PLC課程的項(xiàng)目教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)踐

姚慶文 丁 輝

摘要:通過探討PLC課程教學(xué)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)理念、教學(xué)方案與教學(xué)組織,文章提出了項(xiàng)目教學(xué)要圍繞專業(yè)需求,注重企業(yè)應(yīng)用實(shí)例,關(guān)注國家職業(yè)資格標(biāo)準(zhǔn),培養(yǎng)學(xué)生綜合職業(yè)能力,推行綜合性評價(jià)方法,同步建設(shè)課程資源并進(jìn)行教學(xué)單元設(shè)計(jì)等觀點(diǎn)。

關(guān)鍵詞:PLC課程;項(xiàng)目教學(xué);設(shè)計(jì);實(shí)踐

近兩年,很多高職院校紛紛借鑒先進(jìn)國家的教學(xué)理念,按照工作過程系統(tǒng)化的思路,設(shè)計(jì)項(xiàng)目課程,推廣項(xiàng)目教學(xué)法,在職業(yè)教育中取得了積極的成果,并得到不斷完善和發(fā)展。

常州輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院從2007年起嘗試PLC課程采用項(xiàng)目教學(xué),結(jié)合“雙證融通,產(chǎn)學(xué)合作”的創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式,以工程設(shè)備為載體,設(shè)計(jì)課程教學(xué)項(xiàng)目,完成了課程標(biāo)準(zhǔn)、典型教學(xué)單元設(shè)計(jì)、項(xiàng)目教學(xué)法教案、多媒體課件、校本項(xiàng)目教材、課程網(wǎng)站、“雙師型”教師隊(duì)伍、實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)基地等課程資源的建設(shè),研究并實(shí)踐了“六步項(xiàng)目教學(xué)法”和過程性考核。

項(xiàng)目教學(xué)的設(shè)計(jì)理念

項(xiàng)目教學(xué)是以實(shí)踐為導(dǎo)向,師生為共同實(shí)施一個(gè)完整的項(xiàng)目工作而進(jìn)行的教學(xué)活動(dòng)。其實(shí)質(zhì)是以可操作的工程實(shí)例項(xiàng)目為平臺,為學(xué)生創(chuàng)建學(xué)習(xí)情境,學(xué)生通過對實(shí)際項(xiàng)目的認(rèn)識、了解與操作,學(xué)習(xí)并掌握相關(guān)的理論知識和實(shí)踐技能。

圍繞專業(yè)需求明確教學(xué)目標(biāo)PLC課程主要面向機(jī)電一體化技術(shù)專業(yè)和電氣自動(dòng)化技術(shù)專業(yè)。根據(jù)專業(yè)需求,主要培養(yǎng)面向制造業(yè),具有良好的職業(yè)道德和創(chuàng)新精神,掌握本專業(yè)技術(shù)知識,具備相應(yīng)實(shí)踐技能和較強(qiáng)實(shí)際工作能力,熟練掌握典型機(jī)電設(shè)備的安裝調(diào)試、運(yùn)行維護(hù)與技術(shù)改造等技能,并取得中級“維修電工”職業(yè)資格證書,面向生產(chǎn)第一線的高素質(zhì)高技能人才。具體體現(xiàn)在:掌握自動(dòng)線中電磁閥、傳感器、氣缸、機(jī)械手、機(jī)械零部件等典型器件的安裝與調(diào)試技能;能繪制并連接PLC的I/O接線,能使用基本指令、SFC、功能指令編寫PLC控制典型自動(dòng)設(shè)備正常工作的程序;能設(shè)計(jì)I/O口通訊程序,對多臺PLC控制設(shè)備進(jìn)行聯(lián)合控制;能用PLC控制自動(dòng)設(shè)備中的變頻器、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)和伺服電動(dòng)機(jī);具備較強(qiáng)的核心能力,如職業(yè)道德、創(chuàng)新意識、團(tuán)隊(duì)協(xié)作、交流表達(dá)、數(shù)字應(yīng)用、信息處理、解決問題等。

校企聯(lián)合設(shè)計(jì)教學(xué)項(xiàng)目 通過下企業(yè)調(diào)研,走訪一線工程師,與企業(yè)專家共同分析崗位所需的人才素質(zhì)、知識與能力要求,明確學(xué)生與崗位要求的差距,收集企業(yè)典型PLC控制的自動(dòng)設(shè)備實(shí)例,指導(dǎo)課程的項(xiàng)目設(shè)計(jì)。學(xué)院收集了高架立體倉庫、啤酒灌裝線和塑料加工設(shè)備等典型企業(yè)案例。結(jié)合THJDAL-2型教學(xué)自動(dòng)線,以企業(yè)PLC控制的典型設(shè)備為載體,校企合作設(shè)計(jì)系統(tǒng)的教學(xué)項(xiàng)目,全面提升學(xué)生的知識、技能、職業(yè)素質(zhì)等綜合能力。

“雙證”融通強(qiáng)化職業(yè)技能和核心能力訓(xùn)練項(xiàng)目教學(xué)內(nèi)容與國家職業(yè)資格標(biāo)準(zhǔn)相融通,使學(xué)生學(xué)完課程后,具備獲取相應(yīng)職業(yè)資格證書的能力。參照“高級維修電工”(PLC部分)和“可編程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)員”的國家職業(yè)資格要求,以工作過程為導(dǎo)向設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)情境,加強(qiáng)工作任務(wù)與知識、技能的聯(lián)系,注重學(xué)生綜合職業(yè)技能的提高。通過資訊(教師布置工程項(xiàng)目任務(wù),學(xué)生收集資料)→決策(師生共同分析案例,討論解決方案)→計(jì)劃(設(shè)計(jì)工作過程,確定工作步驟,擬定檢查與評價(jià)標(biāo)準(zhǔn))→實(shí)施(學(xué)生完成工作任務(wù),共同分析并解決問題)→檢查(工作完成后學(xué)生按照評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)自檢)→評估(學(xué)生演示并介紹完成過程,教師檢查并提出建議)等六個(gè)環(huán)節(jié)組織教學(xué),全面培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)技能與核心能力。

改革評價(jià)方法激發(fā)學(xué)習(xí)的主動(dòng)性項(xiàng)目教學(xué)不僅要關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)結(jié)果,更應(yīng)該注重過程評價(jià),做到形成性評價(jià)與終結(jié)性評價(jià)相結(jié)合,定性評價(jià)與定量評價(jià)相結(jié)合,更多地關(guān)注學(xué)生自身的發(fā)展,激發(fā)學(xué)生潛在的學(xué)習(xí)動(dòng)力。學(xué)院采用知識、能力、素質(zhì)“三位一體”的綜合評價(jià)方法。測評成績由三部分組成:平時(shí)成績,主要包括課堂提問、討論、練習(xí)、作業(yè)、研究性習(xí)題等;過程性考核,主要依據(jù)學(xué)生在教學(xué)項(xiàng)目完成過程中資料收集、方案計(jì)劃、實(shí)施過程、實(shí)施結(jié)果、團(tuán)隊(duì)合作、工作態(tài)度等情況,在每個(gè)項(xiàng)目的訓(xùn)練中,按照評分標(biāo)準(zhǔn)采取學(xué)生自檢、互檢、教師檢查相結(jié)合;期末綜合考核,依據(jù)學(xué)生完成考核項(xiàng)目的設(shè)計(jì)與操作結(jié)果綜合評定成績,充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性。

項(xiàng)目教學(xué)方案

教學(xué)內(nèi)容 教學(xué)項(xiàng)目按照入門、深入和精通三個(gè)層次設(shè)計(jì),共七個(gè)教學(xué)項(xiàng)目,每個(gè)項(xiàng)目下設(shè)若干子項(xiàng)目,各專業(yè)根據(jù)不同的需要選擇相應(yīng)的級別,級別A適用于電類專業(yè),內(nèi)容涵蓋高級維修電工對PLC控制的要求,學(xué)生經(jīng)過必要的強(qiáng)化訓(xùn)練可以參加全國大學(xué)生“自動(dòng)線安裝與調(diào)試”技能大賽,104學(xué)時(shí);級別B適用于近電類專業(yè),92學(xué)時(shí);級別C供非電類專業(yè)選修,30學(xué)時(shí),如表1所示(√為全部要求,△為部分要求)。

教學(xué)資源建設(shè)教學(xué)資源的設(shè)計(jì)包括硬件和軟件兩個(gè)方面,如圖1所示。硬件資源包括:有4條教學(xué)用自動(dòng)線及配套電腦的自動(dòng)線實(shí)訓(xùn)室1個(gè);配有64臺電腦及GX軟件、64臺PLC及實(shí)驗(yàn)板等設(shè)備,可滿足仿真教學(xué)和多媒體電化教學(xué)的PLC專業(yè)教室2個(gè);配有20個(gè)高級電控柜(柜內(nèi)含電腦、PLC、變頻器、觸摸屏、伺服電機(jī)、繼電器等器件)的PLC綜合實(shí)驗(yàn)室1個(gè);可用于學(xué)生參觀與現(xiàn)場教學(xué)的校外實(shí)訓(xùn)基地12個(gè)。軟件資源包括:配套的多媒體課件、校本教材、課程標(biāo)準(zhǔn)、電子教案、項(xiàng)目測試題庫、自動(dòng)線圖片與視頻資料等。全部軟件資料在課程網(wǎng)站公開,并實(shí)行開放實(shí)驗(yàn)管理,便于學(xué)生自主學(xué)習(xí)。同時(shí),采用選派教師到企業(yè)鍛煉,從企業(yè)聘請技術(shù)人員授課等多種手段,培養(yǎng)“雙師型”教師隊(duì)伍。

教學(xué)單元設(shè)計(jì) 以能夠體現(xiàn)完整工作過程的子項(xiàng)目為一個(gè)教學(xué)單元。從單元教學(xué)目標(biāo)、內(nèi)容與過程設(shè)計(jì)、教學(xué)方法與教學(xué)模式設(shè)計(jì)、教學(xué)情境創(chuàng)設(shè)、課業(yè)評價(jià)方案、課程資源等方面進(jìn)行單元設(shè)計(jì)。以項(xiàng)目二“自動(dòng)線供料站的調(diào)試與維護(hù)”為例,共有2個(gè)子項(xiàng)目:子項(xiàng)目1——推料氣缸的運(yùn)動(dòng)控制,子項(xiàng)目2——供料站的自動(dòng)控制及調(diào)試維護(hù)。子項(xiàng)目1安排2課時(shí),在PLC專業(yè)教室授課,要求能通過PLC使推料電磁閥動(dòng)作,能編寫簡單PLC的N︰N通信程序。第一步,教師布置任務(wù)并講解、分析相關(guān)知識;第二步,師生討論并制定實(shí)施方案;第三步,學(xué)生按計(jì)劃進(jìn)行項(xiàng)目實(shí)施,教師指導(dǎo)示范;第四步,教師對實(shí)施的結(jié)果進(jìn)行檢查及點(diǎn)評。PLC程序等由教師直接給出,以教師講解示范、學(xué)生模仿實(shí)施為主。子項(xiàng)目2安排6學(xué)時(shí),分3次實(shí)施,前2次在專業(yè)教室授課,完成企業(yè)案例、程序編寫方法等前期準(zhǔn)備與仿真練習(xí),第3次在自動(dòng)線實(shí)訓(xùn)室授課,單元設(shè)計(jì)框架如表2所示。

項(xiàng)目教學(xué)的實(shí)施

教學(xué)方法與手段綜合應(yīng)用任務(wù)驅(qū)動(dòng)法、項(xiàng)目導(dǎo)向法、一體化教學(xué)法、示范教學(xué)法、交流教學(xué)法、自主學(xué)習(xí)法等多種教學(xué)方法,突出任務(wù)驅(qū)動(dòng),培養(yǎng)創(chuàng)新能力。以項(xiàng)目為基礎(chǔ),通過任務(wù)驅(qū)動(dòng)使學(xué)生先感性后認(rèn)知,激發(fā)潛在的學(xué)習(xí)動(dòng)力。圍繞完成任務(wù)過程中出現(xiàn)的問題進(jìn)行理論知識教學(xué),引導(dǎo)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識和技能,進(jìn)行工作任務(wù)的策劃與設(shè)計(jì)、實(shí)施和評價(jià),培養(yǎng)學(xué)生的工作能力和創(chuàng)新能力。讓學(xué)生參與教師的科研工作,開展科技創(chuàng)新活動(dòng),使學(xué)生可以有更多的時(shí)間進(jìn)行實(shí)踐訓(xùn)練,進(jìn)一步提高學(xué)生的實(shí)踐能力。通過制作多媒體課件,利用GX軟件仿真,PLC及高級電控柜模擬訓(xùn)練,自動(dòng)線實(shí)操訓(xùn)練,結(jié)合企業(yè)參觀及現(xiàn)場教學(xué)等多種教學(xué)手段組織教學(xué)。同時(shí),構(gòu)筑網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)交流平臺,實(shí)現(xiàn)網(wǎng)上教學(xué)、網(wǎng)上練習(xí)、網(wǎng)上答疑和網(wǎng)上考核,全面推行項(xiàng)目教學(xué)。

教學(xué)組織每個(gè)教學(xué)單元均設(shè)計(jì)明確的學(xué)習(xí)任務(wù),將學(xué)生分成若干學(xué)習(xí)小組,鼓勵(lì)他們以多種方式進(jìn)行交流。在項(xiàng)目實(shí)施過程中,引導(dǎo)每個(gè)學(xué)生參與小組工作,培養(yǎng)他們的協(xié)作精神。利用雙休日集中安排學(xué)生到企業(yè)進(jìn)行現(xiàn)場教學(xué),增加學(xué)生的感性認(rèn)識。

常州輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院PLC課程在項(xiàng)目教學(xué)的實(shí)施中,以企業(yè)典型設(shè)備為載體,參考國家職業(yè)資格標(biāo)準(zhǔn),以情境教學(xué)為主,采用任務(wù)驅(qū)動(dòng),按職業(yè)活動(dòng)的每一個(gè)環(huán)節(jié)傳授相關(guān)的技術(shù)知識和專業(yè)技能,實(shí)現(xiàn)了操作技能與理論知識的有機(jī)整合,注重對學(xué)生崗位職業(yè)能力和職業(yè)習(xí)慣的培養(yǎng)。經(jīng)過努力,在課程建設(shè)與教學(xué)改革中取得了一定的突破。2008年,《自動(dòng)線的安裝調(diào)試及維護(hù)》被評為院級精品課程,并獲得學(xué)院教學(xué)單元設(shè)計(jì)一等獎(jiǎng)。

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作者簡介:

姚慶文(1967—),男,江蘇常州輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院副教授,高級工程師,研究方向?yàn)殡姎庾詣?dòng)化。

丁輝(1969—),女,江蘇常州輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院副教授,研究方向?yàn)橛?jì)算機(jī)控制。