任務(wù)驅(qū)動(dòng)法在PLC教學(xué)中的實(shí)踐與探索

吳江賢

（江陰職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電系，江蘇 江陰 214405）

PLC是機(jī)電類專業(yè)重要的專業(yè)方向課程，它具有很強(qiáng)的實(shí)踐性。PLC項(xiàng)目化課程的教學(xué)目的就是讓學(xué)生掌握可編程控制器原理及編程方法，具備一定的PLC程序設(shè)計(jì)和PLC應(yīng)用能力。通過系列典型的工程化項(xiàng)目，培養(yǎng)學(xué)生能根據(jù)具體生產(chǎn)工藝過程和控制要求正確選用PLC和編制用戶程序。著重培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力和操作技能，通過任務(wù)驅(qū)動(dòng)法教學(xué)把所學(xué)理論知識(shí)充分融合到項(xiàng)目實(shí)踐中[1]。

工程監(jiān)理主要指在保證工程施工質(zhì)量的基礎(chǔ)上，采取監(jiān)控和督查等多種方式管理工程建設(shè)的質(zhì)量、造價(jià)和進(jìn)度以及工程的安全，確保其滿足相關(guān)法律和制度的規(guī)定和要求。而市政公用工程監(jiān)理主要是指監(jiān)控市政公用工程的質(zhì)量、工程造價(jià)、工程進(jìn)度和工程安全。現(xiàn)階段，我國工程監(jiān)理工作機(jī)制越來越成熟也越來越完善，其也在一定程度上保證了市政公用工程建設(shè)的綜合水平。

每個(gè)項(xiàng)目包含有若干個(gè)任務(wù)，各個(gè)任務(wù)結(jié)合知識(shí)點(diǎn)有機(jī)的編排，通過任務(wù)鏈條循序漸進(jìn)從簡單到復(fù)雜鏈接貫通起來，并扎實(shí)地通過模擬裝置的實(shí)踐和調(diào)試演練驗(yàn)證。以任務(wù)驅(qū)動(dòng)法為項(xiàng)目化的模塊教學(xué)培養(yǎng)模式，以培養(yǎng)適應(yīng)地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展和企業(yè)生產(chǎn)一線具有高技能“現(xiàn)代班組長”型技術(shù)應(yīng)用人才。

一、皮帶運(yùn)輸機(jī)控制項(xiàng)目

皮帶運(yùn)輸機(jī)是PLC教學(xué)中典型的項(xiàng)目，以皮帶運(yùn)輸機(jī)中多級(jí)傳送帶控制作為任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)內(nèi)容之一。通過多級(jí)傳送帶控制的任務(wù)驅(qū)動(dòng)法教學(xué)，掌握經(jīng)驗(yàn)編程設(shè)計(jì)法的運(yùn)用法則，了解控制電路硬件布局，掌握輸入輸出地址分配表和皮帶運(yùn)輸機(jī)外部硬件接線圖繪制，掌握順序功能圖設(shè)計(jì)繪制，掌握如何將啟保停電路設(shè)計(jì)梯形圖等，靈活實(shí)施任務(wù)驅(qū)動(dòng)法達(dá)到理想的教學(xué)效果[2]。

（一）任務(wù)描述與項(xiàng)目分析

任務(wù)描述就是在教學(xué)前結(jié)合項(xiàng)目具體課題，把需要執(zhí)行的教學(xué)任務(wù)要求和細(xì)節(jié)包括執(zhí)行任務(wù)的結(jié)果作出分析與交代，給學(xué)生理清思路，有的放矢[3]。皮帶運(yùn)輸機(jī)的教學(xué)任務(wù)就是如何來完成多級(jí)傳送帶控制任務(wù)，結(jié)合多級(jí)傳送帶具體的運(yùn)行控制要求，明確任務(wù)目標(biāo)要求，思考如何來實(shí)現(xiàn)多級(jí)傳送帶的多級(jí)傳送任務(wù)，并引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)該具備哪些基本技能和知識(shí)。

（二）項(xiàng)目知識(shí)與相關(guān)技能

項(xiàng)目知識(shí)就是結(jié)合具體項(xiàng)目本身學(xué)習(xí)相關(guān)技能和知識(shí)點(diǎn)，本項(xiàng)目中要求學(xué)生掌握外部硬件接線圖設(shè)計(jì)與繪制方法、掌握順序控制設(shè)計(jì)法核心思想、能夠根據(jù)控制要求準(zhǔn)確繪制順序功能圖、順序功能圖的基本結(jié)構(gòu)、掌握選擇序列功能圖設(shè)計(jì)特點(diǎn)、啟保停電路設(shè)計(jì)梯形圖方法等。

小蟲喝了微醉，上床睡了。玉敏睡不著，像服了咖啡因，一直興奮著，在床上翻來覆去。玉敏想，這個(gè)月的提成能拿到五千多，快趕上兩月工資了。如果每月都能有一筆這樣的大單，十年就能在凌州買房了，就不用住出租房了。玉敏想到這，心里美滋滋的。玉敏又想，許沁買走的那個(gè)鉆戒，的確太漂亮了，就像個(gè)夜明珠，在玉敏眼前晃悠著，那么晶亮，那么溫馨。玉敏覺得許沁的眼力不錯(cuò)，那款鉆戒雍容華貴，有一種難以言喻的魅惑。玉敏她們平時(shí)都不舍得用手去觸摸，怕汗?jié)n灰污把鉆戒弄臟了。又想許沁那女人看上去蠻高貴的，個(gè)性沉穩(wěn)，說話淡定，有板有眼的，很有些氣質(zhì)，估計(jì)是個(gè)有身份的人，或是個(gè)老板也未嘗不可。不然怎么會(huì)出手那么闊氣呢？

（三）項(xiàng)目引入與任務(wù)實(shí)施

皮帶運(yùn)輸機(jī)中多級(jí)傳送帶控制就是指項(xiàng)目控制由三級(jí)或者三級(jí)以上傳送帶控制組成，傳送帶分別由電動(dòng)機(jī)來控制，具體的項(xiàng)目控制要求如下描述：①開始啟動(dòng)階段，按下啟動(dòng)按鈕，圖D電動(dòng)機(jī)先行啟動(dòng)工作運(yùn)行，傳送帶由電動(dòng)機(jī)控制拖動(dòng)，經(jīng)過3秒定時(shí)，圖C電動(dòng)機(jī)開始工作，再經(jīng)過3秒定時(shí)，圖B電動(dòng)機(jī)開始工作，再經(jīng)過3秒定時(shí)，圖A電動(dòng)機(jī)開始工作，這樣確保物料不在傳送帶上的堆積影響。②停止運(yùn)行階段，按下停止按鈕，A電動(dòng)機(jī)先停止，其他傳送帶繼續(xù)運(yùn)行，經(jīng)過3秒定時(shí)，B電動(dòng)機(jī)停止工作，再經(jīng)過3秒定時(shí)，C電動(dòng)機(jī)停止工作，再經(jīng)過3秒定時(shí)，D電動(dòng)機(jī)停止工作，這樣也是確保物料不在傳送帶上的堆積影響。③故障急停階段，假如任意一條傳送帶發(fā)生故障，那么該傳送帶和該傳送帶前面的傳送帶立即自動(dòng)停止運(yùn)行，該傳送帶后面的傳送帶則繼續(xù)運(yùn)行3秒分別依次停止。④重物輔助急停階段，假如任意一條傳送帶上有重物，則該傳送帶前面的傳送帶立即停止運(yùn)行，該傳送帶繼續(xù)運(yùn)行3秒后停止，而該傳送帶后面的傳送帶則繼續(xù)運(yùn)行3秒后停止運(yùn)行[4]。多級(jí)傳送帶控制如圖1所示。

2．任務(wù)信息與學(xué)習(xí)知識(shí)收集

圖1 多級(jí)傳送帶控制

教師在教學(xué)過程可以先進(jìn)行示范教學(xué)，學(xué)生自己模仿繪制順序功能圖，再根據(jù)功能圖設(shè)計(jì)出梯形圖程序，并用模擬裝置進(jìn)行模擬實(shí)物調(diào)試，在示范過程中掌握編程軟件的使用以及梯形圖程序的一種設(shè)計(jì)方法。學(xué)生在調(diào)試過程中教師不斷進(jìn)行巡視并分析學(xué)生在調(diào)試過程中遇到的常見問題，可以單獨(dú)指導(dǎo)，結(jié)合采用“打籃球”式暫停法，學(xué)生錯(cuò)誤修正再示范教學(xué)，確保學(xué)生掌握設(shè)計(jì)方法后再由學(xué)生獨(dú)立設(shè)計(jì)，教師只是起到引導(dǎo)化解和監(jiān)控作用[5]。例如故障急停階段，如果當(dāng)M2故障，M1、M2立即停，經(jīng)過定時(shí)3秒后，M3停，再經(jīng)過定時(shí)3秒，M4停。則由學(xué)生結(jié)合選擇序列的設(shè)計(jì)方法，繼續(xù)完成選擇序列功能圖設(shè)計(jì)，并根據(jù)功能圖設(shè)計(jì)出對(duì)應(yīng)的梯形圖程序，最后通過模擬裝置來驗(yàn)證性調(diào)試運(yùn)行，教學(xué)練做反復(fù)交叉，使得課程深度與進(jìn)度進(jìn)一步拓展與延伸。

圖5給出了熱流密度=30W/cm2時(shí)，質(zhì)量流率和微通道分支數(shù)n對(duì)最大熱應(yīng)力σ的影響。由圖5可知，在相同微通道分支數(shù)的情況下，最大熱應(yīng)力σ隨質(zhì)量流率的增大而減小，但降幅逐漸減小。以質(zhì)量流率分別為4.5g/s和1.5g/s時(shí)的最大熱應(yīng)力進(jìn)行比較，n分別為3、4、6、8時(shí)，σ分別降低0.216、0.192、0.178、0.163GPa，降低幅度分別為54.8%、55.0%、56.9%、56.6%。即當(dāng)冷卻流體質(zhì)量流率增大3倍時(shí)，各熱沉的熱應(yīng)力降低超過一半，高質(zhì)量流率下能夠有效降低熱沉熱應(yīng)力。

2.1 原氣管套管固定帶的更換方法 需雙人共同協(xié)助操作，其中至少1人為醫(yī)師。當(dāng)氣管套管固定帶有潮濕或污染時(shí)，一人剪去氣管套管原先的固定帶，把2根清潔的氣管套管固定帶各自穿過外套管底板的左右兩側(cè)的半圓形門洞狀孔隙，于頸后3個(gè)外科結(jié)固定，松緊一指為宜。另1人始終用手按住外套管底板的左右兩側(cè)，防止氣管套管脫出。

設(shè)計(jì)方案確定后，收集相關(guān)知識(shí)，復(fù)習(xí)有關(guān)知識(shí)要點(diǎn)和內(nèi)容提要，學(xué)生同時(shí)學(xué)習(xí)掌握相關(guān)新的知識(shí)要點(diǎn)，按照新的項(xiàng)目要求思考問題解決方案，并進(jìn)一步制定有關(guān)課題的合理設(shè)計(jì)方案和解決思路等。

結(jié)合皮帶運(yùn)輸機(jī)的傳送系統(tǒng)要求繪制順序功能圖，即初始步用雙線方框，其它步用矩形方框表示，方框中用代表該步的編程元件的地址作為該步的編號(hào)，如M0．0等。多級(jí)傳送帶啟動(dòng)時(shí)先起動(dòng)最末一條皮帶機(jī)，經(jīng)過3秒延時(shí)，再依次起動(dòng)其他皮傳送帶，因此包括初始步共需要五步，分別用M0．0～M0．4表示對(duì)應(yīng)步。多級(jí)傳送帶停止時(shí)應(yīng)先停止最前一條傳送帶，待料運(yùn)送完畢后再依次停止其他傳送帶。所以當(dāng)按下停止按鈕，還需要增加三步，分別用M0．5～M0．7表示對(duì)應(yīng)步。

（2）如復(fù)習(xí)經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法，學(xué)習(xí)順序功能設(shè)計(jì)法，結(jié)合四條皮帶運(yùn)輸機(jī)的傳送帶控制的順序功能圖，初步思考嘗試設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)的梯形圖程序等。

（1）研究如何設(shè)計(jì)與正確繪制順序功能圖？（2）思考輸入輸出地址分配，如何繪制PLC外部硬件接線圖？（3）如何解決順序起停控制問題？（4）分析如何設(shè)計(jì)選擇序列分支？（5）確定如何采用啟保停方法編程？

3．任務(wù)實(shí)施與知識(shí)拓展延伸

引導(dǎo)學(xué)生熟悉順序控制設(shè)計(jì)法。順序控制設(shè)計(jì)法：即根據(jù)系統(tǒng)的工藝過程，畫出順序功能圖，然后根據(jù)順序功能圖畫出梯形圖。順序控制設(shè)計(jì)法的核心思想就是將系統(tǒng)的一個(gè)工作周期劃分為幾個(gè)順序相連的階段，這些階段稱之為步，并用編程元件儲(chǔ)器M代表相應(yīng)的步。

（1）如根據(jù)對(duì)順序功能圖的分析，與其他三級(jí)傳送帶比較，思考與修正輸入輸出I/O地址分配等。

1．任務(wù)方案與教學(xué)設(shè)計(jì)制定

4．任務(wù)總結(jié)與項(xiàng)目考核評(píng)價(jià)

在學(xué)生的設(shè)計(jì)與繪制過程中可以采用點(diǎn)評(píng)式的教學(xué)，可以創(chuàng)新性地采用不同的方法來設(shè)計(jì)梯形圖程序，不僅讓學(xué)生掌握了順序功能圖的設(shè)計(jì)方法，更讓學(xué)生體會(huì)到由不同的方法設(shè)計(jì)梯形圖程序的異曲同工之妙，達(dá)到知識(shí)拓展延伸之目的。

在相關(guān)知識(shí)講授完后進(jìn)行總結(jié)再提高，并針對(duì)多級(jí)傳送帶項(xiàng)目進(jìn)行過程性考核，考核內(nèi)容包括外部接線圖繪制、梯形圖程序設(shè)計(jì)和運(yùn)行調(diào)試的結(jié)果是否成功等。最后根據(jù)小組互評(píng)，老師總評(píng)，確定學(xué)生的實(shí)踐操作考核成績。這不僅是對(duì)在整個(gè)項(xiàng)目實(shí)踐過程中的職業(yè)素養(yǎng)考核，還主要體現(xiàn)思考、探索、創(chuàng)新能力和安全操作等職業(yè)規(guī)范要求。

射了五槍才命中靶子，但不管怎樣，我成功了!‘‘噌”的一股熱血涌上心頭，頓覺渾身能量充沛。我又清醒過來了，眼睛又睜大了，手又有了熱度。然后我放下槍。毋庸多言，控制帶來力量，獲得控制權(quán)就能造成極大傷害，就這么簡單。

或許就應(yīng)該承擔(dān)更多的壓力和指責(zé)，畢竟，作為新任總經(jīng)理，大紀(jì)在山東省體育局和山東西王以及山東省籃球界，都背負(fù)了太多的期望。然而，聯(lián)賽常規(guī)賽過半，七連敗以及季后賽資格岌岌可危的形勢，讓大紀(jì)也面臨著更多的不確定性，畢竟，貴為俱樂部總經(jīng)理，他是除了主教練之外的第一責(zé)任人。

二、任務(wù)教學(xué)法在PLC教學(xué)中應(yīng)用的成效

在皮帶運(yùn)輸機(jī)控制項(xiàng)目教學(xué)中實(shí)施項(xiàng)目教學(xué)法取得以下成效：一是有效地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)潛能，調(diào)動(dòng)學(xué)生的課堂參與性。任務(wù)教學(xué)法突出項(xiàng)目任務(wù)的引導(dǎo)，學(xué)生在教師的正確指導(dǎo)下，有效地參與到項(xiàng)目的實(shí)施完成中，這樣能夠有效地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)潛能。例如在運(yùn)輸機(jī)控制項(xiàng)目教學(xué)中通過實(shí)施項(xiàng)目教學(xué)法改變了傳統(tǒng)的教學(xué)模式，突出學(xué)生的學(xué)習(xí)主體地位，增加了師生的互動(dòng)性；二是增強(qiáng)了學(xué)生的實(shí)踐操作能力。高職院校是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐操作能力，在PLC教學(xué)中由于其實(shí)踐性較強(qiáng)，需要學(xué)生具有豐富的實(shí)際操作鍛煉經(jīng)驗(yàn)。而項(xiàng)目教學(xué)法的引入能夠讓學(xué)生按照完成特定項(xiàng)目的思路開展實(shí)踐學(xué)習(xí)，這樣能夠調(diào)動(dòng)學(xué)生參與實(shí)踐鍛煉的積極性。例如學(xué)生為了完成運(yùn)輸機(jī)控制項(xiàng)目需要在課下反復(fù)訓(xùn)練，無形中增加了學(xué)生的實(shí)踐技能；三是增強(qiáng)了學(xué)生的項(xiàng)目意識(shí)，培養(yǎng)高素質(zhì)的實(shí)用型人才。項(xiàng)目意識(shí)是現(xiàn)代職業(yè)教育人才培養(yǎng)的核心要素之一。基于PLC崗位群人才培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)要求，企業(yè)對(duì)于高職人才的要求需要其樹立加強(qiáng)的項(xiàng)目管理意識(shí)。任務(wù)教學(xué)法的實(shí)施則可以有效滿足新時(shí)代人才培養(yǎng)要求，例如研究專業(yè)崗位群人才培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)，針對(duì)企業(yè)調(diào)研，在PLC教學(xué)中靈活運(yùn)用任務(wù)驅(qū)動(dòng)法，加強(qiáng)了學(xué)生動(dòng)手能力的培養(yǎng)，充分樹立項(xiàng)目意識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生在沉浸式學(xué)習(xí)中積極主動(dòng)體驗(yàn)式參與。

其次，高職院校在實(shí)施任務(wù)教學(xué)法時(shí)容易忽視教師在PLC教學(xué)中的作用，例如在教學(xué)中過度突出學(xué)生的主體性，而缺乏教師合理引導(dǎo)的作用。因此在實(shí)際教學(xué)中，教師必須發(fā)揮引導(dǎo)作用，結(jié)合PLC教學(xué)的內(nèi)容，對(duì)照學(xué)生學(xué)情，有目的的引導(dǎo)學(xué)生開展任務(wù)學(xué)習(xí)[6]。

總之，PLC是一門重要的課程，基于新時(shí)代職業(yè)教育改革的要求，高職院校必須不斷優(yōu)化PLC課程教學(xué)模式，構(gòu)建任務(wù)教學(xué)法，以此增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)踐操作能力，為社會(huì)培養(yǎng)高素質(zhì)的機(jī)電一體化專業(yè)人才。