PLC課程的項目+一體化教學設計與示例

摘 要：PLC技術已成為各類職業技術學校電子與電氣專業的一門必修課，且在職業技能鑒定中成為指定的考核內容。技校學生學習基礎及軟件編程薄弱，缺乏學習興趣，增加了教師的教學難度。本文根據PLC課程的教學特點，符合崗位需求的高素質技術、技能型人才”的教學要求，運用項目+一體化教學的教學模式，取得了良好的教學效果。

關鍵詞：PLC 項目+一體化 教學設計 示例

PLC是可編程序控制器的縮寫，是一種數字運算操作的電子系統，專為在工業環境下應用而設計。由于體積小、功能強、可靠性高、抗干擾能力強、應用安裝方便等優點，在我國工業控制中占據了主導地位，現已成為現代工業自動化的三大支柱之一，且迅猛發展。為了適應PLC日益廣泛應用的需求，PLC技術已成為各類職業技術學校電子與電氣專業的一門必修課，且在職業技能鑒定中成為指定的考核內容。

“項目+一體化”教學法是融合行業標準，構建以項目為導向的一體化教學模式，是符合職業教育的規律和特點，適應職業學校學生學習基礎和身心發展的一種成功的教學方法。

由于《PLC原理及應用》課程的多變性、綜合性、典型性、實踐性和實用性五大教學特點，技校學生理論學習積極性不高，學習基礎及軟件編程薄弱，缺乏學習興趣，增加了教師的教學難度。本文根據PLC課程的教學特點，技校學生實際，職業教育培養“滿足生產第一線需要、符合崗位需求的高素質技術、技能型人才”的教學要求，融合行業標準，運用項目+一體化的教學模式，實現了理論與實訓的有機相結合，體現了“做中教、做中學”職業教育特點，激發了學生學習PLC的興趣，培養學生的綜合職業能力，取得了良好的教學效果。筆者現從《PLC基礎與實訓》課程的整體教學設計，教學設計示例（以三相異步電動機正反轉的PLC控制為例），教學反思及展望等三個方面，介紹了項目+一體化教學的課程設計和教學過程，以供大家探討和借鑒.

一、課程整體設計

1.課程整體目標

通過專業培養目標和本課程的職業能力需求分析，確定本課程的整體目標如下：

（1）能力目標

①能正確識別和選用PLC，熟悉性能指標及技術要求。

②能正確安裝和調試PLC的基本電氣控制線路。

③能熟練使用PLC軟件功能，能用PLC編程語言編寫基本控制程序，具備初步分析PLC控制系統的能力，能完成簡單控制系統的設計、安裝、編程和調試工作。

④能對一般生產機械控制系統的PLC控制系統進行設計、改造及維護。

（2）知識目標

①了解PLC的分類、特點、趨勢及應用。

②熟悉PLC的軟硬件結構及工作原理；（重點）

③熟練掌握三菱PLC基本指令的應用；

④熟練掌握三菱PLC的編程的方法、步驟和接線方法；（重點和難點）

⑤初步掌握PLC應用系統的設計、安裝、調試、維護等技術。（難點）

（3）素質目標

①樹立正確的學習和工作態度，培養熱愛科學、創新意識、創新精神；

②培養吃苦耐勞的精神，養成良好的職業習慣和職業意識；

③培養學生的溝通能力和團隊合作精神。具備專業崗位所要求的職業能力。

（4）教學目標

①情感與價值觀： 養成良好的職業素養；提高規范操作、團隊協作的意識。

②過程與方法：在實訓操作中，促進學生能力素養健康全面發展，培養學生分析問題、解決問題的能力，實現理論知識向專業技能的遷移。

③知識與能力：掌握PLC課程各項目系統的設計、安裝、調試及維護。

2.課程整體內容設計

（1）課程設計基本理念

融合職業標準，堅持以就業為導向，以能力為本位，堅持理論與實踐、生產實際相結合，以實際PLC應用項目為課程主線，構建以項目為導向的一體化教學模式，重視實踐能力的培養，培養學生應用PLC分析、解決實際問題的職業能力。

（2）課程設計思路

以職業活動的工作過程為導向，以典型的基于工作過程的項目為載體；融合行業標準，精選典型實例作為教學的實訓項目，項目由簡到繁、由淺入深、循序漸進。將PLC的常用指令分解到各項目中去，在各項目的教學中，融入相關的指令、編程方法、控制系統構建、硬件接線方法、系統調試運行等相關知識和技能；以項目+一體化為訓練模式，以學生為主體，教師為主導，在一體化實訓車間實施教學，各項目的實施均采用小組合作學習的方法，通過對各項目的學習、訓練和實踐操作，掌握典型PLC指令的功能、格式基本用法，熟悉PLC系統的結構、地址分配、程序設計以及項目的安裝、調試的全過程。讓學生在做中學，學中做，激發學生的學習熱情，強化學生的團隊協作精神，提高學生的動手能力、綜合素質和職業能力。

（3）課程整體設計內容

由七個項目組成。

①三相異步電動機單向運轉的PLC控制（8學時）；

②三相異步電動機正反轉的PLC控制（8學時）；

③自動送料小車的PLC控制（8學時）；

④搶答器控制系統（10學時）；

⑤花式噴泉控制系統（10學時）

⑥應用PLC對X62W萬能銑床進行電氣改造（10學時）；

⑦PLC在CA6140型車床改造中的應用（8學時）；

二、教學設計示例（以三相異步電動機正反轉的PLC控制為例）

1.課前準備

在項目+一體化備課時，筆者通過備教材、備學生、備教法、定實訓計劃、備實訓項目，精心準備 ，為上好一堂課奠定了堅實的基礎。

（1）研究學生

本課程為我校二年級學生開設，學生已完成《電工電子技術訓練》、《電力拖動線路安裝與檢修》（一體化）課程，具備分析基本控制電路能力，掌握了線路安裝、檢測、排故等基本操作技能，動手能力強，硬件基礎比較好，軟件編程薄弱，理論學習積極性不高。

（2）研究教材

①教學目標：依據教學大綱和崗位職業能力的需求，確定如下的教學目標。

a能力目標：會根據控制要求，運用經驗法，通過基本指令或多重輸出指令實現三相異步電動機正反轉的梯形圖程序設計。能通過三菱GX-Developer編程軟件，采用指令語句表輸入法輸入指令，并通過仿真軟件進行仿真。掌握PLC編程軟件的使用，I/O分配、PLC梯形圖、指令、PLC基本指令的編寫、操作方法、硬件接線及安裝等，用不同指令實現正反轉控制。

b知識目標：基本驅動指令和多重輸出指令的應用。

c素質目標：養成獨立思考和動手操作的習慣，培養協調能力和相互學習的精神。

②教學重點：了解組成PLC控制系統所需的設備；能將繼電器控制線路改造成具有相同功能的PLC控制線路；掌握梯形圖的基本元素和基本畫法。

③教學難點：PLC的基本驅動指令的格式及功能；梯形圖的基本畫法。

④教學時間：8學時

（3）研究教法

①教法。根據教學目標，結合學生特點和學校實際，運用項目+一體化教學模式，以學生實習小組為單位，以項目的設計、實訓操作為主線，運用討論法、啟發引導、講授法、演示法、巡回指導等教學方法，引導學生由繁到簡、由易到難完成教學任務，調動學生學習的積極性，提高學生職業能力和職業素養。

②學法：以多媒體課件使學生形成感性認識；以教師引導使理論與實踐相結合；以知識講、練、分析相結合突破教學重、難點；以小組協作學習法，強化學生團隊協作精神。

（4）定實訓計劃：根據授課內容及學生實際，選取實訓項目，合理計劃，周密組織教學內容。制定項目教學的目標、任務、階段、順序及學生操作步驟方法的項目實施計劃，精心準備案例資料及輔導示范的演練，確定學生考核的評價內容、標準及方法。

（5） 備實訓項目：根據教學內容和實訓項目，準備（1）多媒體課件。PLC基本驅動指令多媒體課件；程序設計、輸入、仿真及程序下載的多媒體課件；成品實物、PLC多媒體學習資料、投影儀。（2）本項目所使用的實訓設備及工具材料，包括工具、器材及消耗材料。

2.教學過程

（1）組織教學（10分鐘）

學生按時整隊，進入一體化教室，師生相互問候，檢查出勤情況；檢查學生裝束（工作服、安全帽、絕緣鞋）；宣布本節課的內容和任務。

（2）復習舊課引出新課（10分鐘）

通過提問、多媒體演示等方式，帶領學生復習《電力拖動線路安裝與檢修》課程中所學習的接觸器邏輯控制的三相異步電動機正反轉控制的工作原理，對比繼電器與PLC控制的異同，引出新課。

（3）講解新課（70分鐘）

①目標描述（10分鐘）

通過講授法、演示法，利用成品實物展示、項目任務書，描述項目學習目標。

②相關理論知識講授

a LD、LDI、OR、ORI、ANI、AND、OUT、END基本驅動指令（20分鐘）

以講授法為主，利用PLC基本指令多媒體課件、PLC多媒體學習資料、投影儀等創設環境，通過實物演示及多媒體手段，由三相異步電動機正反轉控制板實物，配合多媒體課件，結合編程實例，詳細準確講授PLC基本指令的功能、格式、用法、注意事項及應用。

b MPS、MRD和MPP指令（15分鐘）

以講授法為主，利用PLC基本指令多媒體課件、實物展示、PLC多媒體學習資料、投影儀創設環境，由三相異步電動機正反轉控制板實物配合多媒體課件詳細講授PLC基本指令的格式、用法、注意事項及應用。

c PLC基本編程方法。（25分鐘）

以講授法，演示法為主，利用PLC學習多媒體課件，三菱GX-Developer編程軟件及仿真軟件，通過教師上機編程及演示的教學，結合梯形圖的特點和設計原則，著重教授梯形圖的設計和基本指令輸入的編程方法，詳細講授PLC的編程方法，重點講解梯形圖的編程方法。

（4）操作技能訓練（270分鐘）

以項目+一體化教學為主，結合分析法，講授法，演示法，小組討論法，動手操作及交流學習法，實現教學目標。

①布置任務。（15分鐘）班委發放相關資料，教師進行學生分組，并講清任務要求、操作規程及注意事項。

②控制系統硬件設計（90分鐘）。由教師上機演示講解，強調文字符號和圖形符號的準確性；學生設計，按需求分配I/O地址，設計并畫出I/O接線圖，教師予以完善。

③控制系統軟件設計（110分鐘）

梯形圖設計時，讓學生分組在計算機和PLC實訓臺上進行設計及仿真調試。首先分別用基本指令和多重輸出指令進行梯形圖設計，編寫指令語句表，再運用編程器和編程軟件，通過指令語句表輸入程序；其次，按設計的I/O接線圖，畫出平面布置圖，正確安裝線路；最后，在編程計算機和PLC實訓臺上進行編程、調試、仿真及排故。操作中，配合學生指導用書，讓學生獨立按步驟完成實訓操作，小組查對錯，教師檢驗。

④教師巡回指導。指導學生按安全文明操作規程規范操作，加強三菱GX-Developer編程軟件和仿真軟件的使用操作指導，重點是采用指令語句表輸入法進行編程，以及用梯形圖邏輯測試的仿真方法進行仿真。對個別問題，單獨指導；對普遍問題，集中指導。

（5）操作考核。（25分鐘）學生指導用書評價表，首先進行學生自我評價和小組評價，然后教師評價。

（6）總結指導（30分鐘）

總結本項目訓練情況，即每個學生對本項目任務實施的掌握情況和存在問題；總結實訓課的紀律情況；總結文明生產、安全操作情況；整理工位，將工具、儀表和材料歸位，擺放整齊，清潔車間衛生。

（7）項目拓展

指導學生運用所學知識和技能，在課后完成“想一想，練一練”訓練，鞏固三菱GX-Developer編程軟件和仿真軟件的操作技能和使用技巧；指導學生完成學生指導用書的課后練習。

三、教學反思及展望

1.教學反思

（1）制定了明確的課程培養目標和訓練項目目標，注重學生實踐操作能力的培養，使教學內容能夠讓學生學得了，使教學目標能夠讓學生達得到，使教學方法能夠讓學生樂于接受。培養了學生的綜合職業能力，得到企業的好評，并在技能競賽取得了較好的成績。

（2）采用了“項目+案例”的教學方法，注重了多種教學方法的結合，采用了合理有效的考核方式，做到了理論與實訓相結合，體現了“做中教、做中學”職業教育特點，激發了學生學習PLC的興趣，，提高了教學質量，學生的考證通過率大幅提高。

2.課程展望

（1）增加實訓設備，推進項目+一體化教學模式的實施；

（2）積極建設《PLC基礎與應用》教學資源；組織力量，開發收集整理豐富PLC的影像、多媒體課件、PPT教學資源和數字資源庫，實現資源共享。

（3）加強一體化師資隊伍建設。

參考文獻

[1]人力資源和社會保障部教材辦公室.PLC基礎與實訓：教師用書[M].北京：中國勞動社會保障出版社，2011.

作者簡介

石長興（1967.7—）男，漢，籍貫（精確到市）：河南省三門峽市 ，本科，研究方向：電氣維修專業、電工電子、教育管理。