关于高职课程的项目化教学设计*——以《机床电气控制系统的设计与安装调试》为例

张安洁

（台州职业技术学院 浙江 台州 318000）

学生学习目标不明确、学习兴趣不浓厚是一直阻碍职业教育发展的重要因素。近几年来，在全国高职院校中掀起了教学改革的浪潮，各个高职院校从不同的视角，切入适合自己的改革主题，纷纷加快改革步伐。在教学改革实施中，项目化教学的教学方法备受推崇。项目化教学的主要思想是鼓励学生面对专业知识和岗位能力所构建的目标，产生一种创造激情和价值实现欲望，使学生能够在一种企业生产环境或情境下，按照企业产品制造的工作模式，完成学习和训练任务。它强调以学生为主体，以教师为指导，以具体的工作任务为载体，将理论与实践有机结合，使学生在完成任务的过程中掌握知识和技能。项目化教学通过提出一些引导性的问题，能够让学生进行自主学习，引导学生掌握完成项目必须理解的知识，并在实施项目的过程中设立考核制度，让学生在参与整个项目的过程中充分发掘创造潜能，更有效地调动学生的积极性。笔者拟以高职机电一体化专业为背景，探讨项目教学法的形式，对该专业中的主要课程 《机床电气控制系统的设计与安装调试》进行项目化教学设计。

课程设计的理念与思路

课程改革整体理念 根据学校的办学理念和人才培养目标定位，基于课程体系和教学改革的总体思想，在教育专家指导、广泛调研、多次讨论的基础上，以专业的发展趋势及企业的人才需求为依据，结合机电一体化专业培养计划，从培养学生综合分析能力和职业能力出发，提出课程体系和教学模式改革的基本理念：以学生综合职业能力养成和职业生涯可持续发展能力为导向，明确课程目标；以典型的工作任务、项目、工作过程为线索，确定课程结构；以岗位职业素质、岗位核心技能为主线，确定课程内容；以工作项目为载体，设计教学组织形式，将企业对员工的职业素质要求融入课程，并贯穿人才培养全过程；改革教学方法和手段，深入开展项目教学，以工作任务为导向，真正实现“教学做”合一。

课程设计理念 本课程的设计理念主要有以下几点：（1）以培养职业岗位能力和素质为课程目标；（2）基于机电产品安装调试及设计人员岗位分析和具体工作过程，选取典型的工作任务为教学载体；（3）以学生为主体，以教师为指导，按照人的认知规律和从技能到技术知识的架构，从简单到复杂逐步递进，构建工作过程系统化的《机床电气控制系统的设计与安装调试》课程教学体系。

课程设计思路 本课程是在企业调研与学校组织的专家访谈会的基础上形成的机电一体化专业核心课程之一。为了课程建设的顺利开展，教研组人员对机电类企业的就业岗位做了问卷调查，并参观了企业的典型机电一体化产品，了解了企业的人才需求情况、企业的工作过程以及要求机电专业毕业生必须具备的专业能力。另外，考虑到理论知识的覆盖面，对学科知识体系的内容进行了分析和重构，最后形成典型的教学项目。本课程的设计思路如图1所示。

图1 课程设计思路图

教学目标设计

通过学习该课程，学生能够使用三相异步电机、直流电机、步进电机、伺服电机等工业常用电机，能维护普通机床的电气控制线路，并能综合运用PLC、传感器、变频器、触摸屏等电器设备设计机床、工业机械手等常用机电产品的控制系统。具体的能力目标与知识目标如下。

能力目标 能力目标主要有以下几点：（1）能进行电动机及其常用电器元件的接线及其选型；（2）能绘制电气控制电路的原理图和接线图；（3）能进行继电器—接触器控制线路的安装与调试；（4）能根据电气控制需要，选择PLC的型号及相应的输入、输出端子并正确接线；（5）能利用PLC编程软件进行程序的编写、传输与调试；（6）能完成变频器输入输出端子与控制端子的接线、参数设置、面板控制与调试；（7）能够使用触摸屏进行接线、参数设置与界面设计；（8）能分析并排除电气控制电路中的常见故障，并能改造、设计常用机床的PLC控制系统；（9）能够使用继电器、接触器、PLC及扩展模块、变频器、触摸屏等设计较综合的控制系统。

知识目标 （1）理解常用电机的机械结构与工作原理；（2）掌握常用低压控制电器如继电器、接触器等的动作原理、图形和文字符号画法；（3）掌握继电器、接触器控制系统的设计原则、步骤及技巧；（4）了解PLC的种类、主要功能、基本原理及其接口电路的工作原理；（5）掌握常用PLC的基本指令及应用；（6）理解变频器、伺服电机、触摸屏、传感器等常用电器设备的原理；（7）掌握PLC综合应用系统设计的基本原则、步骤和方法。

教学项目设计

项目的确定是项目教学法成功的关键。在明确课程教学设计理念与思路的前提下，项目的选取需要把握以下几个原则：（1）项目的设计要有可行性。设计学生易理解、感兴趣的项目，如三相异步电机的正反转等，这样才能更好地激发学生的学习兴趣，引导学生进行自主学习，收到事半功倍的效果。（2）设计的项目难度要循序渐进。在明确的教学目标指导下，综合考虑项目的统筹设置、项目间的联系和层次递进。开始时的项目难度不能过高，难度过高会使大部分学生难以理解和接受，不仅收不到预期的教学效果，还会导致学生对后续内容的学习望而生畏。从简到难逐步递进的方式能较好地激发学生的学习热情和积极性。（3）项目的设计要有综合应用性和创新性。项目的选择要以教学内容为依据，既要与书本知识紧密结合，又要能够充分体现企业的工程实际情况，还要有一定的创新空间，使学生既能运用学过的知识，又可以创造发挥，对新旧知识融会贯通，更能提高学生举一反三的综合应用能力和项目开发实践能力。

本课程有6个教学项目，25个任务，总共108个学时。其中，前4个项目为基础性项目，后2个项目为提高性项目。其中的“多线切割机电气控制系统的设计与安装调试”为校企合作开发的教学项目。该项目是本课程的亮点，具备了一般项目所没有的综合性，该项目涉及电机拖动技术、继电器—接触器控制技术、PLC控制技术、伺服控制技术、传感器应用技术等专业知识，从而可体现项目的工程实际。课程的具体项目和任务名称如下：

项目一 三相异步电机控制电路的安装与调试，具体分为5个任务：（1）三相异步电机点动控制电路的安装与调试；（2）三相异步电机长动控制电路的安装与调试；（3）三相异步电机正反转控制电路的安装与调试；（4）两台电机顺序控制电路的安装与调试；（5）运用变频器控制变频调速电机的正反转及转速。

项目二 CA6140型车床电气控制系统的安装与调试，具体分为2个任务：（1）CA6140型车床电气控制原理分析；（2）CA6140型车床电气控制系统的安装与调试。

项目三 PLC基础控制装置的安装与调试，具体分为4个任务：（1）用PLC控制指示灯的亮灭及闪烁；（2）三相异步电机启停与正反转PLC控制装置的安装与调试；（3）运料小车自动往返控制装置的安装与调试；（4）简易定时报警器的设计安装与调试。

项目四 普通机床控制系统的PLC改造设计安装与调试，具体分为2个任务：（1）CA6140型车床控制系统的PLC改造设计安装与调试；（2）Z3040型摇臂钻床控制系统的PLC改造设计安装与调试。

项目五 工业机械手PLC控制系统的设计安装与调试，具体分为2个任务：（1）工业机械手PLC控制过程分析；（2）工业机械手PLC控制系统的设计安装与调试。

项目六 多线切割机电气控制系统的设计安装与调试，具体分为10个任务：（1）模拟量输入、输出模块的使用与仿真；（2）运用PLC及模拟量扩展模块控制伺服电机的转速；（3）人机界面HMI触摸屏的参数设置与界面设计；（4）运用PLC及触摸屏实时控制电机；（5）综合应用触摸屏、PLC及模拟量扩展模块控制伺服电机的正反转及转速；（6）旋转编码器的脉冲计数装置的设计安装与调试；（7）步进电机的正反转及转速控制装置的设计安装与调试；（8）切割机钢线张力测量装置的设计安装与调试；（9）切割机断线保护及张力控制装置的设计安装与调试；（10）多线切割机控制系统的设计安装与调试。

另外，由于学生自身水平有差异，在教学中应适当地布置扩展任务给基础好、学有余力的学生做，给他们一个发展自学能力的空间，进一步提升学生的综合能力。

考核体系设计

本课程的成绩总分为100分，平时成绩占70%，期末成绩占30%。平时成绩为完成上述任务所得成绩的平均分，期末成绩是一个较综合的任务考核所得分，每个任务的考核指标（见表1）中，每个指标都有一定的权重。教师根据考核表对每个学生的任务完成情况进行评分，其中，2、3、4项的考核是由小组所有成员共同完成的。

表1 任务考核评分表

单元教学实施过程

单元教学主要分为以下几步：（1）先告知本单元要达到的教学目标和重点难点，给学生发放工作任务单，然后以实际案例演示引出新任务。（2）资讯获取，教师提出引导性问题，提示学生通过相关技术资料查阅关键知识并回答问题。（3）方案讨论与修改，小组讨论实施方案并汇报，教师给予指导，最后确定方案。（4）任务实施，主要分为元器件的安装与布线和功能调试两个实施步骤。（5）展示与评价，各小组代表展示该组项目作品，并对调试过程作简要介绍，学生互评并相互交流工作体会，教师对每组的项目成果进行评价，并把考核结果记在相应的考核表中。（6）归纳总结，教师与学生共同归纳总结在任务实施过程中遇到的问题及知识点。

教学效果评价

本课程在期中和期末都召开了学生和教师座谈会。通过学生和任课教师的反映可知，本课程的教学效果与传统课程教学相比有很大的改善，运用项目教学法，可使学生在实现完整工程项目的过程中学习具体的理论知识，并培养了学生的工程意识；在工作方案设计、讨论及比较分析各种方案的优缺点，从而选择最优实施方案的过程中，可逐渐培养工科学生的独立工作能力和团队合作精神，提高学生的综合职业技能。

座谈会中师生也提出了该课程存在的不足之处，并给出了较合理的解决措施。主要有以下几点：（1）项目内容较多导致计划学时稍显不够。学生提议增加学时量或在课内适当减少任务数量，增加实训室课外开放时间，让有兴趣的学生做更多的训练以进一步提高应用能力。（2）实训器材消耗量较大导致部分耗材出现供不应求问题。对此，已向相关部门反映，要求调整采购计划以满足课程教学对耗材的需求。（3）教学组织过程还需要进一步完善。教学组织协调不当容易出现教学过程松散、个别学生偷懒的现象，因此，合理分配小组成员显得尤为重要。在分组方面，要以学生自愿为原则，在此基础上，以4～6人为一组，选择组织能力强、学习态度好、乐于助人并有一定合作创新意识的学生为小组长。教师要根据学生在课程学习期间表现出的知识掌握情况、学习能力和团队协作等影响因素适当调整分组情况，力求使每个小组都能和谐相处，一起学习，相互探讨，共同完成工程项目。在这个过程中教师可以适当启示和引导学生解决遇到的技术问题。

本课程在项目设计中引入了真实的企业项目，与一般课程的项目教学相比更能体现工程实际，而且本课程教学项目内容丰富，知识覆盖面较广。在教学方法方面，在项目化教学法的基础上融入了示范教学法、分组讨论法、问题引导法等多种教学方法。通过两年的教学改革与实践，学生的实践动手能力有了很大的提高，对理论知识的理解更加深刻。实践证明，基于工作任务的项目化教学可以激发学生的学习兴趣和求知欲望，培养学生综合运用知识分析与解决问题的能力、团队协作能力及较强的产品质量意识。今后，应继续应用和推广基于工作任务的项目化教学，并不断完善教学方法及项目设计，以更好地适应企业对人才职业能力的需求。

[1]高强.基于工作过程的项目教学课题研究[J].职业教育研究，2009（9）：89-90.

[2]陈旭辉，张荣胜.项目教学的项目开发——教学设计及其应用[J].中国职业技术教育，2009（3）：59-61.

[3]陈荷燕，汪木兰.项目教学法在机床电气与PLC课堂教学中的运用[J].中国现代教育装备，2010（13）：12-13.

[4]曹荣敏，周惠兴.设计创新实验项目 培养工程创新能力[J].实验室研究与探索，2011（10）：228-229.

[5]王春凤，李旭春.电力电子技术实验教学改革的探索与实践[J].实验室研究与探索，2011（9）：127-129.

[6]冯遵安，蒋琴.任务驱动与项目教学法在电气控制教学中的应用[J].中国科教创新导刊，2009（2）：195-196.

[7]熊凌，吴怀宇.电气控制类专业主干课程教学研究与实践[J].电气电子教学学报，2009（9）：92-94.

[8]向丽.工作过程导向理念下高职实践教学模式的解构与重构[J].职教论坛，2008（8）：8-10.

[9]李姗姗，刘江文.项目教学法在《电气控制与PLC》教学中的探索与研究[J].北京电力高等专科学校学报，2010（9）：456-457.

[10]李湘民.以项目为中心改革PLC教学设计[J].职业教育研究，2009（7）：94-95.

[11]陆孟熊，秦益霖.行为引导的项目教学法在PLC应用技术课程教学中的应用[J].常州信息职业技术学院学报，2008（2）：31-33.