基于问题导向的西门子S7-200PLC主从通信线上线下混合教学实践

魏甜甜

摘 要：文章论述以理实一体化项目西门子S7-200PLC主从通信为实践对象，基于问题导向开展线上线下混合式教学，理清教学分析，规划教学设计，创新教学评价。改革后的课程体系与教学模式提高了课堂的教学效果，提升了学生的自主学习能力。

关键词：问题导向;西门子S7-200;主从通信;线上线下教学

0 引言

随着全球一体化进程的加快，社会化分工将更加专业和精细，掌握一定专业知识和技能的人才成为社会化市场化就业的中坚力量。高等职业院校作为提供不断线就业服务的前沿哨站，不断进行着长技能、好就业人才培养的探索实践和理论研究。

根据高等院校专业教学标准和装备制造大类专业基本技能标准要求，贯彻1+X证书制度，加快建设以问题导向的教学改革模式，实践线上线下混合式教学模式，是当下职业教育工作者亟须探究的课题。本文以理实一体化项目西门子S7-200PLC主从通信为教学改革实践对象，为实现课程理论知识和工程实践能力并存，培养与企业要求相符合的人才的终极目标探索了新模式。

本项目选自在线开放课程“工业现场总线技术”，该课程是高等职业院校工业机器人技术专业的一门专业核心课。本课程的教学任务包括西门子S7-200PLC的PPI主从通信、Q00UPLC和FX3U PLC之间的CC-link通信、两台S7-1200PLC之间的TCP/IP通信等。本项目内容上承现场总线通信基础，并为后续实现3台S7-200PLC的PPI协议主从通信实践应用奠定基础。因此，在整个知识体系中起到了承上启下的作用。基于此，将教材与项目指导书整合，并结合任务工单，思维导图将学习任务进行分解，力求降低理论知识的学习难度，从而提升学生掌握现场总线通信技术理论知识，构建西门子PLC通信系统的能力。

1 课程学习现状

针对高职学生来讲，借助信息化手段和网络资源等进行教学，满足了他们学习的需求，尤其是运用手机和电脑网络进行交流，能够增强学生的参与性[1]。通过开展问卷调查混合式教学，分析学习模式、学习态度、学习能力、学习兴趣对于学生知识掌握的影响。同时，学生在知识技能上已经能掌握基本西门子指令的使用，可进行简单控制要求的梯形图编写。

本项目要求在知识上掌握西门子PLC的多种通讯方式配置，了解数据通信技术的基本框架;能力上掌握在STEP7软件中设定通讯，利用网络向导实现主从站PLC通讯。针对当前工业技术领域课程内容广、更新快的特点，及时把握科技前沿，以装备制造大类新标准、新规则为指引，围绕课程思政的要求，培养严谨求实的职业素养，以工匠精神引领劳动教育。同时贯彻“1+X”制度，实现课证融通，为学生未来参加工业机器人操作与运维“1+X”职业资格考试奠定坚实的理论基础。

2 基于问题导向的线上线下混合教学实践

2.1  教学模式构建

宏观上通过课前研学、课中演练、课后延伸来引领学生，根据课程的特点，基于信息化技术和手段，设计了线上线下混合教学流程，用实践演练教学来全面提高课堂教学效果。以课中课堂演练为例，教师在课堂伊始用视频动画情境导入引出任务，带领学生观察现象，针对问题提出猜想，用实践操作演练任务，最终用搭建出的电路现象验证结果，做到“观察-猜想-演练-验证”环环相扣，让教师在演和评的过程中实现做中教，学生在观和练的过程中实现做中学的目的。

2020年突如其来的新冠肺炎疫情给高等教育带来了深远的影响，使得在线教学在较短时间内得到了极大普及[2]，线上教学同样可以得到高效的教学效果。课前教师在教学平台发布教学要点，指导學生完成相应的学习内容;课中通过网络直播，翻转师生之间的教学关系，学生提出猜想，教师在手机客户端慕课堂发布闯关练习验证结果，激励学生参与到课程中完成教学进程;课后教师可根据平台反馈的数据和曲线给学生做出客观的评价，从而达成教学目标。

2.2 混合教学过程

2.2.1 课前研学

（1）发布学习要点。好的课前准备是教学高效的一半，课前研学阶段，教师在课程交流平台发布学习任务，让学生了解本次课要学习的内容，登录中国大学MOOC平台进入课程的SPOC进行相应教学内容的微课学习，从而带着准备进入课堂，教师后台可以统计学生完成的情况。

（2）均衡学生分组。根据组内异质，组间同质的原则，将学生进行均衡分组，让技能较强的学生担任主操员，一轮实操后模拟真实工作场景，将角色进行互换，达到以强带弱，强弱互补的效果。

（3）预设故障任务。结合任务工单和企业实际操作规范，将任务电路中可能出现的故障进行预估和处理的演练。

（4）强调安全教育。实践操作之前召集全班所有同学进行安全用电、7S规范教育，真正做到实际模拟企业工位。

2.2.2 课中演练

课上播放视频，对一台PLC控制器的输入设备进行操作，实现另外一台PLC控制器的输出设备做出相应动作。提出问题：能否将多台PLC组网连接在一个系统中，实现数据的输送。引导学生参与讨论，引发猜想，进而引出本项目的内容：两台S7-200PLC的PPI协议主从通信。

利用微课视频教学课件，将具体教学任务细化为工单任务，把抽象的知识点直观化，引导学生明确任务目标。教师在手机小程序慕课堂发布闯关练习，并用手机投屏进行展示讲解。学生根据任务要求分组，完成慕课堂的讨论。每个小组派代表上台讲解展示工作过程，引出知识点，从而达成知识目标。

引导学生进行实际操作，第一步 IO分配表，第二步构建PLC通信网络，第三步通讯组态建立，第四步程序编写及下载。操作过程中，学生巩固加强了网络向导实现主从站PLC通信的能力。通过这四步走，巩固了本项目的教学重点。接着借助任务工单，引导学生思考几个问题：第一，主从站之间的读写操作映射单元是如何分配的？第二，两台PLC实现主从站通信，使用编程电缆将电脑连接到主站PLC的PORT1通信口，那么在电脑上是否可以监控到从站的PLC？此时学生可带着问题，通过实际操作验证猜想。通过观察-猜想-演练-验证，学生可掌握S7-200PLC PPI协议通信网络的构建，弄清楚主从站PLC之间的读写操作，进而攻克本次课程的教学难点。在任务操作拓展的过程中，学生发现实际的工控网络中不仅仅只有两台PLC之间实现数据传输，还包括智能化仪表、人机交互界面等等，这就为接下来实践操作多台PLC的智能互联埋下了伏笔。

课堂评价以学生自评为依托，小组互评为提升，教师评价为主线。学生完成慕课堂的闯关练习之后，可查看平台得分，回顾学习过程，进而巩固学习内容。

教师后台可看到学生完成的情况，并形成学习报告，根据学生的作业反馈适时调整教学进度。辅以学生的实际操作、小组合作、7S规范等形成最终评价结果。在全班学生中推选出本次课的“学习之星”，通过榜样的力量让学生增强自信，激励学生达成素质目标。在课堂总结中，教师重点讲解项目实施中的不规范操作，引以为鉴，对项目进行成果展示并梳理知识点。

2.2.3 课后延伸

为拓展学生视野，教师从宽度延伸理论知识，深度挖掘实际运用，深度拓展操作实践，提高学生的综合分析能力，为参加技能大赛、“1+X”职业资格考试打下理论基础。增强职业教育适应性，深化产教融合，利用校企合作的深度关系，聘请企业专家进课堂，与学生进行线上线下互动，对学生进行阶段考核。

3 结语

教育技术发展、信息化时代来临和高校教学改革趋势等，都促使混合式教学成为目前和未来教学研究发展的重点[3]。基于问题导向，引导学生发现问题、思考问题;线上中国大学MOOC教学平台，线下小程序慕课堂，交叉融合，师生互动，充分调动学生的学习积极性;教师采用信息化手段，重构课程体系，将抽象的知识形象化;将课程思政融入課堂教学，增强社会责任感，培养工匠精神;以技能竞赛和职业技能证书为题扩眼界，练技能，巩固知识。

本项目线上线下混合式教学模式仍存在不足和缺陷，后续还需要将课程教学资源不断更新和补充，以适应现今的人才培养要求。依据平台教学数据调整教学内容和课堂互动，编写与线上线下混合教学相适应的教材，将问题导向作为项目驱动的长效机制，打造线上线下有机融合的“AI课程”。

[参考文献]

[1]王辉，吴平，朱浩，等.基于“金课”建设的“大学物理”线上线下混合教学实践[J].大学物理，2021（3）：51-55，61.

[2]陆丽芳.线上线下混合教学法在高职院校图形图像处理课程教学中的应用[J].中国培训，2021（2）：71-72.

[3]刘晓东，王鹏，吴磊，等.基于SPOC的线上线下混合式教学模式构建与实践—以“环境影响评价”课程为例[J].教育教学论坛，2021（4）：173-176.

（编辑 何 琳）