基于工作过程的《组态控制应用技术》项目式教学设计与实践

赖永波　严　惠

随着现代工程技术领域的不断创新,大批的新器件、新工艺以及新的工业生产控制技术涌现,给高等院校人才培养目标提出了全新的要求。作为培养应用型、技能型人才的高职院校,要培养出合格的人才并体现教学特色,课程教学改革必不可少。《组态控制应用技术》作为电气自动化和机电一体化专业中最先进的一门课程,如何开展教学,为学生提供一个能充分体现职业性的教学过程,加强技能教学,重视技能培养,是该课程教学亟须解决的问题

我院开设《组态控制应用技术》课程已两学年,依托西门子公司授权,与我院联合共建了先进的培训实验室——西门子小型自动化培训中心,并将其应用于现场教学。整个教学过程以工作过程为导向,采用项目式任务驱动为教学手段,针对教学过程“做中学”的特点,设计了教学的实践步骤、作用和保证措施。

课程目标设计

工作过程导向的目的在于克服学科体系内容的结构化差异,而有利于与工作过程相关内容的学习,即以职业的典型工作过程确定职业的实际工作任务,并归纳成教学工作任务,最终转化成职业教育教学任务。通过本课程的学习,学生应掌握西门子S7-200PLC小型系统的基本组态控制技能,能根据具体工程应用需求,选择、运用S7-200PLC与触摸屏(K-TP178)技术构建基本的组态控制系统,并能成功调试。以工作过程为导向开展项目式教学要

制定如下目标:

知识目标掌握系统动力接线、控制接线及组态控制的基本硬件架构;掌握梯形图和Winc-flexible程序设计方法;掌握触摸屏组态画面的设计方法、PLC与触摸屏输入输出设计和相关的通讯设置方法;掌握输入输出硬件电器设备的特性和运行注意事项。

能力目标能根据控制目标和负载特点进行组态的类型和容量、导线的种类和截面选择,并在安装过程中防止电气错误,注意工艺要求;能根据自动化控制系统选择合适的控制方式、配置必要的保护。完成PLC与触摸屏控制系统设计;能根据具体工程应用需求,综合运用所学专业知识进行组态参数的设置、PLC控制系统的调试、PLC与触摸屏系统的联调;能根据调试结果判断工作状态、故障类型并掌握排除故障的方法。

素质目标通过分组完成项目任务,培养学生团队协作精神,锻炼学生沟通交流、自我学习的能力;通过项目需求分析与方案论证,培养学生搜集信息、整理信息、发现问题、分析问题和解决问题的能力;通过项目实施、系统调试与答辩,提高学生实践动手能力、观察与创新思维能力、解决问题能力及书面与口头表达能力;通过培训中心实施“5S”管理理念,培养学生形成规范的操作习惯,养成良好的职业行为习惯。本课程旨在培养学生的创新意识、分析和解决实际问题的能力以及工程实践能力。

能力训练项目设计

本课程主要选择典型生产过程控制系统进行组态设计,以此为综合实训课程内容,将其分解成六大实训项目,对应16个能力训练子任务,通过反复训练,融合课程知识点,通过“做中学”获得16个可展示成果。

每个项目对应一个具体的工程实践过程,包括能力训练任务、能力实现目标、相关支撑知识、训练方式及步骤、训练可展示的结果等。在教师的指导下,灌输高新技术,将知识点融入项目训练中,通过设计五十多个丰富而有创意的组态工程画面,完成系统设计的全过程,真正体现“在做中学”的教学理念。项目例选如表1所示。

进程表设计

对应能力训练项目,按照教学大纲设定的课时数,将工程实践过程进行时间分解,以能力训练子任务为最小项目单元设计项目设施进程表。项目进程例选如表2所示。

主客体设计

基于工作过程为导向开展项目式教学,学生是主体,应充分发挥主体的能动性和积极性,主体的能动性高低直接决定了开展项目式教学实践的成败,小班教学可一人一台设备操作,大班可2～3人一组合作。教学实践中应充分调动主体的主观能动性,注意培养主体之间的协作意识,加强职业素质教育。西门子小型自动化培训中心按现代工业企业实施“5S”管理运行, 真正实现学校教学与企业工作现场的“零距离”对接。

以工作过程为导向开展项目式教学设计与实践,整个过程中教师起主导作用,引导学生“做中学”,因此,培养和建设业务素质过硬的教师团队必不可少。目前,我院西门子小型自动化培训中心有教师5人,全部具有德国西门子工程师证书。为达到课程教学目标,应不断加强教师团队的建设,采取以下措施:学院鼓励教师加强理论学习和深造;依托“长三角”现代加工制造产业群,加强与企业合作,教师走入企业生产一线,了解和熟悉现代工业控制生产新技术和新设备;走产、学、研一体化发展道路,使教师开展科研,不断提高工程实践能力。

考核设计

考核是教学实践中最后一个重要环节,考核结果直接反映了教学设计与实践的成败和优劣。

考核方式本课程教学共有6个大项目,分成四个阶段来实施,课程考核取消理论考试,充分注重过程考核,体现以工作过程为导向开展项目式教学的设计理念,优化教学成绩考核措施。按项目考核,以完成子项目质量和时间评定成绩,提高学生实践学习效率;学习期间鼓励交流和团队协作,考核中独立完成,真实公平地反映技能水平和学习效果。鼓励学生进行自定义项目设计,积极参与制作创新性实践。总评成绩由四部分项目成绩给出,具体成绩分配见表3,子任务分组进行单独考核、单独评分。

考核反馈考核反馈是现代教学改革必不可少的过程,旨在通过考核的成绩分布以及主体实践过程的效率反馈优化课程能力训练项目,调节能力训练项目的大小和项目涉及知识内容与技术的深浅,提高教师在教学实践过程中的导向功能,进一步加强教师在创建能力训练项目任务时的科学性,为教学实践成功提高保障。

采用以工作过程为导向开展项目式教学,并以此构建课程内容体系,可使专业课程教学实现任务驱动,教学主线清晰,目标明确,学生学习目标明确,避免传统教学的缺陷,培养学生系统工作和处理问题的能力。基于工作过程为导向开展项目式教学,能够涵盖工作岗位所需要的技术、能力和知识体系,有效地实践高等职业教育技能本位的教学指导思想,搭建教学与岗位之间的立交桥。本教学设计和实践思想可推广到当今机电类、电气类、计算机工程应用类等高职教育相关专业的课程教学中。

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作者简介:

赖永波(1975—),男,硕士,江苏信息职业技术学院讲师,主要从事机电和自动化教学课改与科研。

(本文责任编辑:尚传梅)