基于PLC控制的变频调速系统教学领域的项目化教学研究

朱志英

摘要：该文以工作过程为导向，分析现代市场需求和学生特点，以及课程间的联系，构建PLC控制变频调速系统的教学领域，设计典型的教学项目和较完善的考核体系，进而提高学生积极性，取得良好的教学效果。

关键词： 变频调速；PLC；电机；项目化；教学研究

中图分类号：G424 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2015）06-0168-02

PLC控制交流变频调速技术在工业中之所以得到广泛的应用，是由于其能够实现电机的实时转速远程控制，对自动化设备进行智能控制。主要原理为传感器和继电器将采集监控电磁阀、电机、变频器等有关的各类对象的信息输送到PLC。PLC对输入信息进行处理，并综合高速采集器所获得的信息，进一步对控制监控对象进行反馈，并输送到上一级过程监控机。同时监控机（上位机）的向PLC发出控制指令，PLC通过对输入和操作指令的分析、判断，进行综合处理，输出控制信号，以完成对变频调速系统的控制工作。实现监控机对监控对象的实际控制。整个控制原理和过程在机电一体化专业中都是学习和掌握的重点内容和技能。

因此，职业院校根据工业需求相继开设了《传感器与检测技术》、《可编程控制原理与应用》、《变频器原理及应用》等相关课程，以适应现代生产发展，而各门课程的相对来说具有涉及面窄，通用性差的特点，只针对自己课程特点开设的相关小试验，无法满足现代生产环境对综合人才的需求。

目前职业教育教学一直在推行教学改革，但是很难突破原有的课程体系，大部分仍是讲授法和实验验证法等传统教学法，学生学习目标不够明确，不清楚学习内容与未来工作之间的关系，学习积极性不高。使得高职中现行变频技术的应用和PLC技术的教学研究情况可概括为：

1）教学内容和实践教学结合不够紧密，学生学习没有目的性，加上学生的基础差，学习态度散漫，自主性差。最终是老师教老师的，学生做学生的。实验时茫然，不知所措，只等老师示范，学生进行模仿，任务式的完成报告了事，完全没有自己的思路和创新，记忆不深，效果很差。

2）教学内容和岗位需要不能密切联系，导致教学内容过多而没有典型实际任务的依托，教学时间不能有效利用，导致人才供需脱节。

基于以上教学过程中存在的问题，结合目前市场需求的人才特点，本课题分析PLC、变频器、传感器、触摸屏等课程的特点和之间的联系，将其依照典型的工作任务将其有机结合在一起，构建PLC控制电机变频调试试验项目，将教学内容进行整合，重新设计，不仅将教学内容融入典型的工作任务中，让学生明白学什么、怎么学、如何用。而且也让学生学会如何利用PLC控制变频调速系统的技术，同时提高了学生的学习自主性，培养良好的职业素质。尽可能模拟现代生产环境，结合生产技术、生产器件，进而培养具备一定应用、设计能力的多方位人才，以适应社会需求。

课程具体联系如图1所示：

1 构建以工作过程为导向的教学情境

总体思路是以岗位能力为导向、注重工作过程和开发设计过程、多方面能力并重。

本教学领域开发和研究不是对原有课程体系运行的否定，而是在原有的基础上，借鉴了中德诺浩先进的教育经验，重新制订教学计划和改变课程开发理念，如图2所示。推陈出新，开发满足社会需求和适应我国高职学生发展的课程。

根据对企业的广泛调研，了解企业所涉及变频调速系统控制技术的应用情况及其工作任务和工作流程，分析企业的人才需求，通过赴新加坡南洋理工学院进修，学习国外先进的职业教育教學理念，也对中德诺浩项目化教学方法的研究和学习，逐步形成了以行动为导向，基于工作过程的教学模式改革理念，并对课程的设计和教学方法实施进行改革。以工作过程为导向，以工作任务为载体，设计模块结构。根据课程的教学能力目标以及学生的认知规律，将变频技术和PLC应用技术、传感器等课程的内容进行整合，改为PLC控制变频调速系统的教学领域，并设计为五个教学任务，每个教学任务中又分为具体的项目，逐步训练学生学会操作变频器和PLC的编程方法及其连接控制等技术，综合应用PLC控制变频器完成电机或机床的运行，在完成任务的同时，学会技能，提高能力。

五个教学情境如下表1所示。

通过教学资源的整合，首先，在学习内容的开发与编排上突破了学科体系的界限，让学生通过在接近企业工作环境中完成过程训练，掌握知识和技能，从而满足企业和劳动力市场的需求；其次，以工作过程导向的课程开发模式已在我院实践教学中取得了成效，也在社会上得以应用和推广，这种重构课程体系的方法，是一种创新，具有革命性的意义。

2 设计符合学生特点教学实施方案

在教学设计上，实现以学生为中心，以项目为中心，将学习内容糅合到工作任务中完成学习，以完成工作任务为目标，以工作过程为导向，以企业工作组织形式（小组）为团队，在自主学习中完成指定的任务，每个项目教学实施采用六步教学法，计划—决策—实施—检查—评价。让学生清晰地了解学什么、怎么学、如何用。

3 改课程考核为过程考核，综合考核专业技能和职业素养

成绩评定是教学过程中的一个重要环节，也是督促学生学习的重要手段。该教学领域的考评方法如表2所示。

通过这种多元的考核方式，激发了学会的学习兴趣，与而有效地提高了学习积极性。

综上所述，本次教学改革具有以下几点意义：

1）构建以工作为导向，工作任务为教学载体的教学项目，最终形成PLC控制变频调速系统技术教学领域的项目化教程，并应用于教学实施中。

通过企业调研和先进教学方法的学习，设计教学项目，使得理论知识恰当的融入实际任务中。让学生的完成任务的过程中，掌握技能的同时，提高学习能力和社会实践能力。也为教师提供教学资源，便于课程教学的实施。

2）以学生为中心，在完成项目的过程中实施教、学、做。

采用项目教学法，项目实施过程中采用六步教学法，计划—决策—实施—检查—评价，使学生学会工作，在提高职业技能的同时，提高学生的综合职业素质。

3）改革课程考核方式，突出课程考核，综合考核专业技能和职业素养。

在教学实施过程中，由专业能力考核、知识目标考核、方法能力考核、社会能力考核等部分组成，并制定相应的详细的考核及评分标准，在考核项目中，为训练学生的方法能力和社会实践能力，设置了工作任务计划制定、组织分工、资料收集、工具使用、成果展示、交流合作、安全意识、环境意识等评分项目，训练学生的综合素质。

参考文献：

[1] 董改花. 对《变频调速技术》课程改革的探讨[J].中国电力教育，2010（4）.

[2] 蔡炯炯.葛慧明.《变频器应用于维修》课程设计研究与实践[J].职业教育研究，2012（7）.

[3] 吕汀.变频技术原理与应用[M].北京：机械工业出版社，2012.

[4] 王新宇.PLC应用技术项目化教程[M].北京：机械工业出版社，2013.

[5] 鲁运栋.机床电器控制技术[M].北京：高等教育出版社，2012.

[6] 穆丽华. 机床电气控制与PLC课程项目化教学改革实践[J].机械职业教育，2012（9）.