PLC课程的项目教学设计与实践

姚庆文 丁 辉

摘要:通过探讨PLC课程教学项目的设计理念、教学方案与教学组织,文章提出了项目教学要围绕专业需求,注重企业应用实例,关注国家职业资格标准,培养学生综合职业能力,推行综合性评价方法,同步建设课程资源并进行教学单元设计等观点。

关键词:PLC课程;项目教学;设计;实践

近两年,很多高职院校纷纷借鉴先进国家的教学理念,按照工作过程系统化的思路,设计项目课程,推广项目教学法,在职业教育中取得了积极的成果,并得到不断完善和发展。

常州轻工职业技术学院从2007年起尝试PLC课程采用项目教学,结合“双证融通,产学合作”的创新人才培养模式,以工程设备为载体,设计课程教学项目,完成了课程标准、典型教学单元设计、项目教学法教案、多媒体课件、校本项目教材、课程网站、“双师型”教师队伍、实验实训基地等课程资源的建设,研究并实践了“六步项目教学法”和过程性考核。

项目教学的设计理念

项目教学是以实践为导向,师生为共同实施一个完整的项目工作而进行的教学活动。其实质是以可操作的工程实例项目为平台,为学生创建学习情境,学生通过对实际项目的认识、了解与操作,学习并掌握相关的理论知识和实践技能。

围绕专业需求明确教学目标PLC课程主要面向机电一体化技术专业和电气自动化技术专业。根据专业需求,主要培养面向制造业,具有良好的职业道德和创新精神,掌握本专业技术知识,具备相应实践技能和较强实际工作能力,熟练掌握典型机电设备的安装调试、运行维护与技术改造等技能,并取得中级“维修电工”职业资格证书,面向生产第一线的高素质高技能人才。具体体现在:掌握自动线中电磁阀、传感器、气缸、机械手、机械零部件等典型器件的安装与调试技能;能绘制并连接PLC的I/O接线,能使用基本指令、SFC、功能指令编写PLC控制典型自动设备正常工作的程序;能设计I/O口通讯程序,对多台PLC控制设备进行联合控制;能用PLC控制自动设备中的变频器、步进电动机和伺服电动机;具备较强的核心能力,如职业道德、创新意识、团队协作、交流表达、数字应用、信息处理、解决问题等。

校企联合设计教学项目 通过下企业调研,走访一线工程师,与企业专家共同分析岗位所需的人才素质、知识与能力要求,明确学生与岗位要求的差距,收集企业典型PLC控制的自动设备实例,指导课程的项目设计。学院收集了高架立体仓库、啤酒灌装线和塑料加工设备等典型企业案例。结合THJDAL-2型教学自动线,以企业PLC控制的典型设备为载体,校企合作设计系统的教学项目,全面提升学生的知识、技能、职业素质等综合能力。

“双证”融通强化职业技能和核心能力训练项目教学内容与国家职业资格标准相融通,使学生学完课程后,具备获取相应职业资格证书的能力。参照“高级维修电工”(PLC部分)和“可编程控制系统设计员”的国家职业资格要求,以工作过程为导向设计学习情境,加强工作任务与知识、技能的联系,注重学生综合职业技能的提高。通过资讯(教师布置工程项目任务,学生收集资料)→决策(师生共同分析案例,讨论解决方案)→计划(设计工作过程,确定工作步骤,拟定检查与评价标准)→实施(学生完成工作任务,共同分析并解决问题)→检查(工作完成后学生按照评价标准自检)→评估(学生演示并介绍完成过程,教师检查并提出建议)等六个环节组织教学,全面培养学生的职业技能与核心能力。

改革评价方法激发学习的主动性项目教学不仅要关注学生的学习结果,更应该注重过程评价,做到形成性评价与终结性评价相结合,定性评价与定量评价相结合,更多地关注学生自身的发展,激发学生潜在的学习动力。学院采用知识、能力、素质“三位一体”的综合评价方法。测评成绩由三部分组成:平时成绩,主要包括课堂提问、讨论、练习、作业、研究性习题等;过程性考核,主要依据学生在教学项目完成过程中资料收集、方案计划、实施过程、实施结果、团队合作、工作态度等情况,在每个项目的训练中,按照评分标准采取学生自检、互检、教师检查相结合;期末综合考核,依据学生完成考核项目的设计与操作结果综合评定成绩,充分调动学生学习的积极性和主动性。

项目教学方案

教学内容 教学项目按照入门、深入和精通三个层次设计,共七个教学项目,每个项目下设若干子项目,各专业根据不同的需要选择相应的级别,级别A适用于电类专业,内容涵盖高级维修电工对PLC控制的要求,学生经过必要的强化训练可以参加全国大学生“自动线安装与调试”技能大赛,104学时;级别B适用于近电类专业,92学时;级别C供非电类专业选修,30学时,如表1所示(√为全部要求,△为部分要求)。

教学资源建设教学资源的设计包括硬件和软件两个方面,如图1所示。硬件资源包括:有4条教学用自动线及配套电脑的自动线实训室1个;配有64台电脑及GX软件、64台PLC及实验板等设备,可满足仿真教学和多媒体电化教学的PLC专业教室2个;配有20个高级电控柜(柜内含电脑、PLC、变频器、触摸屏、伺服电机、继电器等器件)的PLC综合实验室1个;可用于学生参观与现场教学的校外实训基地12个。软件资源包括:配套的多媒体课件、校本教材、课程标准、电子教案、项目测试题库、自动线图片与视频资料等。全部软件资料在课程网站公开,并实行开放实验管理,便于学生自主学习。同时,采用选派教师到企业锻炼,从企业聘请技术人员授课等多种手段,培养“双师型”教师队伍。

教学单元设计 以能够体现完整工作过程的子项目为一个教学单元。从单元教学目标、内容与过程设计、教学方法与教学模式设计、教学情境创设、课业评价方案、课程资源等方面进行单元设计。以项目二“自动线供料站的调试与维护”为例,共有2个子项目:子项目1——推料气缸的运动控制,子项目2——供料站的自动控制及调试维护。子项目1安排2课时,在PLC专业教室授课,要求能通过PLC使推料电磁阀动作,能编写简单PLC的N︰N通信程序。第一步,教师布置任务并讲解、分析相关知识;第二步,师生讨论并制定实施方案;第三步,学生按计划进行项目实施,教师指导示范;第四步,教师对实施的结果进行检查及点评。PLC程序等由教师直接给出,以教师讲解示范、学生模仿实施为主。子项目2安排6学时,分3次实施,前2次在专业教室授课,完成企业案例、程序编写方法等前期准备与仿真练习,第3次在自动线实训室授课,单元设计框架如表2所示。

项目教学的实施

教学方法与手段综合应用任务驱动法、项目导向法、一体化教学法、示范教学法、交流教学法、自主学习法等多种教学方法,突出任务驱动,培养创新能力。以项目为基础,通过任务驱动使学生先感性后认知,激发潜在的学习动力。围绕完成任务过程中出现的问题进行理论知识教学,引导学生综合运用所学知识和技能,进行工作任务的策划与设计、实施和评价,培养学生的工作能力和创新能力。让学生参与教师的科研工作,开展科技创新活动,使学生可以有更多的时间进行实践训练,进一步提高学生的实践能力。通过制作多媒体课件,利用GX软件仿真,PLC及高级电控柜模拟训练,自动线实操训练,结合企业参观及现场教学等多种教学手段组织教学。同时,构筑网络学习交流平台,实现网上教学、网上练习、网上答疑和网上考核,全面推行项目教学。

教学组织每个教学单元均设计明确的学习任务,将学生分成若干学习小组,鼓励他们以多种方式进行交流。在项目实施过程中,引导每个学生参与小组工作,培养他们的协作精神。利用双休日集中安排学生到企业进行现场教学,增加学生的感性认识。

常州轻工职业技术学院PLC课程在项目教学的实施中,以企业典型设备为载体,参考国家职业资格标准,以情境教学为主,采用任务驱动,按职业活动的每一个环节传授相关的技术知识和专业技能,实现了操作技能与理论知识的有机整合,注重对学生岗位职业能力和职业习惯的培养。经过努力,在课程建设与教学改革中取得了一定的突破。2008年,《自动线的安装调试及维护》被评为院级精品课程,并获得学院教学单元设计一等奖。

参考文献:

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[2]姜大源.职业教育的教学方法论[J].中国职业技术教育,2007,(25).

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[5]姜金鑫.工作过程导向的实践性课程构建[J].江苏技术师范学院学报,2008,(5).

[6]贺平.项目教学法的实践探索[J].中国职业技术教育,2006,(22).

作者简介:

姚庆文(1967—),男,江苏常州轻工职业技术学院副教授,高级工程师,研究方向为电气自动化。

丁辉(1969—),女,江苏常州轻工职业技术学院副教授,研究方向为计算机控制。