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一台蛋糕机引发的教学改革思考
发布时间:2019-12-04 点击: 发布:《教育教学论坛》杂志社
一台蛋糕机引发的教学改革思考
吴孜越 吴建雅 郑君涛 刘洋 王冰 石锦洋 王中豪
(河南科技大学机电工程学院 河南洛阳 471000)
摘要:我国高校普遍存在重理论、轻实践,重知识传授、轻能力培养,创新氛围不浓的现象,实践环节不少,但没有为学生的能力提升提供有力的支持和保障,使得实践环节、实践时段和实践内容等设计方面,或者与工程实际脱节、或者缺少启发性和创新性,本文依据河南科技大学机电工程学院联合固高科技(深圳)有限公司联合开办的“固高模式”培训方式的运动控制创工场,以学生的动、学结合的实践形式取得的成效,阐述新工科教学改革的意义。
关键词固高模式,蛋糕机,教学改革,新工科    教育教学论坛
Thinking about the Teaching Reform Caused by a Cake Machine
Wu Ziyue WuJianya Zheng Juntao Liu Yang Wang Bing Shi Jinyang Wang Zhonghao
(Henan University of Science and Technology Institute of Mechanical and Electrical Engineering henanluoyang 471000)
Abstract: China's universities and colleges generally emphasize theory,practice,knowledge transfer,ability cultivation,innovation atmosphere is not strong phenomenon, many practical links, but did not provide strong support and security for the improvement of students 'ability.The design aspects,such as the practice link,the practice period, and the practice content,are either out of touch with the actual project,or lack enlightenment and innovation.This article originated from the movement control workshop of the"GOOGOLTECH model"training method jointly set up by According to Henan University of Science and Technology Institute of Mechanical and Electrical Engineering with GOOGOLTECH technology(Shenzhen) Co.,Ltd.,and explained the significance of the new engineering teaching reform with the results obtained by students'practice form.
Key words:GOOGOLTECH model,cake machine,teaching reform,new engineering department
引言
由于受传统教育观念和教学模式的影响,我们的大学教育更重于知识传授,轻于能力培养,往往将知识的传授置于教学的中心位置。注重理论教学,轻视实践教学,忽视学生工程实践能力及创新能力的培养,教学的主体与客体颠倒。[1]。
1项目引入
工科学生未来需面向社会、面向企业,如何培养学生用自己的专业知识和创新性思维,完成一个项目?把项目作为贯穿始终的教学载体,每位学生从开始就有明确的创造目标,这种教学模式有效实用提升学生能力的可推广可复制的应用模式。
蛋糕机便是我们选择的项目载体。蛋糕机的动作要求具有一定连贯性,有一定的市场价值,因此,我们将这台蛋糕机作为学生的项目。首先学生要确定分析蛋糕加工工艺;其次完成蛋糕机的机械设计,设计要求将所学的机械原理的知识尽可能多的合理融入项目中,达到学而致用;第三完成蛋糕机的加工制作,这一步有很大挑战性,一方面集体讨论、并设计出零件图,一方面自己联系厂家,沟通加工工艺,这是提高学生工程基本素质的重要手段;第四控制器的合理选择及电控设计,提升学生的动手能力和自学能力;第五完成蛋糕机加工的控制程序设计,完成一台全自动蛋糕机的制作[2-3]。从无到有的设计制作,激发了学生学习兴趣和热情。
2、项目实施
2.1 制定合理加工工艺.首先通过查询资料,了解蛋糕烤焙流程,自己分析总结出主要工艺。主要的生产工艺有:下料、翻模、定位、打标、脱模、回膜、推膜等组成。下料:对蛋糕模具注入主料和芯料;翻模:实现翻面烘烤;定位:保证打花的准确性;打花:实现多种花型的加工;脱模:保证蛋糕加工完成离开磨具;回模:保证加工磨具的再利用;推模:使模具能在初始的正确位置上。
2.2 完成蛋糕机的设计制作
 
图1全自动蛋糕机设计
1)下料设计.下料机构采用步进电机带动凸轮轴控制,凸轮轴上安装升角相差1200的三个平面凸轮做匀速转动,凸轮上的顶杆做往复运动控制面料的吸进与压出,单向阀的单项导通性能可以确保每次压出的面料体积一定,不产生面料泄露现象。
凸轮采用作图法设计,速度和加速度分析采用Solidworks进行仿真判断。
2)推模设计.推模机构由凸轮、推钩、齿轮齿条、电机、推杆等组成。控制凸轮转动推动齿条带动齿轮转动。凸轮合理的推程、回程时间,使结构紧凑。
3)打标设计.打标机构由步进电机带动标头控制槽轮继而带动标头转动,上下运动通过圆柱凸轮实现。
4)翻模设计.翻模机构采用电机带动直角托板及电磁剪刀机械手,用电磁铁的通断控制机械手的张合,完成蛋糕模的抓取与松开动作。
5)定位与脱模设计.定位脱模动作由电机通过不完全齿带动齿轮转动900,齿轮带动不同的间歇实现定位头和脱模头的工作步调。
6)搭建控制硬件平台,图2为电控系统,采用固高GUC控制器搭建硬件平台,包括开关电源、空气开关、雷塞步进电机、继电器、端子板等。
   
图2电控设计
7)系统软件设计
 
图3可视化界面设计,蛋糕机的控制部分包括四个主要界面,分别是IO界面,调试界面,参数界面,控制系统。IO界面主要功能是在蛋糕机运行过程中检测各个运动过程是否正常。项目完成效果,通过几次迭代升级,蛋糕机不但实现了自动化,还推上了云端,实现了无人值守,排产规划,APP下单等功能,获授权发明专利一项,实用新型专利两项;获第十三届挑战杯河南省大学生课外学术科技作品竞赛金奖,获2017年“建行杯”互联网+大学生创新创业大赛河南赛区一等奖。
4、总结
新工科课程的改革,都需要实践来印证。教学实践和人才培养都需要于社会需求紧密结合,这也是工科教育改革的出发点和立足点。
1)通过项目设计,将自己的知识的学以致用,融会贯通,为将来的生产实践应用奠定基础;
2)提升了动手能力和自我学习能力:加工过程是艰难的,零件图时常不合格,单件小件活生产没人愿意接单,经常需要自己来加工,可用的设备陈旧,加工前要先修设备等等,实践使学生们在有限的条件创造出无限的可能。
3)培养了同学沟通协作能力,建立了团队意识:
在合作完成一个项目时,需要团队中的每个人即发挥自己的特长,也听得进他人不同意见,工程实践没有对错之分,只有不断改进和提高。
4)树立工程意识:项目完成的过程中建立完善的工程意识,每个环节都是如此,使同学们对于工程设计的严谨和专业有了新的认识。
5)大赛可以作为学生积极参与项目实践的催化剂,也是项目检验的试金石,多听取专家评委的指导性意见,使我们不断改进、革新、进步。
参考文献
[1]徐静.新时代高等教育综合改革的发展逻辑[J].黑龙江高教研究, 2018(10): 48-51
[2]伯阳.用微型蛋糕机生产小蛋糕[J].沿海企业与科技,2004,(10):39.
[3]正生.无电式微型蛋糕机[J].适用技术市场,2001,(06):56.
基金项目1)国家自然科学基金(51375230);2)河南省教学改革基金项目(2017SJGLX283);3)教育部产学项目(201702026024);教育部产学项目(201702026024);教育部产学项目(201702026025);河南科技大学研究生教改项目(2017YJG-011)。
作者简介:吴孜越(1960-),女,上海市,汉,副教授,研究方向:运动控制技术、先进制造技术等。
收稿日期:2018-12-26