基于職業技能的“工業網絡與組態技術”課程教學改革研究

余 丹

江西工業職業技術學院 江西南昌 330096

1 緒論

“工業網絡與組態技術”課程作為高職高專電氣類專業的一門專業核心課程，是一門具有很強實踐性、技能型的課程。傳統的教學模式是教師根據教材講解知識點，布置教材設定的任務，項目內容單一，學習興趣不高，理論教學和實訓教學結合不緊密，理論學得不夠扎實，學生的技能訓練少，動手實踐機會少，知識理解不夠深入。為了提高學生學習興趣，掌握工業組態的應用，理解組態的概念，加強實際動手能力，對課程教學進行改革。

為了使學生在校期間能提前接觸崗位需求、企業標準等，更好明白為什么學、怎么學、學有什么用等，所以課程的教學方式方法尤為重要。課程的教學更要貼近實際、貼近生產，教學的內容需要更新，教學的方法需要創新，教學的手段需要變化。目前網絡化學習越來越多，能隨時隨地進行學習，加強信息化教學能帶動學生的主動性、積極性和創造性，能融入職業技能大賽項目，內容滲入課程知識點及實訓項目當中，結合線上線下學習模式，達到更好的學習效果，推動“工業網絡與組態技術”及其類似課程教學改革。打破傳統教育教學模式，根據崗位需求及崗位特點，將職業技能大賽項目內容融入課程教學中，內容跟生產實際貼合，加強實踐操作機會，提高實踐能力，進行課程的改革。

2 課程介紹

“工業網絡與組態技術”是電氣自動化技術專業的核心技能課，工業組態控制技術作為工業生產運行監控的核心技術，在電氣自動化技術專業中是一門職業性、實用性很強的技術課程，它對電氣自動化技術專業學生的職業能力養成起主要支撐和明顯促進作用。課程使學生明確工業生產現場組態技術的基本概念及組成，并能對工業生產過程的監控管理系統構建網絡通信、畫面組態、監控、調試，為今后從事工業生產、自動控制等領域的工作打下基礎。

通過課程學習，能根據計算機控制系統的構成，掌握現場總線、以太網在工業生產上實現數據通信的方法，實現不同現場總線通信。能夠熟練運用組態軟件，實現現場采集、數據處理和監控設備的功能；能夠熟練掌握組態軟件的工程建立、畫面設計、數據庫建立、設備連接和運行畫面的調試，實現數據的采集與控制，通過趨勢曲線、報表和報警來學習數據分析；掌握組態軟件與監控設備、觸摸屏的通信設置。能夠進行較簡單監控系統的組態設計，懂得組態設計的基本原則及步驟，強化實踐操作能力。

3 教學改革研究

3.1 教學模式

傳統教學模式大多是教師講授，學生聽，學生缺乏學習的主動性、積極性，學習興趣不高。講授的內容只在課堂上呈現，對于在課堂中還未掌握的，課后缺乏教師指導，學習的資料少，對學生掌握情況的反饋不及時，學生學習的效果也掌握不到位。為改革傳統教學模式的不足，采用線上線下的方式，通過教學方法和教學手段改革，促進教學質量的提高。在線上建立資源，拍攝教學PPT、教學視頻、微課，建立題庫等，課前進行預習、活動的發布，提前帶領學生進入課程環境，課中發布討論、問卷、提問、搶答、測驗等，及時了解知識點掌握情況，課后布置作業、評價，了解課堂效果，對知識點進行鞏固加強。線上教學資源，能隨時隨地登錄線上平臺進行自主學習，也能進行問題反饋、教師答疑。

打破傳統教育教學模式，根據崗位需求及崗位特點，貼合生產實際，緊貼社會需求的人才，做好課程的設計，教學模式突出以學生為本。本課程采用理實一體化，采用線上線下結合的模式，理論講授與實踐操作相結合，增加實踐課時；教材選用項目化教材，項目化教學，任務驅動式，網絡化學習，信息化教學，通過線上教學平臺教學資源自主學習；課堂加入線上模式，掌握學生學習情況，線上鞏固學習效果，線下實操檢驗，更加突出學生的自主學習、主動學習、實踐技能，強化學以致用，明白為什么學、怎么學、學有什么用等，使課堂氣氛活躍，增強獨立思考，激發學習興趣。

3.2 教學內容

根據課程特點，積極探索符合教學規律、符合企業崗位需求能力要求、符合學生的教育方法和實踐的項目。在教學過程中，不斷豐富和完善教學資源庫，實現教學和考核的全面改革和創新。進一步調整課程標準，提高實踐占比，加強實踐技能。教學PPT中多采用圖片、操作視頻、微課、實際案例講解等插入，減少理論知識學習的枯燥性，將知識點以通俗易懂的方式進行講解。多引入企業中的職業標準、崗位需求，與課程知識點有效結合，將講授的知識用于實際中，達到學以致用的效果。由此可以活躍課堂的氣氛，激發學生的學習興趣，加強信息化教學，易于學生接受。

在教學內容上，根據崗位需求，將職業技能大賽賽項內容有效融入課程知識點及實訓項目中，并設計職業技能相關的考核實訓項目，貼合生產實際，培養符合社會需求的高技能人才。課程中引入技能大賽獲獎選手的日常訓練及操作解說，宣傳職業精神，激發學生的學習熱情。在課堂上，注重引入現代先進技術，如在計算機控制系統中，組態具有硬件組態和軟件組態兩個層面的含義。利用組態軟件，工程技術人員可以方便地進行監控畫面制作和程序編制[1]。計算機與生產過程之間的信息傳遞是通過生產過程的輸入/輸出設備進行的[2]。在課堂中，有機融入思政元素，提高學生的愛國主義精神，要有認真的工作態度、精益求精的職業精神、良好的職業素養等，對學生進行正確的價值引領，塑造良好品格。結合課堂表現，適時調整教學方法，以學生為本，關注學生，幫其提高學習興趣，增強職業技能。

3.3 教學資源

為了達到有效的學習效果，利用信息化手段開展線上線下混合教學，在線上平臺上完成教學課件PPT、教學視頻、動畫、微課、題庫等資源建設，線下課堂教學中加入線上活動討論、問卷、測試、作業等環節，更好掌握學生學習情況。進行線上線下教學相結合的模式，從而為今后的信息化改革打下堅實的基礎。每年對課程資源進行更新，優化教學資源，增加題庫，拍攝教學視頻、新增活動等，如對西門子S7-200 PLC與S7-300 PLC的系統集成，運用以太網方式連接起來，運用WinCC觸摸屏實現兩個類型PLC的信息交互，也還可以運用實訓室設備一臺三菱PLC作為主站，兩臺三菱PLC作為從站，運用CC-Link現場總線實現主、從站PLC的通信，MCGS觸摸屏通過串口與主站PLC通信，在MCGS觸摸屏中可以監控每臺PLC，通過硬件、軟件組態，運用不同現場總線實現工業網絡的系統集成，拍攝此部分實操過程進行講解，制作教學視頻作為學生拓展的學習內容，進一步掌握實踐操作，提高學習效果。

3.4 考核方式

項目化教學，能有效地對知識點的引入和講授進行過程化考核，注重學生平時的表現，而不是以最終期末考試成績為終結評價。通過理實一體化教學，加強實踐項目，能形象感知知識的應用，達到高效、高質量的理實一體化教學效果。

“工業網絡與組態技術”課程強調的是學生在學習過程中的真實感受與體驗，強調的是過程，而不僅是傳統學習中的學習結果，本課程采用線上和線下融合的平時評價、過程性評價相結合的多元化考核評價體系。平時評價采用線上線下的考核方式，平時評價和過程化評價分別占該課程成績的40%和60%。線上對教學資源的學習，如教學視頻、教學PPT的學習，線上課程活動的參與，如課堂答題、討論、問卷、提問、搶答、測驗、課后作業的完成度等，線下主要看平時的考勤、課堂的紀律、課堂表現、實操項目的實踐能力，過程性評價主要是設定的考核項目，在課堂上規定的時間內進行實操考核，還有理論知識點的考核，以所有實操考核項目的平均成績作為過程化考核成績。課程評價體系如圖1所示。

圖1 課程評價體系

3.5 實踐教學條件建設

為了加強實踐操作能力，避免講授式教學模式，課程采用理實一體化的形式，在具有PLC的實訓室進行授課。工業網絡是將企業生產中各種現場網絡設備、控制器、監控室、系統管理等各層級聯網起來，實現實時查詢控制。為了在課程中實現網絡通信，通過設置實操項目講解，進行理解通信，通過考核項目實現通信考核，進一步加深理解與掌握。組態技術是通過組態軟件對項目進行工程組態，采用MCGS觸摸屏。MCGS即“監視與控制通用系統”，它是一套基于Windows平臺、用于快速構造和生成上位機監控系統的組態軟件[3]。課程以MCGS觸摸屏與西門子PLC-200系列進行通信，也介紹了三菱PLC-3U系列主從站設計案例，MCGS觸摸屏與三菱PLC主站進行通信。通過多個廠家的PLC通信方式，掌握監控系統，貼合實際生產。

在實操項目設計上，緊密聯系技能大賽賽項內容，根據生產實際設計項目，旨在培養高技術、高技能人才。每位學生可以通過計算機，在編程軟件上進行PLC程序編寫，并下載到PLC中，實現由PLC控制現場，也可以將控制功能在組態軟件中實現，通過將控制程序寫在觸摸屏的腳本中，對組態軟件進行功能的二次開發，將整個工程下載至觸摸屏中，實現觸摸屏與PLC的通信。在觸摸屏的畫面中，進行監視和控制現場。通過PLC編寫程序、組態軟件編寫程序來查看結果，理解PLC控制、觸摸屏控制的方式。實踐教學加強了對現場控制、網絡通信的概念，課中通過實操、項目化教學，深刻理解教學目標，達到技能能力的提高。實踐教學條件需要滿足具備計算機、PLC、MCGS觸摸屏及相應的通信線纜，本課程采用的理實一體化實訓室為PLC綜合實訓室，供每個學生進行獨自操作，實訓設備如圖2、圖3所示。

圖2 實訓設備1

圖3 實訓設備2

結語

對“工業網絡與組態技術”課程的教學改革研究，基于職業技能，將競賽內容與企業崗位需求融入，對應學校設備設定相應實訓項目，培養緊貼社會需求的人才，對課程在教學模式、教學內容、教學資源、考核方式、實踐教學條件等方面進行改革，學生的職業技能得到進一步提升，學生學習興趣更進一步得到激發，課程的教學效果顯著。