PLC控制系統設計與調試課程任務驅動教學研究與實踐

馮晶晶 張偉 陳新娟

[摘? ? ? ? ? ?要]? 遵循高職人才培養目標，以突出學生職業能力培養為導向，進行PLC控制系統設計與調試課程教學改革，努力打造以學生為中心的“金課”。針對當前高職學生在傳統教學過程中學習動力缺乏、被動接受知識、課堂有效度低等現狀，采用以“任務驅動”為導向的教學理念，以職業崗位典型工作任務來設置課程教學項目，將碎片化的課程內容呈現出來以適應互聯網時代學生學習的特點。

[關? ? 鍵? ?詞]? 任務驅動;教學改革;學生;中心

[中圖分類號]? G712? ? ? ? ? ? ? ? ?[文獻標志碼]? A? ? ? ? ? ? ? [文章編號]? 2096-0603（2021）04-0100-02

根據國家對培養創新創業人才的新要求，高職院校應發揮服務區域經濟社會發展的優勢，培養學生職業素養和職業技能的融合發展。職業教育是以就業為導向，以直接服務于經濟建設為目的，要培養的是能夠勝任某種職業或崗位的復合型高素質技術技能人才。動手能力強和盡快適應職業崗位的能力應該成為高職學生的突出特點和優勢。

課堂教學改革是教育改革的核心，如何治理高職院校的“水課”，并將其打造成為“金課”是課堂教學改革的重點。傳統教學中以講授知識為主，用同樣的內容面對有個性差異的學生，無法滿足全體學生的發展，學生主動學習能力、探索學習能力沒有得到提高。因此，以職業崗位典型工作任務的“任務驅動”為導向，重視學生自主學習能力的提高，培養學生職業能力是教學改革的大勢所趨[1]。

本文立足以“任務驅動”為導向的教學理念，以職業崗位典型工作任務來設置課程教學項目，將碎片化的課程內容呈現出來以適應互聯網時代學生學習的特點。通過課前布置項目任務、課中完成項目任務、課后鞏固和拓展任務不斷激發學習欲望，引導學生從實際項目任務出發，在對工作任務的體驗過程中充分實現自主學習、合作學習和探索學習，提高課堂教學效果，實現教學改革實踐[2]。

一、任務驅動教學法的闡述

任務驅動教學法是一種建立在建構主義學習理論基礎上的教學法，它將以往以傳授知識為主的傳統教學理念轉變為以解決問題、完成任務為主的多維互動式的教學理念，并將再現式教學轉變為探究式學習，使學生處于積極的學習狀態，每一位學生都能根據自己對當前問題的理解運用共有的知識和自己特有的經驗提出方案、解決問題[3]。

二、PLC控制系統設計與調試課程教學現狀

PLC控制系統設計與調試課程是我院機電一體化技術、電氣自動化技術、電梯工程技術等專業的一門專業核心課，總共48課時。在前期學生已經通過PLC技術應用、變頻器應用技術、組態工程技術課程的學習，基本掌握了PLC基本指令、變頻器的調試、組態工程設計，但是缺乏PLC控制系統整體設計的能力。以往的傳統教學采用的是先理論后實訓的模式，把總的48課時分為兩部分，理論32課時，實訓16課時，在理論教學結束之后進入實訓室完成實踐操作。這種教學模式在理論授課階段，課堂以教師講課為主，而學生處于被動地接受知識，存在學生缺乏學習動力的問題;在后期進行實踐操作時，學生因前期理論知識難以理解而無法良好地完成實操訓練任務，導致理論和實踐嚴重脫節，課堂教學效果差。

三、基于任務驅動的教學設計

（一）教學項目的來源

本課程依據工學結合、過程導向、學生主體、能力本位等課程建設理念，按基于工作過程的課程建設思路，與企業專家一起對機電一體化技術、電氣自動化技術、電梯工程技術等專業所針對的自動生產線系統安裝、調試與運行維護等工作崗位的典型工作任務進行梳理、歸納和教育加工，分析出邏輯控制、運動控制以及過程控制三大領域的主要學習任務，并遵循學生的認知規律和職業成長規律，設計學習情境、序化學習任務，按照任務驅動、理實一體的教學模式，讓學生在做中學、學中做，突出學生的主體性。

本課程的學習確定為以下五個情境：四組知識競賽搶答器控制系統、霓虹燈控制系統、十字路口智能交通燈控制系統、生產流水線小車控制系統、自動售貨機控制系統。

（二）教學內容體系的建立

五個學習情境，各自成章，既相互獨立又相互聯系，從內容難易度上看，從易到難;從課程覆蓋面上看，從單課程內容到綜合多門課程內容，課程結合了PLC、變頻器和組態等多門課程的內容。總體的內容遵循以學生為中心的理念，通過線上線下混合式教學，按照課前自學、課中發現問題解決問題、課后拓展創新的學習過程，注重理實一體，符合學生的認知規律，激發學生的學習興趣，提高學生的學習效率。

根據典型工作任務的分析結果，結合教學實際對每個學習情境又安排了若干學習子任務。以任務四生產流水線小車控制系統的設計與調試為例，如圖1所示。

生產流水線小車控制系統任務分為五個子任務，包括運料小車控制設計、多種運料線路選擇模塊設計、生產流水線小車組態模塊系統設計、生產流水線小車變頻控制系統設計以及生產流水線小車控制系統綜合調試。其中子任務一和子任務二主要進行小車的基本運動軌跡和多線路選擇的PLC控制系統設計;子任務三主要進行小車的組態模擬系統設計;子任務四主要進行小車的變頻控制系統設計;子任務五是將PLC控制系統、組態模擬系統和變頻控制系統綜合起來進行設計和調試。通過多個內容層層遞進、多課程結合的內容，激發學生的學習興趣，提高學生的綜合學習能力。

（三）線上線下混合式教學模式

課程采用以學生為中心，線上線下混合式教學模式。課程團隊通過相互合作，已經完成了本門課程的在線課程資源建設，并在中國大學MOOC上多次開課，如圖2所示。在線課程資源包含22個任務工單、38個動畫微課視頻、32個PPT、22個隨堂測驗、5個單元測驗和單元作業以及測試題庫。

線下教學主要是在自動化綜合實訓室進行，自動化綜合實訓室是我院集PLC、變頻器、組態屏、電動機等多種設備的一體化綜合實訓室，學生可根據學習需要進行控制系統的設計與調試運行。

采用線上線下教學模式可以充分激發學生的學習興趣，引導學生積極主動地進行自主學習，提高課堂學習效率。

（四）教學實施過程

教學的實施過程主要分為課前、課中和課后。課前，學生利用線上的動畫、微課等資源進行自主學習，并完成在線測試，檢驗對本次課知識的初步認識程度。課中，教師通過發布任務，引導學生發現問題，利用動畫、思維導圖、視頻直播操作過程等信息化手段，通過小組互助、教師巡回指導等方式，幫助學生分析問題、解決問題，掌握本次課的重點難點知識。課后，通過布置拓展創新實踐任務，幫助學生鞏固知識并實現拓展創新。

四、課程教學改革實施效果

該課程在進行教學改革后已經對三屆學生進行教學，通過工作任務的引入，明顯提高了學生的學習興趣;通過自建的線上教學資源和校本教材，提升了學生自主學習、協作學習的能力;通過動畫、思維導圖、仿真平臺、實踐平臺等多種信息化手段，學生對PLC的知識和技能掌握程度逐步加深，教學效果顯著。

參考文獻：

[1]盛麗梅，胥加美，徐兵.高職院校項目教學改革的探索與實踐：以蘇州信息職業技術學院為例[J].職教通訊，2017（2）.

[2]董連芬.任務驅動與項目教學法在《PLC控制技術》教學中的應用[J].湖北農機化，2018（12）.

[3]王涌泉，蘇良昱，王武，等.任務驅動教學模式在高職電氣自動化教學中的應用研究[J].冶金管理，2019（9）.

編輯 趙瑞峰