關于高職課程的項目化教學設計*——以《機床電氣控制系統的設計與安裝調試》為例

張安潔

（臺州職業技術學院 浙江 臺州 318000）

學生學習目標不明確、學習興趣不濃厚是一直阻礙職業教育發展的重要因素。近幾年來，在全國高職院校中掀起了教學改革的浪潮，各個高職院校從不同的視角，切入適合自己的改革主題，紛紛加快改革步伐。在教學改革實施中，項目化教學的教學方法備受推崇。項目化教學的主要思想是鼓勵學生面對專業知識和崗位能力所構建的目標，產生一種創造激情和價值實現欲望，使學生能夠在一種企業生產環境或情境下，按照企業產品制造的工作模式，完成學習和訓練任務。它強調以學生為主體，以教師為指導，以具體的工作任務為載體，將理論與實踐有機結合，使學生在完成任務的過程中掌握知識和技能。項目化教學通過提出一些引導性的問題，能夠讓學生進行自主學習，引導學生掌握完成項目必須理解的知識，并在實施項目的過程中設立考核制度，讓學生在參與整個項目的過程中充分發掘創造潛能，更有效地調動學生的積極性。筆者擬以高職機電一體化專業為背景，探討項目教學法的形式，對該專業中的主要課程 《機床電氣控制系統的設計與安裝調試》進行項目化教學設計。

課程設計的理念與思路

課程改革整體理念 根據學校的辦學理念和人才培養目標定位，基于課程體系和教學改革的總體思想，在教育專家指導、廣泛調研、多次討論的基礎上，以專業的發展趨勢及企業的人才需求為依據，結合機電一體化專業培養計劃，從培養學生綜合分析能力和職業能力出發，提出課程體系和教學模式改革的基本理念：以學生綜合職業能力養成和職業生涯可持續發展能力為導向，明確課程目標；以典型的工作任務、項目、工作過程為線索，確定課程結構；以崗位職業素質、崗位核心技能為主線，確定課程內容；以工作項目為載體，設計教學組織形式，將企業對員工的職業素質要求融入課程，并貫穿人才培養全過程；改革教學方法和手段，深入開展項目教學，以工作任務為導向，真正實現“教學做”合一。

課程設計理念 本課程的設計理念主要有以下幾點：（1）以培養職業崗位能力和素質為課程目標；（2）基于機電產品安裝調試及設計人員崗位分析和具體工作過程，選取典型的工作任務為教學載體；（3）以學生為主體，以教師為指導，按照人的認知規律和從技能到技術知識的架構，從簡單到復雜逐步遞進，構建工作過程系統化的《機床電氣控制系統的設計與安裝調試》課程教學體系。

課程設計思路 本課程是在企業調研與學校組織的專家訪談會的基礎上形成的機電一體化專業核心課程之一。為了課程建設的順利開展，教研組人員對機電類企業的就業崗位做了問卷調查，并參觀了企業的典型機電一體化產品，了解了企業的人才需求情況、企業的工作過程以及要求機電專業畢業生必須具備的專業能力。另外，考慮到理論知識的覆蓋面，對學科知識體系的內容進行了分析和重構，最后形成典型的教學項目。本課程的設計思路如圖1所示。

圖1 課程設計思路圖

教學目標設計

通過學習該課程，學生能夠使用三相異步電機、直流電機、步進電機、伺服電機等工業常用電機，能維護普通機床的電氣控制線路，并能綜合運用PLC、傳感器、變頻器、觸摸屏等電器設備設計機床、工業機械手等常用機電產品的控制系統。具體的能力目標與知識目標如下。

能力目標 能力目標主要有以下幾點：（1）能進行電動機及其常用電器元件的接線及其選型；（2）能繪制電氣控制電路的原理圖和接線圖；（3）能進行繼電器—接觸器控制線路的安裝與調試；（4）能根據電氣控制需要，選擇PLC的型號及相應的輸入、輸出端子并正確接線；（5）能利用PLC編程軟件進行程序的編寫、傳輸與調試；（6）能完成變頻器輸入輸出端子與控制端子的接線、參數設置、面板控制與調試；（7）能夠使用觸摸屏進行接線、參數設置與界面設計；（8）能分析并排除電氣控制電路中的常見故障，并能改造、設計常用機床的PLC控制系統；（9）能夠使用繼電器、接觸器、PLC及擴展模塊、變頻器、觸摸屏等設計較綜合的控制系統。

知識目標 （1）理解常用電機的機械結構與工作原理；（2）掌握常用低壓控制電器如繼電器、接觸器等的動作原理、圖形和文字符號畫法；（3）掌握繼電器、接觸器控制系統的設計原則、步驟及技巧；（4）了解PLC的種類、主要功能、基本原理及其接口電路的工作原理；（5）掌握常用PLC的基本指令及應用；（6）理解變頻器、伺服電機、觸摸屏、傳感器等常用電器設備的原理；（7）掌握PLC綜合應用系統設計的基本原則、步驟和方法。

教學項目設計

項目的確定是項目教學法成功的關鍵。在明確課程教學設計理念與思路的前提下，項目的選取需要把握以下幾個原則：（1）項目的設計要有可行性。設計學生易理解、感興趣的項目，如三相異步電機的正反轉等，這樣才能更好地激發學生的學習興趣，引導學生進行自主學習，收到事半功倍的效果。（2）設計的項目難度要循序漸進。在明確的教學目標指導下，綜合考慮項目的統籌設置、項目間的聯系和層次遞進。開始時的項目難度不能過高，難度過高會使大部分學生難以理解和接受，不僅收不到預期的教學效果，還會導致學生對后續內容的學習望而生畏。從簡到難逐步遞進的方式能較好地激發學生的學習熱情和積極性。（3）項目的設計要有綜合應用性和創新性。項目的選擇要以教學內容為依據，既要與書本知識緊密結合，又要能夠充分體現企業的工程實際情況，還要有一定的創新空間，使學生既能運用學過的知識，又可以創造發揮，對新舊知識融會貫通，更能提高學生舉一反三的綜合應用能力和項目開發實踐能力。

本課程有6個教學項目，25個任務，總共108個學時。其中，前4個項目為基礎性項目，后2個項目為提高性項目。其中的“多線切割機電氣控制系統的設計與安裝調試”為校企合作開發的教學項目。該項目是本課程的亮點，具備了一般項目所沒有的綜合性，該項目涉及電機拖動技術、繼電器—接觸器控制技術、PLC控制技術、伺服控制技術、傳感器應用技術等專業知識，從而可體現項目的工程實際。課程的具體項目和任務名稱如下：

項目一 三相異步電機控制電路的安裝與調試，具體分為5個任務：（1）三相異步電機點動控制電路的安裝與調試；（2）三相異步電機長動控制電路的安裝與調試；（3）三相異步電機正反轉控制電路的安裝與調試；（4）兩臺電機順序控制電路的安裝與調試；（5）運用變頻器控制變頻調速電機的正反轉及轉速。

項目二 CA6140型車床電氣控制系統的安裝與調試，具體分為2個任務：（1）CA6140型車床電氣控制原理分析；（2）CA6140型車床電氣控制系統的安裝與調試。

項目三 PLC基礎控制裝置的安裝與調試，具體分為4個任務：（1）用PLC控制指示燈的亮滅及閃爍；（2）三相異步電機啟停與正反轉PLC控制裝置的安裝與調試；（3）運料小車自動往返控制裝置的安裝與調試；（4）簡易定時報警器的設計安裝與調試。

項目四 普通機床控制系統的PLC改造設計安裝與調試，具體分為2個任務：（1）CA6140型車床控制系統的PLC改造設計安裝與調試；（2）Z3040型搖臂鉆床控制系統的PLC改造設計安裝與調試。

項目五 工業機械手PLC控制系統的設計安裝與調試，具體分為2個任務：（1）工業機械手PLC控制過程分析；（2）工業機械手PLC控制系統的設計安裝與調試。

項目六 多線切割機電氣控制系統的設計安裝與調試，具體分為10個任務：（1）模擬量輸入、輸出模塊的使用與仿真；（2）運用PLC及模擬量擴展模塊控制伺服電機的轉速；（3）人機界面HMI觸摸屏的參數設置與界面設計；（4）運用PLC及觸摸屏實時控制電機；（5）綜合應用觸摸屏、PLC及模擬量擴展模塊控制伺服電機的正反轉及轉速；（6）旋轉編碼器的脈沖計數裝置的設計安裝與調試；（7）步進電機的正反轉及轉速控制裝置的設計安裝與調試；（8）切割機鋼線張力測量裝置的設計安裝與調試；（9）切割機斷線保護及張力控制裝置的設計安裝與調試；（10）多線切割機控制系統的設計安裝與調試。

另外，由于學生自身水平有差異，在教學中應適當地布置擴展任務給基礎好、學有余力的學生做，給他們一個發展自學能力的空間，進一步提升學生的綜合能力。

考核體系設計

本課程的成績總分為100分，平時成績占70%，期末成績占30%。平時成績為完成上述任務所得成績的平均分，期末成績是一個較綜合的任務考核所得分，每個任務的考核指標（見表1）中，每個指標都有一定的權重。教師根據考核表對每個學生的任務完成情況進行評分，其中，2、3、4項的考核是由小組所有成員共同完成的。

表1 任務考核評分表

單元教學實施過程

單元教學主要分為以下幾步：（1）先告知本單元要達到的教學目標和重點難點，給學生發放工作任務單，然后以實際案例演示引出新任務。（2）資訊獲取，教師提出引導性問題，提示學生通過相關技術資料查閱關鍵知識并回答問題。（3）方案討論與修改，小組討論實施方案并匯報，教師給予指導，最后確定方案。（4）任務實施，主要分為元器件的安裝與布線和功能調試兩個實施步驟。（5）展示與評價，各小組代表展示該組項目作品，并對調試過程作簡要介紹，學生互評并相互交流工作體會，教師對每組的項目成果進行評價，并把考核結果記在相應的考核表中。（6）歸納總結，教師與學生共同歸納總結在任務實施過程中遇到的問題及知識點。

教學效果評價

本課程在期中和期末都召開了學生和教師座談會。通過學生和任課教師的反映可知，本課程的教學效果與傳統課程教學相比有很大的改善，運用項目教學法，可使學生在實現完整工程項目的過程中學習具體的理論知識，并培養了學生的工程意識；在工作方案設計、討論及比較分析各種方案的優缺點，從而選擇最優實施方案的過程中，可逐漸培養工科學生的獨立工作能力和團隊合作精神，提高學生的綜合職業技能。

座談會中師生也提出了該課程存在的不足之處，并給出了較合理的解決措施。主要有以下幾點：（1）項目內容較多導致計劃學時稍顯不夠。學生提議增加學時量或在課內適當減少任務數量，增加實訓室課外開放時間，讓有興趣的學生做更多的訓練以進一步提高應用能力。（2）實訓器材消耗量較大導致部分耗材出現供不應求問題。對此，已向相關部門反映，要求調整采購計劃以滿足課程教學對耗材的需求。（3）教學組織過程還需要進一步完善。教學組織協調不當容易出現教學過程松散、個別學生偷懶的現象，因此，合理分配小組成員顯得尤為重要。在分組方面，要以學生自愿為原則，在此基礎上，以4～6人為一組，選擇組織能力強、學習態度好、樂于助人并有一定合作創新意識的學生為小組長。教師要根據學生在課程學習期間表現出的知識掌握情況、學習能力和團隊協作等影響因素適當調整分組情況，力求使每個小組都能和諧相處，一起學習，相互探討，共同完成工程項目。在這個過程中教師可以適當啟示和引導學生解決遇到的技術問題。

本課程在項目設計中引入了真實的企業項目，與一般課程的項目教學相比更能體現工程實際，而且本課程教學項目內容豐富，知識覆蓋面較廣。在教學方法方面，在項目化教學法的基礎上融入了示范教學法、分組討論法、問題引導法等多種教學方法。通過兩年的教學改革與實踐，學生的實踐動手能力有了很大的提高，對理論知識的理解更加深刻。實踐證明，基于工作任務的項目化教學可以激發學生的學習興趣和求知欲望，培養學生綜合運用知識分析與解決問題的能力、團隊協作能力及較強的產品質量意識。今后，應繼續應用和推廣基于工作任務的項目化教學，并不斷完善教學方法及項目設計，以更好地適應企業對人才職業能力的需求。

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