基于PLC控制的變頻調(diào)速系統(tǒng)教學領域的項目化教學研究

朱志英

摘要：該文以工作過程為導向，分析現(xiàn)代市場需求和學生特點，以及課程間的聯(lián)系，構(gòu)建PLC控制變頻調(diào)速系統(tǒng)的教學領域，設計典型的教學項目和較完善的考核體系，進而提高學生積極性，取得良好的教學效果。

關(guān)鍵詞： 變頻調(diào)速；PLC；電機；項目化；教學研究

中圖分類號：G424 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2015）06-0168-02

PLC控制交流變頻調(diào)速技術(shù)在工業(yè)中之所以得到廣泛的應用，是由于其能夠?qū)崿F(xiàn)電機的實時轉(zhuǎn)速遠程控制，對自動化設備進行智能控制。主要原理為傳感器和繼電器將采集監(jiān)控電磁閥、電機、變頻器等有關(guān)的各類對象的信息輸送到PLC。PLC對輸入信息進行處理，并綜合高速采集器所獲得的信息，進一步對控制監(jiān)控對象進行反饋，并輸送到上一級過程監(jiān)控機。同時監(jiān)控機（上位機）的向PLC發(fā)出控制指令，PLC通過對輸入和操作指令的分析、判斷，進行綜合處理，輸出控制信號，以完成對變頻調(diào)速系統(tǒng)的控制工作。實現(xiàn)監(jiān)控機對監(jiān)控對象的實際控制。整個控制原理和過程在機電一體化專業(yè)中都是學習和掌握的重點內(nèi)容和技能。

因此，職業(yè)院校根據(jù)工業(yè)需求相繼開設了《傳感器與檢測技術(shù)》、《可編程控制原理與應用》、《變頻器原理及應用》等相關(guān)課程，以適應現(xiàn)代生產(chǎn)發(fā)展，而各門課程的相對來說具有涉及面窄，通用性差的特點，只針對自己課程特點開設的相關(guān)小試驗，無法滿足現(xiàn)代生產(chǎn)環(huán)境對綜合人才的需求。

目前職業(yè)教育教學一直在推行教學改革，但是很難突破原有的課程體系，大部分仍是講授法和實驗驗證法等傳統(tǒng)教學法，學生學習目標不夠明確，不清楚學習內(nèi)容與未來工作之間的關(guān)系，學習積極性不高。使得高職中現(xiàn)行變頻技術(shù)的應用和PLC技術(shù)的教學研究情況可概括為：

1）教學內(nèi)容和實踐教學結(jié)合不夠緊密，學生學習沒有目的性，加上學生的基礎差，學習態(tài)度散漫，自主性差。最終是老師教老師的，學生做學生的。實驗時茫然，不知所措，只等老師示范，學生進行模仿，任務式的完成報告了事，完全沒有自己的思路和創(chuàng)新，記憶不深，效果很差。

2）教學內(nèi)容和崗位需要不能密切聯(lián)系，導致教學內(nèi)容過多而沒有典型實際任務的依托，教學時間不能有效利用，導致人才供需脫節(jié)。

基于以上教學過程中存在的問題，結(jié)合目前市場需求的人才特點，本課題分析PLC、變頻器、傳感器、觸摸屏等課程的特點和之間的聯(lián)系，將其依照典型的工作任務將其有機結(jié)合在一起，構(gòu)建PLC控制電機變頻調(diào)試試驗項目，將教學內(nèi)容進行整合，重新設計，不僅將教學內(nèi)容融入典型的工作任務中，讓學生明白學什么、怎么學、如何用。而且也讓學生學會如何利用PLC控制變頻調(diào)速系統(tǒng)的技術(shù)，同時提高了學生的學習自主性，培養(yǎng)良好的職業(yè)素質(zhì)。盡可能模擬現(xiàn)代生產(chǎn)環(huán)境，結(jié)合生產(chǎn)技術(shù)、生產(chǎn)器件，進而培養(yǎng)具備一定應用、設計能力的多方位人才，以適應社會需求。

課程具體聯(lián)系如圖1所示：

1 構(gòu)建以工作過程為導向的教學情境

總體思路是以崗位能力為導向、注重工作過程和開發(fā)設計過程、多方面能力并重。

本教學領域開發(fā)和研究不是對原有課程體系運行的否定，而是在原有的基礎上，借鑒了中德諾浩先進的教育經(jīng)驗，重新制訂教學計劃和改變課程開發(fā)理念，如圖2所示。推陳出新，開發(fā)滿足社會需求和適應我國高職學生發(fā)展的課程。

根據(jù)對企業(yè)的廣泛調(diào)研，了解企業(yè)所涉及變頻調(diào)速系統(tǒng)控制技術(shù)的應用情況及其工作任務和工作流程，分析企業(yè)的人才需求，通過赴新加坡南洋理工學院進修，學習國外先進的職業(yè)教育教學理念，也對中德諾浩項目化教學方法的研究和學習，逐步形成了以行動為導向，基于工作過程的教學模式改革理念，并對課程的設計和教學方法實施進行改革。以工作過程為導向，以工作任務為載體，設計模塊結(jié)構(gòu)。根據(jù)課程的教學能力目標以及學生的認知規(guī)律，將變頻技術(shù)和PLC應用技術(shù)、傳感器等課程的內(nèi)容進行整合，改為PLC控制變頻調(diào)速系統(tǒng)的教學領域，并設計為五個教學任務，每個教學任務中又分為具體的項目，逐步訓練學生學會操作變頻器和PLC的編程方法及其連接控制等技術(shù)，綜合應用PLC控制變頻器完成電機或機床的運行，在完成任務的同時，學會技能，提高能力。

五個教學情境如下表1所示。

通過教學資源的整合，首先，在學習內(nèi)容的開發(fā)與編排上突破了學科體系的界限，讓學生通過在接近企業(yè)工作環(huán)境中完成過程訓練，掌握知識和技能，從而滿足企業(yè)和勞動力市場的需求；其次，以工作過程導向的課程開發(fā)模式已在我院實踐教學中取得了成效，也在社會上得以應用和推廣，這種重構(gòu)課程體系的方法，是一種創(chuàng)新，具有革命性的意義。

2 設計符合學生特點教學實施方案

在教學設計上，實現(xiàn)以學生為中心，以項目為中心，將學習內(nèi)容糅合到工作任務中完成學習，以完成工作任務為目標，以工作過程為導向，以企業(yè)工作組織形式（小組）為團隊，在自主學習中完成指定的任務，每個項目教學實施采用六步教學法，計劃—決策—實施—檢查—評價。讓學生清晰地了解學什么、怎么學、如何用。

3 改課程考核為過程考核，綜合考核專業(yè)技能和職業(yè)素養(yǎng)

成績評定是教學過程中的一個重要環(huán)節(jié)，也是督促學生學習的重要手段。該教學領域的考評方法如表2所示。

通過這種多元的考核方式，激發(fā)了學會的學習興趣，與而有效地提高了學習積極性。

綜上所述，本次教學改革具有以下幾點意義：

1）構(gòu)建以工作為導向，工作任務為教學載體的教學項目，最終形成PLC控制變頻調(diào)速系統(tǒng)技術(shù)教學領域的項目化教程，并應用于教學實施中。

通過企業(yè)調(diào)研和先進教學方法的學習，設計教學項目，使得理論知識恰當?shù)娜谌雽嶋H任務中。讓學生的完成任務的過程中，掌握技能的同時，提高學習能力和社會實踐能力。也為教師提供教學資源，便于課程教學的實施。

2）以學生為中心，在完成項目的過程中實施教、學、做。

采用項目教學法，項目實施過程中采用六步教學法，計劃—決策—實施—檢查—評價，使學生學會工作，在提高職業(yè)技能的同時，提高學生的綜合職業(yè)素質(zhì)。

3）改革課程考核方式，突出課程考核，綜合考核專業(yè)技能和職業(yè)素養(yǎng)。

在教學實施過程中，由專業(yè)能力考核、知識目標考核、方法能力考核、社會能力考核等部分組成，并制定相應的詳細的考核及評分標準，在考核項目中，為訓練學生的方法能力和社會實踐能力，設置了工作任務計劃制定、組織分工、資料收集、工具使用、成果展示、交流合作、安全意識、環(huán)境意識等評分項目，訓練學生的綜合素質(zhì)。

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