基于問題導向的西門子S7-200PLC主從通信線上線下混合教學實踐

魏甜甜

摘 要：文章論述以理實一體化項目西門子S7-200PLC主從通信為實踐對象，基于問題導向開展線上線下混合式教學，理清教學分析，規劃教學設計，創新教學評價。改革后的課程體系與教學模式提高了課堂的教學效果，提升了學生的自主學習能力。

關鍵詞：問題導向;西門子S7-200;主從通信;線上線下教學

0 引言

隨著全球一體化進程的加快，社會化分工將更加專業和精細，掌握一定專業知識和技能的人才成為社會化市場化就業的中堅力量。高等職業院校作為提供不斷線就業服務的前沿哨站，不斷進行著長技能、好就業人才培養的探索實踐和理論研究。

根據高等院校專業教學標準和裝備制造大類專業基本技能標準要求，貫徹1+X證書制度，加快建設以問題導向的教學改革模式，實踐線上線下混合式教學模式，是當下職業教育工作者亟須探究的課題。本文以理實一體化項目西門子S7-200PLC主從通信為教學改革實踐對象，為實現課程理論知識和工程實踐能力并存，培養與企業要求相符合的人才的終極目標探索了新模式。

本項目選自在線開放課程“工業現場總線技術”，該課程是高等職業院校工業機器人技術專業的一門專業核心課。本課程的教學任務包括西門子S7-200PLC的PPI主從通信、Q00UPLC和FX3U PLC之間的CC-link通信、兩臺S7-1200PLC之間的TCP/IP通信等。本項目內容上承現場總線通信基礎，并為后續實現3臺S7-200PLC的PPI協議主從通信實踐應用奠定基礎。因此，在整個知識體系中起到了承上啟下的作用。基于此，將教材與項目指導書整合，并結合任務工單，思維導圖將學習任務進行分解，力求降低理論知識的學習難度，從而提升學生掌握現場總線通信技術理論知識，構建西門子PLC通信系統的能力。

1 課程學習現狀

針對高職學生來講，借助信息化手段和網絡資源等進行教學，滿足了他們學習的需求，尤其是運用手機和電腦網絡進行交流，能夠增強學生的參與性[1]。通過開展問卷調查混合式教學，分析學習模式、學習態度、學習能力、學習興趣對于學生知識掌握的影響。同時，學生在知識技能上已經能掌握基本西門子指令的使用，可進行簡單控制要求的梯形圖編寫。

本項目要求在知識上掌握西門子PLC的多種通訊方式配置，了解數據通信技術的基本框架;能力上掌握在STEP7軟件中設定通訊，利用網絡向導實現主從站PLC通訊。針對當前工業技術領域課程內容廣、更新快的特點，及時把握科技前沿，以裝備制造大類新標準、新規則為指引，圍繞課程思政的要求，培養嚴謹求實的職業素養，以工匠精神引領勞動教育。同時貫徹“1+X”制度，實現課證融通，為學生未來參加工業機器人操作與運維“1+X”職業資格考試奠定堅實的理論基礎。

2 基于問題導向的線上線下混合教學實踐

2.1? 教學模式構建

宏觀上通過課前研學、課中演練、課后延伸來引領學生，根據課程的特點，基于信息化技術和手段，設計了線上線下混合教學流程，用實踐演練教學來全面提高課堂教學效果。以課中課堂演練為例，教師在課堂伊始用視頻動畫情境導入引出任務，帶領學生觀察現象，針對問題提出猜想，用實踐操作演練任務，最終用搭建出的電路現象驗證結果，做到“觀察-猜想-演練-驗證”環環相扣，讓教師在演和評的過程中實現做中教，學生在觀和練的過程中實現做中學的目的。

2020年突如其來的新冠肺炎疫情給高等教育帶來了深遠的影響，使得在線教學在較短時間內得到了極大普及[2]，線上教學同樣可以得到高效的教學效果。課前教師在教學平臺發布教學要點，指導學生完成相應的學習內容;課中通過網絡直播，翻轉師生之間的教學關系，學生提出猜想，教師在手機客戶端慕課堂發布闖關練習驗證結果，激勵學生參與到課程中完成教學進程;課后教師可根據平臺反饋的數據和曲線給學生做出客觀的評價，從而達成教學目標。

2.2 混合教學過程

2.2.1 課前研學

（1）發布學習要點。好的課前準備是教學高效的一半，課前研學階段，教師在課程交流平臺發布學習任務，讓學生了解本次課要學習的內容，登錄中國大學MOOC平臺進入課程的SPOC進行相應教學內容的微課學習，從而帶著準備進入課堂，教師后臺可以統計學生完成的情況。

（2）均衡學生分組。根據組內異質，組間同質的原則，將學生進行均衡分組，讓技能較強的學生擔任主操員，一輪實操后模擬真實工作場景，將角色進行互換，達到以強帶弱，強弱互補的效果。

（3）預設故障任務。結合任務工單和企業實際操作規范，將任務電路中可能出現的故障進行預估和處理的演練。

（4）強調安全教育。實踐操作之前召集全班所有同學進行安全用電、7S規范教育，真正做到實際模擬企業工位。

2.2.2 課中演練

課上播放視頻，對一臺PLC控制器的輸入設備進行操作，實現另外一臺PLC控制器的輸出設備做出相應動作。提出問題：能否將多臺PLC組網連接在一個系統中，實現數據的輸送。引導學生參與討論，引發猜想，進而引出本項目的內容：兩臺S7-200PLC的PPI協議主從通信。

利用微課視頻教學課件，將具體教學任務細化為工單任務，把抽象的知識點直觀化，引導學生明確任務目標。教師在手機小程序慕課堂發布闖關練習，并用手機投屏進行展示講解。學生根據任務要求分組，完成慕課堂的討論。每個小組派代表上臺講解展示工作過程，引出知識點，從而達成知識目標。

引導學生進行實際操作，第一步 IO分配表，第二步構建PLC通信網絡，第三步通訊組態建立，第四步程序編寫及下載。操作過程中，學生鞏固加強了網絡向導實現主從站PLC通信的能力。通過這四步走，鞏固了本項目的教學重點。接著借助任務工單，引導學生思考幾個問題：第一，主從站之間的讀寫操作映射單元是如何分配的？第二，兩臺PLC實現主從站通信，使用編程電纜將電腦連接到主站PLC的PORT1通信口，那么在電腦上是否可以監控到從站的PLC？此時學生可帶著問題，通過實際操作驗證猜想。通過觀察-猜想-演練-驗證，學生可掌握S7-200PLC PPI協議通信網絡的構建，弄清楚主從站PLC之間的讀寫操作，進而攻克本次課程的教學難點。在任務操作拓展的過程中，學生發現實際的工控網絡中不僅僅只有兩臺PLC之間實現數據傳輸，還包括智能化儀表、人機交互界面等等，這就為接下來實踐操作多臺PLC的智能互聯埋下了伏筆。

課堂評價以學生自評為依托，小組互評為提升，教師評價為主線。學生完成慕課堂的闖關練習之后，可查看平臺得分，回顧學習過程，進而鞏固學習內容。

教師后臺可看到學生完成的情況，并形成學習報告，根據學生的作業反饋適時調整教學進度。輔以學生的實際操作、小組合作、7S規范等形成最終評價結果。在全班學生中推選出本次課的“學習之星”，通過榜樣的力量讓學生增強自信，激勵學生達成素質目標。在課堂總結中，教師重點講解項目實施中的不規范操作，引以為鑒，對項目進行成果展示并梳理知識點。

2.2.3 課后延伸

為拓展學生視野，教師從寬度延伸理論知識，深度挖掘實際運用，深度拓展操作實踐，提高學生的綜合分析能力，為參加技能大賽、“1+X”職業資格考試打下理論基礎。增強職業教育適應性，深化產教融合，利用校企合作的深度關系，聘請企業專家進課堂，與學生進行線上線下互動，對學生進行階段考核。

3 結語

教育技術發展、信息化時代來臨和高校教學改革趨勢等，都促使混合式教學成為目前和未來教學研究發展的重點[3]。基于問題導向，引導學生發現問題、思考問題;線上中國大學MOOC教學平臺，線下小程序慕課堂，交叉融合，師生互動，充分調動學生的學習積極性;教師采用信息化手段，重構課程體系，將抽象的知識形象化;將課程思政融入課堂教學，增強社會責任感，培養工匠精神;以技能競賽和職業技能證書為題擴眼界，練技能，鞏固知識。

本項目線上線下混合式教學模式仍存在不足和缺陷，后續還需要將課程教學資源不斷更新和補充，以適應現今的人才培養要求。依據平臺教學數據調整教學內容和課堂互動，編寫與線上線下混合教學相適應的教材，將問題導向作為項目驅動的長效機制，打造線上線下有機融合的“AI課程”。

[參考文獻]

[1]王輝，吳平，朱浩，等.基于“金課”建設的“大學物理”線上線下混合教學實踐[J].大學物理，2021（3）：51-55，61.

[2]陸麗芳.線上線下混合教學法在高職院校圖形圖像處理課程教學中的應用[J].中國培訓，2021（2）：71-72.

[3]劉曉東，王鵬，吳磊，等.基于SPOC的線上線下混合式教學模式構建與實踐—以“環境影響評價”課程為例[J].教育教學論壇，2021（4）：173-176.

（編輯 何 琳）