其所需的專業知識、專業技能、職業素質進行分解，設計成項目化課題，組織學生開展教學實踐。整個過程要做好循環往復的五個環節：市場調研、職業分析、項目開發、教學實施、教學評價。其中，市場調研和職業分析是基礎環節，項目開發與教學實施是核心環節，教學評價是反饋環節，從而構成一種良性運行的工作系統。如圖1所示，將整個機電行業典型工作崗位分為機械設計、機械加工、質量檢測、機械裝調、電氣設計和電氣裝調六大專業技術領域。每個技術領域設置對應的工作崗位，以實際的機電產品設計、制造、安裝與調試為工作內容。將傳統的課程體系進行重構和補充完善，形成虛擬工廠教學模式下的工作項目體系。其中機械設計崗位基本知識和專業技能包含機械制圖、機械拆裝與測繪實訓、計算機輔助設計、機械基礎、機械設計基礎的內容；機械加工崗位基本知識和專業技能包含鉗工實訓、車工實訓、機械制造基礎、計算機輔助制造、數控編程與加工、數控車床加工實訓、數控銑床加工實訓的內容；質量檢測崗位基本知識和專業技能包含公差配合與檢測技術、傳感器與檢測技術；機械裝調崗位專業技能重點是機電設備故障診斷與維修技術；電氣設計崗位基本知識和專業技能包含電工基礎、電子技術、單片機系統調試、電氣控制、可編程控制器應用技術的內容；電氣裝調崗位專業技能重點是現代電氣控制系統安裝與調試技術。

2現代電氣控制系統安裝與調試課程教學設計

現代電氣控制系統安裝與調試課程在第四學期開設，學習本課程之前，學生已具備以下基礎知識和專業技能：電工基礎知識，掌握電工工具的使用；電氣控制知識，具備電氣安裝接線與調試能力；可編程控制器知識，掌握梯形圖編程和調試的方法。2.1教學目標。通過市場調研，確定具體崗位工作能力要求、知識要求、技能要求、職業素質要求[2]。1）工作能力要求：熟悉電氣設計圖相關國家規范；能獨立設計低壓電氣原理圖、編制電氣技術文件；遵照電氣施工安裝標準正確布線；精通電氣控制技術；熟悉主流PLC（西門子、三菱）的編程與調試；熟悉變頻器、伺服驅動器、步進驅動器、觸摸屏的使用；熟悉各種現場總線網絡CC-LINK、PROFIBUS等。2）知識要求：掌握邏輯控制、順序控制、過程控制等典型控制系統的基本原理；掌握PLC與變頻器、步進驅動器、伺服驅動器以及組態的連接和通信方法；掌握控制系統的設計和調試方法。3）技能要求：能對具體任務進行分析；能編制系統設計方案；能編制材料明細清單；能編寫較復雜的應用程序；能進行系統的綜合調試。4）職業素質要求：具有良好的職業道德素養；團結協作、具有良好的團隊合作意識。2.2教學內容。為達到教學目標，結合高職學生的特點和認知規律，基于虛擬工廠的教學模式將課程教學內容分為6個典型工作任務：三相異步交流電機電氣控制系統安裝與調試、變頻器電氣控制系統安裝與調試、步進電機電氣控制系統安裝與調試、伺服電機電氣控制系統安裝與調試、工業網絡電氣控制系統安裝與調試、成套柜電氣控制系統設計與安裝調試。項目內容遵循從單項到綜合，從簡單到復雜的順序，教師指導的工作量逐步降低，學生獨立操作的能力逐步提高，從而不斷提升學生的專業能力和職業能力。2.3教學方法。根據學習內容特點，結合職業教育規律,采取行動導向的教學方法，按照工作過程的六步驟：資訊、決策、計劃、實施、檢查、評價來進行。教學過程由教師和學生共同按照工作任務來引導，學生在親自參與的實踐中掌握技能，學習專業知識，從而構建屬于自己的經驗，知識和能力體系[3]。2.4組織與實施。采用小組教學組織模式，將“5S”活動貫穿整個學習過程中，注重團隊合作、溝通協調能力、組織能力等職業素質的綜合培養。教學實施前教師可根據項目任務要求按照工廠工作過程設計準備相應的資料，如工作任務單、計劃單、物料單、實施單、檢查單等。以任務二，變頻器電氣控制系統安裝與調試的一個子項目變頻器多段調速任務（恒壓供水系統設計）為例說明教學組織方案，工作過程以及教學組織形式如表1所示。2.5考核與評價。成績由結果評價和過程評價結合組成，項目完成情況占50%，組間互評成績占20%，教師評定占30%。考核的重點是學生掌握相關知識點的熟練程度，電氣安裝調試的技能水平，以及整個工作過程中體現出的小組協助精神和團隊合作意識等職業素養[4]。

3結束語

采用虛擬工廠教學模式，以典型工作任務為教學內容，按照企業生產工作流程組織教學，使學生在企業生產氛圍下學習專業知識、專業技能，不斷養成職業素質。通過這種形式，不僅可以彌補高職院校實訓條件不足的問題，還可以促進教學內容與工作內容的對接。逐步實現校園學習環境與企業生產現場的融合，為創建真正意義上的教學工廠、生產型實訓基地打下基礎?；谔摂M工廠教學模式的課程教學設計還需要在實踐中不斷完善，從項目任務內容的提煉到教學方法的改進，是高職教育教學模式的一種有益探索。

參考文獻：

[1]鄧林興,王核心,賀致鎖,等.高職機械類生產實訓管理模式的探討[J].裝備制造技術,2013(3):225-226.

[2]劉煒.《機電設備安裝與調試》理實一體化課程教學設計[J].經貿實踐,2015(10):313.

[3]夏德洲,夏東雨.基于行動導向的高職計算機類專業課程教學研究:以辦公設備使用與維護課程為例[J].湖北工業職業技術學院學報,2016,29(4):94-97.

[4]黃戈里.Q系列PLC的CC-Link通信控制的編程實現方法:以《現代電氣控制系統安裝與調試》競賽項目為例[J].電工技術,2019(12):6-8.

作者:戴劍 單位:武昌職業學院