高職《PLC與變頻器使用與維護》課程的項目化教學

□張 磊 汪志佳 魯 妍 李會新

近年來隨著社會的進步和科學技術的發(fā)展，可編程控制器與變頻器已經(jīng)廣泛應用在機械制造、石油、鋼鐵、建材、化工、汽車、電力、輕紡、交通運輸、環(huán)保及文化娛樂等各個行業(yè)，大多數(shù)情況下，變頻器不是獨立的工作，而是與PLC相結合組成自動控制的變頻調速系統(tǒng)。原來的教學中，《可編程控制其原理及應用》（即PLC）和《變頻調速原理及應用》兩門課分別開設在不同的學期，而且課程中只有很少的驗證性實驗課。割裂了兩大控制器的聯(lián)系，也不能突出其實踐性，學生所學習的理論也無法和實踐結合。在我院課程建設中，教學改革是建設一體化教學模式的重要環(huán)節(jié)，《PLC及變頻器的使用與維護》作為電氣自動化和機電一體化的專業(yè)核心課成為教學改革的首選課程。

在本次課改中 《PLC及變頻器的使用與維護》這門課依據(jù)電氣自動技術和機電一體化專業(yè)的人才培養(yǎng)目標和崗位分析所需的能力并與校企合作的首鋼長白機械廠和秦皇島煙機公司合作開發(fā)，經(jīng)過多次教學研討與分析后在原來的《可編程控制其原理及應用》（即PLC）和《變頻調速原理及應用》的基礎上，把兩門課合并為一門課。[1]在教學改革中，在完成理論學習的基礎上，著重實踐教學，使學生的理論學習能力和動手實踐能力，都得到了提高。

一、教學改革方向

（一）整合教學內容

在分析相關專業(yè)的人才培養(yǎng)目標和崗位分析所需的能力并與校企合作的專家，分析經(jīng)過多次討論與經(jīng)驗分析和往屆的就業(yè)形勢后在原來的《可編程控制其原理及應用》（60學時，其中理論52學時，實驗8學時）和《變頻調速原理及應用》（60學時，其中理論52學時，實驗8學時）的基礎上，整合為《PLC及變頻器的使用與維護》（80學時，其中理論40學時，實際操作40學時）。將原來的電力電子原理部分理論刪除，因為前面專業(yè)基礎課已經(jīng)學習過相應的知識，在這里不做過多的重復。將原來的PLC和變頻器原理刪除一部分過多的理論性內容和然后在現(xiàn)場教學使用PLC和變頻器時再補充相關的知識，使學生有更加直觀的印象。本次《PLC及變頻器的使用與維護》課程改革的共分為10個項目，每個項目都包括相關的理論和實踐知識，并且以循序漸進由淺入深的方式完成整個課程標準要求的教學內容。

（二）強化現(xiàn)場實際操作

PLC及變頻器的現(xiàn)場教學在傳統(tǒng)的實驗基礎上進行改革，學生不再按著實驗指導書做驗證性的實驗，而是在任務驅動的基礎上完成一個個實用型、綜合型、創(chuàng)新型實際操作的項目。這種現(xiàn)場教學的模式在組織形式上以學生為主，指導教師為輔助。教師首先按照授課計劃把相應的項目分配給學生，并提供完成項目所需的理論知識，在實踐課時讓學生根據(jù)老師提供的理論知識自己動手完成各個項目。

本次《PLC及變頻器的使用與維護》課程改革的共分為10個項目，每個項目都包括相關的理論和實踐知識，并且以循序漸進由淺入深的方式完成整個課程標準要求的教學內容。PLC及變頻器控制系統(tǒng)的各個項目都包括系統(tǒng)主電路的設計與配線、控制電路的設計與接線、軟件的編制與仿真、系統(tǒng)故障排除和變頻器參數(shù)設定及修改等重要環(huán)節(jié)。與傳統(tǒng)驗證性實驗相比項目化課程教學改革具有更強的實際應用性和更強的綜合性。

表1 教學內容及組織

在機電中心把學生分成十組每組配有實訓臺、電腦、三菱FX2N-32MRPLC和西門子MM 440變頻器，每次根據(jù)實際操作項目的，讓給學生申請需要的耗材如繼電器，接觸器，按鈕，限位開關，燈等。同時還提供了相關國家的標準與規(guī)范、PLC使用手冊、變頻器使用手冊、低壓電器資料等和先進設備滿足學生的需要。

（三）改善教學方法

為了適應高職復合型高素質人才的培養(yǎng)，提高教學質量和學生的學習效果在《PLC及變頻器的使用與維護》的理論教學和現(xiàn)場教學中，教學團隊對以前的教學方法和教學手段進行了改革和創(chuàng)新。

教學實施中靈活運用六步法教學，通過資訊、計劃、決策、實施、檢查、評估完成所有教學過程。在這一過程中，教師主要發(fā)揮引導作用，指導學生采取以自學為主，小組討論學習和老師指導為輔的學習方式。通過這些方法逐漸培養(yǎng)學生的自己解決問題的能力，提高學生的知識和能力水平，也讓學生在小組共同分工協(xié)作完成項目時提高團隊協(xié)作的能力和與人溝通以及交往的能力。

（四）加強教學團隊建設

教師在教學改革中作中占據(jù)著主導地位，師資的好壞是決定教學成效的最關鍵因素。因此，我系師資隊伍按“雙師型”要求進行建設，同時教師利用寒暑假定期到企業(yè)進行專業(yè)研修和頂崗實踐。[2]我系先后邀請多位國內高職院校課程開發(fā)專家和校企合作的企業(yè)專家來校對專任教師結合課程改革做專題講座；并組織教師有計劃、分步驟地學習和交流；同時選派專業(yè)骨干教師赴國內各大高職院校學習成功的課改經(jīng)驗。還成立了課程改革研討小組，由教學主任牽頭帶領骨干教師具體負責課程改革、實施方案的設計。

我院作為國家示范高職院校同時還設立了院級課程改革項目，并設立專項基金，鼓勵教師積極參與課程的開發(fā)和改革，增強教師的主動性和課程的可監(jiān)控性。

二、項目化教學改革的組織與實施

（一）調整教學內容

在《PLC及變頻器的使用與維護》課程中,我們采用任務驅動的項目化教學模式進行改革。把整個學期的教學任務按照教學計劃分成十個項目，每個項目包含兩到三個任務，學生在完成每個項目模塊時是以任務為驅動的結構化的知識框架。十個項目都是由具有實際工程應用背景的真實項目提煉而來，其中有三個項目是教師團隊從我系的校企合作企業(yè)中現(xiàn)場總結來的，和實際結合非常緊密。

在本次課改中每一個知識點不再是孤立的，而是以任務驅動的形式被整合，每一個項目都環(huán)環(huán)相扣，緊密銜接。這樣讓學生減少了理論學習時的枯燥，增多了動手操作的樂趣，并使學生對這門實踐性很強的課程有了整體的認識。我們采用現(xiàn)場教學的方法，在實訓室里邊學邊練，每個項目老師先引導學生對某個具體項目充分了解，并提供相關的理論知識；然后讓學生根據(jù)老師所提供的理論知識實踐完成相應具體項目的任務；最后老師對每個項目進行總結，再一次的強化項目中的知識要點，起到鞏固的目的。

（二）以任務驅動的項目化教學

任務驅動的項目化教學改革是以教師為引導，學生為主體，最大的發(fā)掘學生的能力，是一種理論與實踐有機結合的教學方法。在整個教學中把知識結構劃分為十個項目，每個項目都由由淺入深的兩到三個任務組成，學生每完成一個任務都會學習并實際操作相應的知識點。完成一個任務后學生在第一個任務的驅動下完成接下來的任務，每個任務都有機的銜接，整合成一個完整的任務。這種教學模式更注重理論與實踐的結合，訓練學生的動手能力，分析能力，學習能力。

（三）團隊協(xié)作完成項目

在實際現(xiàn)場操作時，我們把每個班的學生分成十組，每組2、3個人。在8學時的時間內，要對于給定的項目需要系統(tǒng)主電路的設計與配線、控制電路的設計與接線、軟件的編制與仿真、系統(tǒng)故障排除和變頻器參數(shù)設定及修改。一個人是不可能完成的，這就需要小組合理的分工，每一個同學的積極性都被調動了起來，大家團結協(xié)作共同完成老師布置的項目。同時各組之間相互討論取長補短，使學生不但動手能力得到提高，與人溝通的能力和團隊的協(xié)作能力也大大提高，為學生將來走向工作崗位奠定了良好地基礎。

（四）項目化教學報告

對應用性很強的專業(yè)核心課《PLC及變頻器的使用與維護》而言，一味地“填鴨式教學“，顯然無法將大量的實踐知識傳授給學生，學生創(chuàng)新能力也得不到提高。[3]傳統(tǒng)的課后作業(yè)也無法讓學生把自己在實踐課上學習的知識總結和深化。針對這一問題，在這次教學改革過程中每完成一個項目，學生要撰寫“項目教學報告”，從任務記錄、完成情況、知識點總結、學習建議等幾個方面對每一個項目直至每個具體的任務進行總結。然后指導教師對相應的知識、技能、態(tài)度等幾方面來對每一位同學進行系統(tǒng)的評價。讓學生在課后從理論和實踐兩方面把自己學習的知識進行總結和歸納，讓學生更具自主學習能力，知識的學習也更加的深刻。

（五）成績評定

《PLC及變頻器的使用與維護》這門課進行項目化教學改革后，以往的閉卷考核形式就不能全面的考察學生的分析能力、設計能力和動手操作能力，甚至會讓學生死記硬背，盲目的應付考試。因此對于這門理論與實踐結合如此緊密的專業(yè)核心課程，我們建立了新的考核模式。[4]

本課程在每個項目完成后都對學生進行階段性考核，每個項目的考核內容與項目所對應的知識點和實際操作環(huán)節(jié)相對應。共十個項目有十個階段性考核的成績作為平時成績。課程結束時，采用理論考試和實際操作考試相結合的方法。其中理論考試占總成績的50%，實際操作考試占總成績的50%。[5]理論考試會以試卷的形式考核整個課程中學到的知識，例如PLC的硬件結構、工作原理、外部接線、軟件編程、變頻器的外部接線、工作原理、參數(shù)調節(jié)等知識點。實際操作考試會讓學生獨立完成一個項目，老師在學生的完成過程中從外部接線、程序編制、變頻器參數(shù)調節(jié)、排除故障等幾個方面根據(jù)學生的工作能力和職業(yè)素質對學生進行全方位的成績評定。

三、實訓與校企結合實習

80學時結束后，安排學生有一周的《PLC及變頻器的使用與維護》實訓，在實訓中給學生一個完整的系統(tǒng)，學生需要查找資料，了解工藝及控制要求，同時要提交實訓報告。實訓報告中必須包括控制任務分析 （提煉出具體控制要求），使用的元器件，主電路圖，PLC外部接線圖，I/O分配，SFC流程圖（梯形圖），PLC-變頻器接線圖；變頻器參數(shù)設定表。讓他們對PLC與變頻器控制的整體系統(tǒng)有更全面的認識，實訓從實際操作、實訓報告、答辯三方面考核學生的綜合能力。同時安排學生在我們的校企合作企業(yè)首鋼長白和秦皇島煙機廠參加頂崗實習，讓學生提前感受企業(yè)的氛圍，并在本學科的實際操作中積累工作經(jīng)驗。

四、結語

隨著教育部對高職教育的重視，我院教師不斷地對課程進行改革和完善。對《PLC及變頻器的使用與維護》這類理論與實踐結合非常緊密的課程，增設了現(xiàn)場教學、實訓等教學環(huán)節(jié)，對此課程進行了以任務驅動的項目化教學改革。第一輪課改結束后，學生的實際操作能力明顯提高，學習的主動性也更強了，團隊協(xié)作意識和職業(yè)綜合素質都有了顯著的提高。同時教師也走出教室去企業(yè)進行實際操作的訓練，教師的知識和動手操作能力也在教學改革中有了更大的飛躍。

《PLC及變頻器的使用與維護》課程的項目化教學改革，整合了教學內容，把教學內容分為十個項目；強化了實踐教學，學生動手實際操作能力得到了明顯提高。滿足了企業(yè)對畢業(yè)生各個方面能力的需求，給畢業(yè)生闖到了更多的就業(yè)機會。改革了教學方法，教學方法轉變?yōu)橐匀蝿镇寗拥捻椖炕虒W，讓學生更加有學習的熱情，提高了學生的學習效率和改善了學習效果；加強了師資隊伍建設，為高職教育的課程改革提供了人才基礎。

[1]張磊.校企合作開發(fā)《PLC及變頻器的使用與維護》課程[J].教學培養(yǎng),2011(12):210.

[2]季明麗.高職院校基于工作過程的PLC課程改革[J].教學培養(yǎng),2010(06):73-77.

[3]何弢，等.高職院校PLC一體化教學改革初探[J].電氣電子教學學報,2010(08):116-118.

[4]邵永紅，等.高職校企合作存在的問題與對策[J].科教文匯,2006(06):9-10.

[5]康志亮，等.可編程控制器課程改革與實踐[J].中國農機化,2011(02):133-136.