高职《PLC与变频器使用与维护》课程的项目化教学

□张 磊 汪志佳 鲁 妍 李会新

近年来随着社会的进步和科学技术的发展，可编程控制器与变频器已经广泛应用在机械制造、石油、钢铁、建材、化工、汽车、电力、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业，大多数情况下，变频器不是独立的工作，而是与PLC相结合组成自动控制的变频调速系统。原来的教学中，《可编程控制其原理及应用》（即PLC）和《变频调速原理及应用》两门课分别开设在不同的学期，而且课程中只有很少的验证性实验课。割裂了两大控制器的联系，也不能突出其实践性，学生所学习的理论也无法和实践结合。在我院课程建设中，教学改革是建设一体化教学模式的重要环节，《PLC及变频器的使用与维护》作为电气自动化和机电一体化的专业核心课成为教学改革的首选课程。

在本次课改中 《PLC及变频器的使用与维护》这门课依据电气自动技术和机电一体化专业的人才培养目标和岗位分析所需的能力并与校企合作的首钢长白机械厂和秦皇岛烟机公司合作开发，经过多次教学研讨与分析后在原来的《可编程控制其原理及应用》（即PLC）和《变频调速原理及应用》的基础上，把两门课合并为一门课。[1]在教学改革中，在完成理论学习的基础上，着重实践教学，使学生的理论学习能力和动手实践能力，都得到了提高。

一、教学改革方向

（一）整合教学内容

在分析相关专业的人才培养目标和岗位分析所需的能力并与校企合作的专家，分析经过多次讨论与经验分析和往届的就业形势后在原来的《可编程控制其原理及应用》（60学时，其中理论52学时，实验8学时）和《变频调速原理及应用》（60学时，其中理论52学时，实验8学时）的基础上，整合为《PLC及变频器的使用与维护》（80学时，其中理论40学时，实际操作40学时）。将原来的电力电子原理部分理论删除，因为前面专业基础课已经学习过相应的知识，在这里不做过多的重复。将原来的PLC和变频器原理删除一部分过多的理论性内容和然后在现场教学使用PLC和变频器时再补充相关的知识，使学生有更加直观的印象。本次《PLC及变频器的使用与维护》课程改革的共分为10个项目，每个项目都包括相关的理论和实践知识，并且以循序渐进由浅入深的方式完成整个课程标准要求的教学内容。

（二）强化现场实际操作

PLC及变频器的现场教学在传统的实验基础上进行改革，学生不再按着实验指导书做验证性的实验，而是在任务驱动的基础上完成一个个实用型、综合型、创新型实际操作的项目。这种现场教学的模式在组织形式上以学生为主，指导教师为辅助。教师首先按照授课计划把相应的项目分配给学生，并提供完成项目所需的理论知识，在实践课时让学生根据老师提供的理论知识自己动手完成各个项目。

本次《PLC及变频器的使用与维护》课程改革的共分为10个项目，每个项目都包括相关的理论和实践知识，并且以循序渐进由浅入深的方式完成整个课程标准要求的教学内容。PLC及变频器控制系统的各个项目都包括系统主电路的设计与配线、控制电路的设计与接线、软件的编制与仿真、系统故障排除和变频器参数设定及修改等重要环节。与传统验证性实验相比项目化课程教学改革具有更强的实际应用性和更强的综合性。

表1 教学内容及组织

在机电中心把学生分成十组每组配有实训台、电脑、三菱FX2N-32MRPLC和西门子MM 440变频器，每次根据实际操作项目的，让给学生申请需要的耗材如继电器，接触器，按钮，限位开关，灯等。同时还提供了相关国家的标准与规范、PLC使用手册、变频器使用手册、低压电器资料等和先进设备满足学生的需要。

（三）改善教学方法

为了适应高职复合型高素质人才的培养，提高教学质量和学生的学习效果在《PLC及变频器的使用与维护》的理论教学和现场教学中，教学团队对以前的教学方法和教学手段进行了改革和创新。

教学实施中灵活运用六步法教学，通过资讯、计划、决策、实施、检查、评估完成所有教学过程。在这一过程中，教师主要发挥引导作用，指导学生采取以自学为主，小组讨论学习和老师指导为辅的学习方式。通过这些方法逐渐培养学生的自己解决问题的能力，提高学生的知识和能力水平，也让学生在小组共同分工协作完成项目时提高团队协作的能力和与人沟通以及交往的能力。

（四）加强教学团队建设

教师在教学改革中作中占据着主导地位，师资的好坏是决定教学成效的最关键因素。因此，我系师资队伍按“双师型”要求进行建设，同时教师利用寒暑假定期到企业进行专业研修和顶岗实践。[2]我系先后邀请多位国内高职院校课程开发专家和校企合作的企业专家来校对专任教师结合课程改革做专题讲座；并组织教师有计划、分步骤地学习和交流；同时选派专业骨干教师赴国内各大高职院校学习成功的课改经验。还成立了课程改革研讨小组，由教学主任牵头带领骨干教师具体负责课程改革、实施方案的设计。

我院作为国家示范高职院校同时还设立了院级课程改革项目，并设立专项基金，鼓励教师积极参与课程的开发和改革，增强教师的主动性和课程的可监控性。

二、项目化教学改革的组织与实施

（一）调整教学内容

在《PLC及变频器的使用与维护》课程中,我们采用任务驱动的项目化教学模式进行改革。把整个学期的教学任务按照教学计划分成十个项目，每个项目包含两到三个任务，学生在完成每个项目模块时是以任务为驱动的结构化的知识框架。十个项目都是由具有实际工程应用背景的真实项目提炼而来，其中有三个项目是教师团队从我系的校企合作企业中现场总结来的，和实际结合非常紧密。

在本次课改中每一个知识点不再是孤立的，而是以任务驱动的形式被整合，每一个项目都环环相扣，紧密衔接。这样让学生减少了理论学习时的枯燥，增多了动手操作的乐趣，并使学生对这门实践性很强的课程有了整体的认识。我们采用现场教学的方法，在实训室里边学边练，每个项目老师先引导学生对某个具体项目充分了解，并提供相关的理论知识；然后让学生根据老师所提供的理论知识实践完成相应具体项目的任务；最后老师对每个项目进行总结，再一次的强化项目中的知识要点，起到巩固的目的。

（二）以任务驱动的项目化教学

任务驱动的项目化教学改革是以教师为引导，学生为主体，最大的发掘学生的能力，是一种理论与实践有机结合的教学方法。在整个教学中把知识结构划分为十个项目，每个项目都由由浅入深的两到三个任务组成，学生每完成一个任务都会学习并实际操作相应的知识点。完成一个任务后学生在第一个任务的驱动下完成接下来的任务，每个任务都有机的衔接，整合成一个完整的任务。这种教学模式更注重理论与实践的结合，训练学生的动手能力，分析能力，学习能力。

（三）团队协作完成项目

在实际现场操作时，我们把每个班的学生分成十组，每组2、3个人。在8学时的时间内，要对于给定的项目需要系统主电路的设计与配线、控制电路的设计与接线、软件的编制与仿真、系统故障排除和变频器参数设定及修改。一个人是不可能完成的，这就需要小组合理的分工，每一个同学的积极性都被调动了起来，大家团结协作共同完成老师布置的项目。同时各组之间相互讨论取长补短，使学生不但动手能力得到提高，与人沟通的能力和团队的协作能力也大大提高，为学生将来走向工作岗位奠定了良好地基础。

（四）项目化教学报告

对应用性很强的专业核心课《PLC及变频器的使用与维护》而言，一味地“填鸭式教学“，显然无法将大量的实践知识传授给学生，学生创新能力也得不到提高。[3]传统的课后作业也无法让学生把自己在实践课上学习的知识总结和深化。针对这一问题，在这次教学改革过程中每完成一个项目，学生要撰写“项目教学报告”，从任务记录、完成情况、知识点总结、学习建议等几个方面对每一个项目直至每个具体的任务进行总结。然后指导教师对相应的知识、技能、态度等几方面来对每一位同学进行系统的评价。让学生在课后从理论和实践两方面把自己学习的知识进行总结和归纳，让学生更具自主学习能力，知识的学习也更加的深刻。

（五）成绩评定

《PLC及变频器的使用与维护》这门课进行项目化教学改革后，以往的闭卷考核形式就不能全面的考察学生的分析能力、设计能力和动手操作能力，甚至会让学生死记硬背，盲目的应付考试。因此对于这门理论与实践结合如此紧密的专业核心课程，我们建立了新的考核模式。[4]

本课程在每个项目完成后都对学生进行阶段性考核，每个项目的考核内容与项目所对应的知识点和实际操作环节相对应。共十个项目有十个阶段性考核的成绩作为平时成绩。课程结束时，采用理论考试和实际操作考试相结合的方法。其中理论考试占总成绩的50%，实际操作考试占总成绩的50%。[5]理论考试会以试卷的形式考核整个课程中学到的知识，例如PLC的硬件结构、工作原理、外部接线、软件编程、变频器的外部接线、工作原理、参数调节等知识点。实际操作考试会让学生独立完成一个项目，老师在学生的完成过程中从外部接线、程序编制、变频器参数调节、排除故障等几个方面根据学生的工作能力和职业素质对学生进行全方位的成绩评定。

三、实训与校企结合实习

80学时结束后，安排学生有一周的《PLC及变频器的使用与维护》实训，在实训中给学生一个完整的系统，学生需要查找资料，了解工艺及控制要求，同时要提交实训报告。实训报告中必须包括控制任务分析 （提炼出具体控制要求），使用的元器件，主电路图，PLC外部接线图，I/O分配，SFC流程图（梯形图），PLC-变频器接线图；变频器参数设定表。让他们对PLC与变频器控制的整体系统有更全面的认识，实训从实际操作、实训报告、答辩三方面考核学生的综合能力。同时安排学生在我们的校企合作企业首钢长白和秦皇岛烟机厂参加顶岗实习，让学生提前感受企业的氛围，并在本学科的实际操作中积累工作经验。

四、结语

随着教育部对高职教育的重视，我院教师不断地对课程进行改革和完善。对《PLC及变频器的使用与维护》这类理论与实践结合非常紧密的课程，增设了现场教学、实训等教学环节，对此课程进行了以任务驱动的项目化教学改革。第一轮课改结束后，学生的实际操作能力明显提高，学习的主动性也更强了，团队协作意识和职业综合素质都有了显著的提高。同时教师也走出教室去企业进行实际操作的训练，教师的知识和动手操作能力也在教学改革中有了更大的飞跃。

《PLC及变频器的使用与维护》课程的项目化教学改革，整合了教学内容，把教学内容分为十个项目；强化了实践教学，学生动手实际操作能力得到了明显提高。满足了企业对毕业生各个方面能力的需求，给毕业生闯到了更多的就业机会。改革了教学方法，教学方法转变为以任务驱动的项目化教学，让学生更加有学习的热情，提高了学生的学习效率和改善了学习效果；加强了师资队伍建设，为高职教育的课程改革提供了人才基础。

[1]张磊.校企合作开发《PLC及变频器的使用与维护》课程[J].教学培养,2011(12):210.

[2]季明丽.高职院校基于工作过程的PLC课程改革[J].教学培养,2010(06):73-77.

[3]何弢，等.高职院校PLC一体化教学改革初探[J].电气电子教学学报,2010(08):116-118.

[4]邵永红，等.高职校企合作存在的问题与对策[J].科教文汇,2006(06):9-10.

[5]康志亮，等.可编程控制器课程改革与实践[J].中国农机化,2011(02):133-136.