《现场总线技术及应用》课程教学设计

唐敏

摘 要：随着Intranet和Internet的迅猛发展，现场总线技术作为一种用于工业生产现场的新型工业控制技术，广泛应用于制造业自动化、流程工业自动化和楼宇、交通、电力等各领域。《现场总线技术及应用》课程它融合了电气控制、可编程控制器等多门学科知识，并引进典型的现场总线Profibus、CC-Link、Modbus及工业以太网作为教学载体，实现现场总线的教学过程。本文根据实际教学情况对《现场总线技术及应用》这门课程的教学设计进行了详细的阐述。

关键词：现场总线技术；控制系统；教学设计；课程定位；教学方法

中图分类号： G420 文献标识码：A 文章编号1672-3791（2015）10（a）-0000-00

课程教学设计是作为解决教学实际问题的一种工具与方法，非常巧妙地将教学理论与教学实践结合在一起[1]。本文根据笔者所在学院的实际教学情况，围绕课程定位、教学目标、教学内容、教学方法和手段及考核评价几方面阐述《现场总线技术及应用》课程的教学设计。

1 课程定位及设计思路

现场总线控制技术是一门强调实际应用的课程。在工业现场，其发展与相关的应用层出不穷，目前具有不少于20 种国际标准的现场总线，在课程中不可能都作为授课内容[1]。 我院开设的《现场总线技术及应用》课程是机电一体化技术专业的一门专业必修课程。通过对本专业机电产品安装、调试及服务、机电设备维修工作岗位分析，确定了课程的设计思路为：本课程紧紧围绕相关岗位所需的职业技能要求，按照学生的认知规律和职业能力培养规律，选取典型的现场总线和工业以太网作为教学载体，实现现场总线的教学过程。通过理论学习和实践训练，逐步培养学生的职业工作能力和自主学习能力。

2教学目标

通过本门课程的学习，学生能够系统掌握现场总线的基本概念、基本理论和基本方法，熟悉Profibus总线等几种典型的现场总线及工业以太网的控制系统的构建方法，提高学生的知识应用能力与简单总线的组建能力，初步具有总线的组建和维护技能，为提高学生的职业能力和可持续性发展打下基础。

2.1知识目标

（1）掌握现场总线的基础常识。

（3）能够根据控制要求，组态现场总线和工业以太网控制系统。

（4）能够熟练使用自动控制系统中常用的总线设备。

（5）能够根据要求设计总线控制系统。

（6）能够对总线控制系统进行日常的运行管理与维护。

（7）能够管理相关的技术资料。

2.2能力目标

（1）能够按照要求构建简单的现场总线和工业以太网网络系统。

（2）能够处理现场总线中简单故障。

（3）能够学会收集、分析、整理资料。

（4）能够在学习中发现问题、提出问题，并能初步解决问题。

2.3素质目标

通过理论知识学习和实践训练，培养学生严谨、规范的工作态度，爱岗敬业、崇尚科学的精神，理论联系实际的良好学风，分析问题和解决生产实际问题的能力。

3教学内容

本课程学习从简单的现场总线技术的特点、规范、接口标准、通信传输技术，逐步过渡到典型现场总线控制系统的构建，引导学生运用所学知识对现场总线进行系统设计，使学生在学习与交流过程中能力不断得到提升。按照由简单到复杂、由浅入深的原则，充分考虑了学生的认知规律和特点，设置了5个项目，共32学时。具体内容如表1所示。

表1 具体教学内容及学时安排

学习项目 教学内容 学时

项目一：

现场总线的认知 任务1.1：现场总线概述 2

任务1.2：现场总线的通信基础 2

项目二：

Profibus总线及应用 任务2.1：Profibus总线基础 2

任务2.2：Profibus-DP控制系统的配置 2

任务2.3：Profibus-DP单站的硬件组态 2

任务2.4：S7-300 PLC之间的Profibus-DP总线通信系统的构建和运行 2

任务2.5：S7-300 与S7 -200PLC之间的Profibus-DP总线通信系统的构建和运行 2

项目三：

CC-Link总线及应用 任务3.1：CC-Link总线的概述 2

任务3.2：主站模FX2N-16CCL-M

与从站模块FX2N-32CCL 2

任务3.3：CC-Link总线通信系统的构建与运行 2

项目四：

Modbus 总线及应用 任务4.1：Modbus现场总线的概述 2

任务4.2：Modbus RTU通信 2

任务4.3：S7-200系列PLC之间的Modbus RTU通信系统的构建与运行 2

项目五：

工业以太网技术及应用 任务5.1：工业以太网的基础知识 2

任务5.2：S7-300的PROFINET工业以太网控制系统的构建 4

4教学方法和教学手段

在教学过程中，根据教学内容和学生特点灵活运用了任务驱动法、案例分析法、讲授法、讨论法、巡回指导等方法。重视对学生综合能力的培养，加强创新能力调动学生的积极性。并充分利用多媒体课件、网络资源、动画视频等现代化的教学手段提高学生的学习效果。

随着信息化教学的普及和越来越多的学生喜欢使用智能移动终端设备，微课作为一种新的教学资源应运而生[3]。因其短小精悍、资源多样、实施灵活等特点，逐渐被更多的学生和老师喜爱。在教学过程中，针对现场总线技术课程的重点和难点开发出相应的微课，便于学生自主学习。

5教学考核和评价

本课程采用过程考核和终结性考核相结合的方式進行。考核的重点在于测评学生是否具备了现场总线的理论知识及实践应用能力，以学生的学习态度、相关理论知识、实操质量等内容综合评定。其中过程考核包括出勤、提问、作业和实验报告等，过程考核占总成绩的40%。终结性考核包括两个环节，第一环节是将学生分成小组，各小组分别从试题库中抽取一套试题，试题包括理论测试和实操题目，由小组共同完成，这部分成绩占总成绩的40%。由于小组分工不同，导致一些学生没有参与到整个考核过程。为了公正公平全面对学生进行考核，加入了答辩环节，占总成绩的20%。

6结束语

《现场总线技术及应用》是一门实践性较强的课程，在课程教学设计过程中要根据课程特点、学院的实际情况及学生的认知规律进行教学设计。学院现有的PLC实训室和自动生产线实训室，基本能满足教学要求。教师在教学过程中要不断地探索和创新，做好详细的教学设计，这样才能够全面提高教学质量和教学效率。

参考文献

[1]李治国、李学锋.课程教学设计的理论基础与实践路径[J].学理论，2013（33）：240-241

[2]郭琼.现场总线技术及其应用[ M].北京：机械工业出版社，2011

[3]胡铁生.“微课”：区域教育信息资源发展新趋势[J].电化教育研究，2011（10）：61-65