PLC课程的项目教学设计与实践

第2期常州轻工职业技术学院学报2009年6月ChangzhouInstituteofLightIndustryTechnoloy-18-PLC课程的项目教学设计与实践姚庆文丁辉（江苏常州轻工职业技术学院江苏常州213164）〔摘要〕项目教学强调以工作任务为依托组织教学内容，以学生为主体开展教学活动。本文探讨了教学项目的设计理念、教学方案与教学组织，经过实际实施，提出了项目教学要围绕专业需求、注重企业应用实例、关注国家职业资格标准、培养学生综合职业能力、推行综合性评价方法、同步建设课程资源和进行教学单元设计等观点，力保在课程建设与教学改革中取得突破。〔关键词〕项目教学PLC双证融通教学单元设计精品课程一、引言近两年，不少高职院校纷纷借鉴先进国家的教学理念，按照工作过程系统化的设计思路，设计项目课程，推广项目教学法，在职业教育中取得了积极的成果，并得到不断的完善和发展。我院PLC课程从2007年起尝试项目教学，结合学院的“双证融通，产学合作”创新人才培养模式，以工程设备为载体，设计课程的教学项目，完成了课程标准、典型教学单元设计、项目教学法教案、多媒体课件、校本项目教材、课程网站、双师队伍、实验实训基地等课程资源的建设，研究并实践了“六步”项目教学法和过程性考核。二、项目教学的设计理念“项目教学”是以实践为导向、师生共同实施一个完整的项目工作而进行的教学活动。其实质是选用可以动手的工程实例项目为平台，为学生创建学习情景，学生通过对实际项目的认识、了解与动手完成，学习并掌握相关的理论知识和实践技能。我院在进行PLC课程的项目教学设计时贯彻了如下理念：1、围绕专业需求，明确教学目标我院的PLC课程主要面向机电一体化技术专业和电气自动化技术专业，根据专业需求，主要培养面向制造业，具有良好的职业道德和创新精神，掌握本专业的技术知识，具备相应实践技能以及较强的实际工作能力，熟练掌握自动生产线等典型机电设备的安装调试、运行维护与技术改造等专业技能，并取得中级“维修电工”职业资格证书，面向生产第一线需要的高素质高技能人才。经过调研，我院PLC课程所服务的专业、行业对学生的相关要求主要体现在：应该掌握自动线中电磁阀、传感器、气缸、机械手、机械零部件等典型器件的安装与调试技能；能绘制并连接PLC的I/O接线，能使用基本指令、SFC、功能指令编写PLC控制典型自动设备正常工作的程序；能设计I/O口通讯程序对多台PLC控制的设备进行联合控制；能用PLC控制自动设备中的变频器、步进电动机和伺服电动机；具备较强姚庆文（1967-），男，郑州轻工业学院毕业，副教授，高级工程师。丁辉（1969-），女，天津轻工业学院毕业，副教授。PLC课程的项目教学设计与实践-19-的核心能力（主要指职业道德、创新意识、团队协作、交流表达、数字应用、自我提高、信息处理、解决问题以及外语应用等）。以此为依据，再遵循针对性、实用性、应用性原则，来整合、序化教学项目。2、校企联合，设计教学项目通过下企业调研、走访一线工程师，与企业专家共同分析员工从事某个岗位所需的人才素质、知识与能力要求，明确学生与岗位要求的差距，收集企业中典型PLC控制的自动设备实例，指导课程的项目设计。我院主要收集了高架立体仓库、啤酒灌装线和塑料加工设备等典型企业案例，结合THJDAL-2型教学自动线，以企业中PLC控制的典型设备为载体，校企合作设计系统的教学项目，通过项目教学全面提升学生的知识、技能、职业素养等综合能力。3、双证融通，强化职业技能和核心能力训练项目教学的内容应该与国家职业资格标准相融通，使学生学完课程后具备获取相应职业资格证书的能力。我们在设计项目教学时，参照了“高级维修电工”（PLC部分）和“可编程控制系统设计员”的国家职业资格要求，以工作过程为导向设计学习情景，建立工作任务与知识、技能的联系，增强学生的直观体验，激发学生的学习兴趣，注重学生综合职业技能的提高。通过资讯（教师布置工程项目任务、学生收集资料）→决策（师生共同分析案例、讨论解决方案）→计划（设计工作过程、确定工作步骤、拟定检查与评价标准）→实施（学生完成工作任务、共同分析并解决问题）→检查（工作完成后学生按照评价标准自检）→评估（学生演示并介绍完成过程，教师检查并提出建议）等六个环节组织教学，全面培养学生的特定职业技能与核心能力。4、改革评价方法，激发学生学习的主动性和积极性作为项目教学的评价方法，不仅要关注学生的学习结果，更应该关注完成学习任务的全过程，注重过程评价，做到形成性评价与终结性评价相结合，定性评价与定量评价相结合，并更多地关注学生自身的发展，激发学生潜在的学习动力。我们的课业评价方案改变了以知识积累和考试为主的终结性评价方式，实施了“知识、能力、素质”三位一体的综合评价。成绩评定由三部分组成：平时成绩主要考核主要包括课堂提问、讨论、练习、作业、研究性习题等；过程性考核主要依据学生在教学项目完成过程中的资料收集、方案计划、实施过程、实施结果、团队合作、工作态度等情况打分，在每个项目的训练中，要求学生按照评分标准自检、互检、教师检，增加了学生间的相互评价，从而保证公平、公正地评价学生的学习；期末综合考核依据学生完成考核项目的设计与操作结果综合评定成，充分调动了学生学习的主动性、积极性。三、项目教学方案1、教学项目内容教学项目按照入门、深入和精通三个层次设计，共七个教学项目，每个项目下设若干子项目，各专业根据不同的需要选择相应的级别，级别A适用于电类专业，内容涵盖高级维修电工对PLC控制方面的要求，学生经必要的强化训练后可以参加全国大学生“自动线安装与调试”技能大赛，104学时；级别B适用于近电类专业，92学时；级别C供非电类专业选修，30学时，见表1。PLC课程的项目教学设计与实践-20-双师队伍、企业专实施项目教学软件资源硬件资源PLC专业教自动线实训校外实训基PLC综合实验多媒体课件教案等资源课程网站测试题库开放实验管理表1教学项目内容层次编号项目名称级别A级别B级别C一自动线及其控制的认识√√√入门二自动线供料站的调试与维护√√√三自动线加工站的调试与维护√√△四自动线装配站的调试与维护√△△五自动线分拣站的调试与维护√△△深入六自动线搬运站的调试与维护√△△精通七自动线整机安装与维护√√注：√--全部要求△—部分要求2、教学资源建设教学资源的设计从硬件和软件两个方面保证项目教学的正常实施，见图1。硬件资源包括有4条教学用自动线及配套电脑的自动线实训室1个；配有64台电脑和GX软件、64台PLC以及实验板等设备，可满足仿真教学和多媒体电化教学的PLC专业教室2个；配有20个高级电控柜（柜内含电脑、PLC、变频器、触摸屏、伺服电机、继电器等器件）的PLC综合实验室1个；可用于学生参观与现场教学的校外实训基地12个；软件资源包括配套的多媒体课件、校本教材、课程标准、电子教案、项目测试题库、自动线图片与视频资料等，全部软件资料在课程网站公开，便于学生自主学习。为了保证教学质量，我们还通过派教师下企业锻炼、从企业聘请技术人员授课等多种手段培养双师队伍，实行开放实验管理，学生在课外可以经预约到实验室自主学习。图1项目教学的教学资源PLC课程的项目教学设计与实践-21-3、教学单元设计以能够体现完整工作过程的子项目为1个教学单元，从单元教学目标、内容与过程设计、教学方法与教学模式设计、教学情境创设、课业评价方案、课程资源等方面进行单元设计。以项目二为例，共有2个子项目：子项目1----推料气缸的运动控制，子项目2----供料站的自动控制及调试维护。子项目1安排2课时，要求能通过PLC使推料电磁阀动作，能编写简单的PLC的N:N通信程序，直接在PLC专业教室授课，第一步老师布置任务并讲解、分析必要的相关知识；第二步师生讨论并制定实施方案（以教师为主）；第三步学生按计划进行项目的实施，教师指导示范；第四步教师对实施的结果进行简单的检查及点评。考虑到时间紧，PLC程序等由教师直接给出，共同讨论消化，以教师讲解示范、学生模仿实施为主。子项目2安排6学时，分3次实施，前2次在专业教室授课，完成企业案例引入、程序编写方法等前期准备与仿真练习，第3次在自动线实训室授课，单元设计框架见表2。表2项目二子项目2单元设计框架教学过程教学内容教师活动学生活动时间分配项目任务1．分析并连接推料气缸的气动回路及PLC的I/O回路2．调整传感器的合理位置及设定3．编程控制供料站按要求动作4．供料站的机电故障排除练习讲解指导分组听讲记录接受任务30分资讯问题探究1.企业实例引入2.推料气缸的气动回路如何连接3.PLC的I/O如何接线4.传感器的位置如何调整及设定5.如何编程控制供料站按要求动作6.供料站常见机电故障如何排除对相关知识进行讲解听讲讨论60分决策制定项目实施方案查找资料小组讨论课外计划项目实施分工、检查标准、初步时间分配查找资料小组讨论课外研讨优化研讨并优化项目实施方案及编程思路检查评价学生决策与计划的准备情况汇报、讨论、优化方案20分实施1编程控制供料站按要求动作，仿真练习并调试指导操作70分实施2连接推料气缸的气动回路及PLC的I/O回路，调整传感器的合理位置及设定，从电脑拷入调试过的PLC控制程序控制供料站工作，供料站的机电故障排除练习指导操作70分检查根据标准交叉检查实施结果指导、观察自评与小组互评10分评估归纳总结组织汇报、点评，布置作业小组汇报10分PLC课程的项目教学设计与实践-22-四、项目教学的实施1、教学方法与手段综合应用任务驱动法、项目导向法、一体化教学法、示范教学法、相互交流教学法、自主学习法等多种教学法，突出任务驱动，培养创新能力。以项目为基础，通过任务驱动使学生先感性后认知，激发学生潜在的学习动力，围绕完成任务中出现的问题、难题进行理论知识的学习，引导学生综合运用所学的知识和技能，进行工作任务的策划与设计、实施和评价，训练学生有序的工作方法，培养学生的工作能力。项目实施中鼓励学生有一定的创新发挥，通过分析和解决完成任务中的创新要求，培养学生创新思维和创新能力。另外，为了给学生更多的动手动脑机会，长期提供开放实验室和创新实验室，让学生不仅可以对课堂上的内容进行加深与巩固，还可以做课外的小课题，如让学生参与教师的科研工作，开展科技创新活动，使学生可以有更多的时间进行实践训练，从而确保学生经过培训后掌握课程所要求的职业技术能力，进一步提高学生的实践能力和创新能力。教学手段上，通过制作多媒体课件、利用GX软件仿真、PLC及高级电控柜模拟训练、自动线实操训练，结合企业参观及现场教学多种教学手段组织教学。同时充分利用网络课程，构筑网络学习交流平台，实现网上教学、网上练习和网上答疑及在线练习与考核，全面推行六步项目教学。2、教学组织每个教学单元均设计有明确的学习任务，将学生分成若干学习小组，创造各种条件和形式，鼓励他们运用口头、书面、讨论、研讨等多种方式进行交流，在项目实施工程中，引导学生通过收集资料与讨论拟定工作方案，鼓励学生合作完成工作任务，使每一个人都能参与小组工作，培养学生的协作精神。关注学生经历探究过程积累操作技能、经验知识和科学知识，获得知识、能力、素质的全面提高。另外，利用双修日集中安排学生到企业现场教学，增加学生的感性认识。五、结束语我院PLC课程在项目教学的实施中，以企业典型设备为载体、参考国家职业资格标准设计教学项目，以情境教学为主，任务驱动，按职业活动顺序的每一个过程环节来传授相关的技术知识和专业技能，实现操作技能和理论知识的有机整合，教师在整个教学行动过程中，扮演着一个组织者、协调人的角色，勤于提供咨询、帮助，注重学生岗位的职业能力和职业习惯的养成。经过努力，在课程建设与教学改革中取得了一定的突破，相关课程“自动线的安装调试及维护”2008年被评为院级精品课程，并获得学院教学单元设计一等奖。参考文献[1]周大农，戚亚光，吴亚萍.高职院校层面实施职业资格证书制度的方略[J].中国职业技术教育，2008，（21）：4-6.[2]姜大源.职业教育的教学方法论[J].中国职业技术教育，2007，