高职“组态软件技术”课程可行性教学案例的设计与应用

詹昌义

摘 要 文章根据“组态软件技术”课程的教学任务要求，通过现有的实验实训设备条件，结合PLC和现场总线相关课程，探讨如何设计切实可行的课程项目教学案例，以及课程教学案例教学过程中理论与实践一体化的实施方法。同时，文章还对课程的过程考核方式也进行了分析与研究。

关键词 组态软件 PLC 教学案例

中图分类号：G424文献标识码：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkx.2016.01.046

Design and Application of the Teaching Case of "Configuration Software Technology" Course in Higher Vocational Colleges

ZHAN Changyi

（Anhui Institute of Career Academy， Tongling， Anhui 244000）

Abstract This paper discusses how to design and implement a practical course project teaching case， and the integration of theory and practice in the course of teaching case study. At the same time， the article also analyzes and studies the process of the curriculum evaluation method.

Key words configuration software; PLC; teaching case

0 概述

随着工业自动化水平的迅速提高，计算机在工业领域的广泛应用，人们对工业自动化的要求越来越高，种类繁多的控制设备和过程监控装置在工业领域的应用，使得传统的工业控制软件已无法满足用户的各种需求。通用工业自动化组态软件的出现为解决上述实际工程问题提供了一种崭新的方法，因为它能够很好地解决传统工业控制软件存在的种种问题，使用户能根据自己的控制对象和控制目的的任意组态，完成最终的自动化控制工程。组态软件，又称组态监控软件系统软件，即Supervisory Control and Data Acquisition（数据采集与监视控制），它是指一些数据采集与过程控制的专用软件。它们处在自动控制系统监控层一级的软件平台和开发环境，使用灵活的组态方式，为用户提供快速构建工业自动控制系统监控功能的、通用层次的软件工具。组态软件的应用领域很广，可以应用于电力系统、给水系统、石油、化工等领域的数据采集与监视控制以及过程控制等诸多领域。

“组态软件技术”课程是高职电类专业的专业课，是一门以应用为主的工程应用类课程。本课程的学习内容是工业控制网络基础系统中的一个组成部分，是工业自动化工程项目中数据采集监控系统的软件平台，可对所监视的工业自动化过程中的各种资源进行配置、处理数据报警和系统报警、提供报表输出、提供脚本供二次开发等。通过本课程的学习，使学生基本掌握一种组态软件的应用技术，并能应用所学知识进行工业控制系统过程可行性、可视化的设计，为在工业自动化过程以及其他领域的监控、检测过程中的数据采集监控应用打下良好的基础。同时，“可编程控制器与应用”、“组态软件技术”、“现场总线技术”这三门课程是将工业控制网络系统为对象而展开研究的，因此在课程教学过程中要注意它们之间的协调和连贯。本文通过分析案例教学的特点，结合目前高职院校实验实训设备的普遍现状以及高职学生的特点，设计切实可行的教学案例，探讨“组态软件技术”课程的理论与实践一体化教学以及案例项目的过程实施。

1 “组态软件技术”课程可行性教学案例的设计原则

案例教学是由美国哈佛法学院前院长克里斯托弗·哥伦布·朗代尔于1870年首创，并从美国迅速传播到世界许多地方，被认为是代表未来教育方向的一种成功教育方法。鉴于案例教学的特点，在“组态软件技术”课程教学中进行案例设计，需要遵从以下几个原则：

首先，案例设计以明确的教学计划为前提。在“组态软件技术”课程教学中，要根据电类专业的需求制定明确的教学计划，主要包括教学任务要求、教学目的、具体的教学效果和对案例教学过程的整体设计及其实施过程控制。教学计划来源于教学大纲，案例、教材与教学计划互相联系，共同反映教学任务内容。因此，案例选取时，内容可能需要进一步加工，使之满足教学内容的需要。

其次，在教学案例的设计中，要选择适合的案例，使案例具有典型性、针对性、实用性、先进性和可行性。所有的案例设计都是为满足“组态软件技术”课程的教学目的编写的，因此选择案例一定要考虑案例的着眼点。案例的来源可以是工业企业的典型控制应用，比如某过程控制系统的监控，也可以是日常生活中很常见，比如路口交通灯控制、停车场车位监控、道路车流量控制等等。

再次，教学案例的设计符合教室、实验实训设备的要求。“组态软件技术”课程的实践性和操作性比较强，在案例教学过程中的班级不宜过大，因为学生人数太多会影响讨论的效果;教学过程中要充分利用板书、多媒体投影、电子教室、活动挂布等各种辅助设施;实验实训设备须够用，尽量保证每人拥有相应的设备器材。

最后，教学案例的设计要考虑高职学生的特点。高职学生的学情特点为理论基础普遍薄弱，对感兴趣的东西学习积极性较高，而对于内容枯燥的内容则学习效率较低。因此，在案例的设计中要注意所选案例的内容与学生实践经验的关联性。

2 可行性教学案例设计实例及教学过程实施

下面以“基于组态王Kingview6.53和PLC的四路抢答器控制系统设计与实现”案例为例，阐述“组态软件技术”课程教学案例设计的可行性及教学过程实施。

2.1 案例背景

现有的实训设备为THPFSL-2型可编程控制器技能实训装置，本案例中硬件配置如表1：

表1

设备外形图及抢答器实训挂件面板如图1：

图1 实训台外形图

图2 抢答器实训挂件面板

该教学案例的选取贴近生活，因为竞赛娱乐节目中经常有抢答器的使用，在前期课程的教学中也进行过抢答器PLC控制系统的设计（如图2所示），学生对此不陌生，难度也不大，易于接受，在该实训设备上能够实现课程教学内容的实施。案例设计符合实用性、针对性等原则，切实可行。

2.2教学过程实施

教学过程中采用理实一体化教学的步骤，实现对四路抢答器控制系统的控制要求进行分析，引导学生思考回顾该控制系统的PLC硬件I/O接线图，PLC程序设计，PLC控制系统的仿真与调试等项目任务。在完成上述内容后进一步讲解组态王软件的基本操作以及本案例中组态软件的知识点，主要有：组态王软件的安装步骤，软件界面概述，组态一个工程项目的步骤，工程管理器，工程浏览器，变量定义与管理，I/O设备管理，创建组态画面动画链接等等。

在相应的知识点讲解演示过程中，不时针对知识点提出相关的问题让同学们思考，使他们带着问题学习，教学过程中将学生应知应会的理论知识融入到具体的案例教学项目中，以案例为载体，以项目任务为驱动，使学生在“教中学，学中做，做中学”。案例教学实现了理实一体教学，提升学生的学习兴趣，帮助学生提高动手技能，自学能力、创新能力以及岗位能力等各项素质。

通过该案例的教学，最终形成与实验挂件相匹配的组态监控画面，如图3。虽然画面简单，但是教学过程完全满足了教学任务的要求，当抢答器PLC控制系统模块在运行时，计算机的组态画面能够实时监视，同时也可以直接在组态画面上对抢答器PLC控制系统模块的实时控制，实现了监控一体化。当然，这时可以进一步要求学有余力的同学对组态监控画面进行完善，使画面更逼真，功能更符合实际。

图3 抢答器控制系统控制组态界面

案例教学项目的考核采用步进式考核方式，将考核贯穿于与任务的实施过程中，评价的手段和形式应多样化，将过程评价与结果评价相结合，定性与定量相结合，充分关注学生的个性差异，发挥评价的启发激励作用，增强学生的自信心，提高学生的实际应用技能。最后在小组和教师都完成工作案例任务总结以后，各小组必须对自己的工作岗位进行“整理、整顿、清扫、清洁、安全、素养”等“6S”处理，归还所借的工量具和实习工件，培养学生的职业能力与职业素养。

在案例的教学中主要采用如下教学方法与手段：演示法、讨论法、实践教学法、实训作业法等。

课程的组织形式与方法参照工作过程来完成，体现出教学过程的“咨询、决策、计划、实施、检查、评价”六个步骤，采用合理的教学手段。丰富的教学方法和手段，激发了学生的学习热情和兴趣，增强了学生的感性认识，教学实施过程取得了很好的教学效果。

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2.3 案例教学实施效果总体评价

对案例教学实施效果总体评价可以分为两种途径：一是让学生评课对学生进行教学评价。通过学生对案例任务的理解、分析以及解决实施的情况，发现该案例项目的教学目标达成程度。通过对教学实施效果的多元量化考核，以便让学生能够不断看到自己的进步与提升以及今后的学习目标，进而培养其学习的主动性和积极性。二是教师对案例教学实施过程的自我分析。通过教学课后记的方式，回顾案例教学目标的完成度、学生学习中的积极性、学生学习主体性的发挥、学生对案例知识点内容的领悟程度以及案例实施过程中师生互动情况，通过分析，不断地归纳、总结，进一步完善和创新案例。

3 结论

案例教学法是一种以学生为主体的教学方法，可以提高学生综合利用专业知识发现问题，分析问题，解决问题的能力，具有实践性较强的特点，很符合高职专业的教学特点。案例教学过程鼓励学生独立思考，引导学生变注重知识为注重能力，重视师生之间的双向交流，因此，案例教学在“组态软件技术”课程教学中是可行的，也是必要的。“组态软件技术”可行性教学案例的设计与教学应用，可以避免大部分教材中枯燥的说明书式软件介绍，使学生在学习过程中以实践案例任务的过程为中心，而不是以书本学习为主要学习形式，让学生可以在一定程度的实践基础上建构所需的理论知识。总之，具有可行性的教学案例的设计与应用可以使该课程的教学成效得以提升。

基金项目：安徽工业职业技术学院2013院级质量工程项目，基金项目号：2013jxyj13

参考文献

[1] 谢军，洪应，韩磊.《组态技术》课程教学改革的研究与应用.工业控制计算机，2012（12）.

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[3] 康伟.高职教学中的案例教学法.辽宁高职学报，2002（4）.

[4] 李文娟，周美兰，葛宝军.《PLC电气控制与组态设计》课程教学研究与实践.电气电子教学学报，2010（S1）.