PLC課程的項目教學設計與實踐

姚慶文 丁 輝

摘要:通過探討PLC課程教學項目的設計理念、教學方案與教學組織,文章提出了項目教學要圍繞專業需求,注重企業應用實例,關注國家職業資格標準,培養學生綜合職業能力,推行綜合性評價方法,同步建設課程資源并進行教學單元設計等觀點。

關鍵詞:PLC課程;項目教學;設計;實踐

近兩年,很多高職院校紛紛借鑒先進國家的教學理念,按照工作過程系統化的思路,設計項目課程,推廣項目教學法,在職業教育中取得了積極的成果,并得到不斷完善和發展。

常州輕工職業技術學院從2007年起嘗試PLC課程采用項目教學,結合“雙證融通,產學合作”的創新人才培養模式,以工程設備為載體,設計課程教學項目,完成了課程標準、典型教學單元設計、項目教學法教案、多媒體課件、校本項目教材、課程網站、“雙師型”教師隊伍、實驗實訓基地等課程資源的建設,研究并實踐了“六步項目教學法”和過程性考核。

項目教學的設計理念

項目教學是以實踐為導向,師生為共同實施一個完整的項目工作而進行的教學活動。其實質是以可操作的工程實例項目為平臺,為學生創建學習情境,學生通過對實際項目的認識、了解與操作,學習并掌握相關的理論知識和實踐技能。

圍繞專業需求明確教學目標PLC課程主要面向機電一體化技術專業和電氣自動化技術專業。根據專業需求,主要培養面向制造業,具有良好的職業道德和創新精神,掌握本專業技術知識,具備相應實踐技能和較強實際工作能力,熟練掌握典型機電設備的安裝調試、運行維護與技術改造等技能,并取得中級“維修電工”職業資格證書,面向生產第一線的高素質高技能人才。具體體現在:掌握自動線中電磁閥、傳感器、氣缸、機械手、機械零部件等典型器件的安裝與調試技能;能繪制并連接PLC的I/O接線,能使用基本指令、SFC、功能指令編寫PLC控制典型自動設備正常工作的程序;能設計I/O口通訊程序,對多臺PLC控制設備進行聯合控制;能用PLC控制自動設備中的變頻器、步進電動機和伺服電動機;具備較強的核心能力,如職業道德、創新意識、團隊協作、交流表達、數字應用、信息處理、解決問題等。

校企聯合設計教學項目 通過下企業調研,走訪一線工程師,與企業專家共同分析崗位所需的人才素質、知識與能力要求,明確學生與崗位要求的差距,收集企業典型PLC控制的自動設備實例,指導課程的項目設計。學院收集了高架立體倉庫、啤酒灌裝線和塑料加工設備等典型企業案例。結合THJDAL-2型教學自動線,以企業PLC控制的典型設備為載體,校企合作設計系統的教學項目,全面提升學生的知識、技能、職業素質等綜合能力。

“雙證”融通強化職業技能和核心能力訓練項目教學內容與國家職業資格標準相融通,使學生學完課程后,具備獲取相應職業資格證書的能力。參照“高級維修電工”(PLC部分)和“可編程控制系統設計員”的國家職業資格要求,以工作過程為導向設計學習情境,加強工作任務與知識、技能的聯系,注重學生綜合職業技能的提高。通過資訊(教師布置工程項目任務,學生收集資料)→決策(師生共同分析案例,討論解決方案)→計劃(設計工作過程,確定工作步驟,擬定檢查與評價標準)→實施(學生完成工作任務,共同分析并解決問題)→檢查(工作完成后學生按照評價標準自檢)→評估(學生演示并介紹完成過程,教師檢查并提出建議)等六個環節組織教學,全面培養學生的職業技能與核心能力。

改革評價方法激發學習的主動性項目教學不僅要關注學生的學習結果,更應該注重過程評價,做到形成性評價與終結性評價相結合,定性評價與定量評價相結合,更多地關注學生自身的發展,激發學生潛在的學習動力。學院采用知識、能力、素質“三位一體”的綜合評價方法。測評成績由三部分組成:平時成績,主要包括課堂提問、討論、練習、作業、研究性習題等;過程性考核,主要依據學生在教學項目完成過程中資料收集、方案計劃、實施過程、實施結果、團隊合作、工作態度等情況,在每個項目的訓練中,按照評分標準采取學生自檢、互檢、教師檢查相結合;期末綜合考核,依據學生完成考核項目的設計與操作結果綜合評定成績,充分調動學生學習的積極性和主動性。

項目教學方案

教學內容 教學項目按照入門、深入和精通三個層次設計,共七個教學項目,每個項目下設若干子項目,各專業根據不同的需要選擇相應的級別,級別A適用于電類專業,內容涵蓋高級維修電工對PLC控制的要求,學生經過必要的強化訓練可以參加全國大學生“自動線安裝與調試”技能大賽,104學時;級別B適用于近電類專業,92學時;級別C供非電類專業選修,30學時,如表1所示(√為全部要求,△為部分要求)。

教學資源建設教學資源的設計包括硬件和軟件兩個方面,如圖1所示。硬件資源包括:有4條教學用自動線及配套電腦的自動線實訓室1個;配有64臺電腦及GX軟件、64臺PLC及實驗板等設備,可滿足仿真教學和多媒體電化教學的PLC專業教室2個;配有20個高級電控柜(柜內含電腦、PLC、變頻器、觸摸屏、伺服電機、繼電器等器件)的PLC綜合實驗室1個;可用于學生參觀與現場教學的校外實訓基地12個。軟件資源包括:配套的多媒體課件、校本教材、課程標準、電子教案、項目測試題庫、自動線圖片與視頻資料等。全部軟件資料在課程網站公開,并實行開放實驗管理,便于學生自主學習。同時,采用選派教師到企業鍛煉,從企業聘請技術人員授課等多種手段,培養“雙師型”教師隊伍。

教學單元設計 以能夠體現完整工作過程的子項目為一個教學單元。從單元教學目標、內容與過程設計、教學方法與教學模式設計、教學情境創設、課業評價方案、課程資源等方面進行單元設計。以項目二“自動線供料站的調試與維護”為例,共有2個子項目:子項目1——推料氣缸的運動控制,子項目2——供料站的自動控制及調試維護。子項目1安排2課時,在PLC專業教室授課,要求能通過PLC使推料電磁閥動作,能編寫簡單PLC的N︰N通信程序。第一步,教師布置任務并講解、分析相關知識;第二步,師生討論并制定實施方案;第三步,學生按計劃進行項目實施,教師指導示范;第四步,教師對實施的結果進行檢查及點評。PLC程序等由教師直接給出,以教師講解示范、學生模仿實施為主。子項目2安排6學時,分3次實施,前2次在專業教室授課,完成企業案例、程序編寫方法等前期準備與仿真練習,第3次在自動線實訓室授課,單元設計框架如表2所示。

項目教學的實施

教學方法與手段綜合應用任務驅動法、項目導向法、一體化教學法、示范教學法、交流教學法、自主學習法等多種教學方法,突出任務驅動,培養創新能力。以項目為基礎,通過任務驅動使學生先感性后認知,激發潛在的學習動力。圍繞完成任務過程中出現的問題進行理論知識教學,引導學生綜合運用所學知識和技能,進行工作任務的策劃與設計、實施和評價,培養學生的工作能力和創新能力。讓學生參與教師的科研工作,開展科技創新活動,使學生可以有更多的時間進行實踐訓練,進一步提高學生的實踐能力。通過制作多媒體課件,利用GX軟件仿真,PLC及高級電控柜模擬訓練,自動線實操訓練,結合企業參觀及現場教學等多種教學手段組織教學。同時,構筑網絡學習交流平臺,實現網上教學、網上練習、網上答疑和網上考核,全面推行項目教學。

教學組織每個教學單元均設計明確的學習任務,將學生分成若干學習小組,鼓勵他們以多種方式進行交流。在項目實施過程中,引導每個學生參與小組工作,培養他們的協作精神。利用雙休日集中安排學生到企業進行現場教學,增加學生的感性認識。

常州輕工職業技術學院PLC課程在項目教學的實施中,以企業典型設備為載體,參考國家職業資格標準,以情境教學為主,采用任務驅動,按職業活動的每一個環節傳授相關的技術知識和專業技能,實現了操作技能與理論知識的有機整合,注重對學生崗位職業能力和職業習慣的培養。經過努力,在課程建設與教學改革中取得了一定的突破。2008年,《自動線的安裝調試及維護》被評為院級精品課程,并獲得學院教學單元設計一等獎。

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作者簡介:

姚慶文(1967—),男,江蘇常州輕工職業技術學院副教授,高級工程師,研究方向為電氣自動化。

丁輝(1969—),女,江蘇常州輕工職業技術學院副教授,研究方向為計算機控制。