高職“組態(tài)軟件技術(shù)”課程可行性教學(xué)案例的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

詹昌義

摘 要 文章根據(jù)“組態(tài)軟件技術(shù)”課程的教學(xué)任務(wù)要求，通過現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)設(shè)備條件，結(jié)合PLC和現(xiàn)場總線相關(guān)課程，探討如何設(shè)計(jì)切實(shí)可行的課程項(xiàng)目教學(xué)案例，以及課程教學(xué)案例教學(xué)過程中理論與實(shí)踐一體化的實(shí)施方法。同時(shí)，文章還對課程的過程考核方式也進(jìn)行了分析與研究。

關(guān)鍵詞 組態(tài)軟件 PLC 教學(xué)案例

中圖分類號：G424文獻(xiàn)標(biāo)識碼：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

隨著工業(yè)自動(dòng)化水平的迅速提高，計(jì)算機(jī)在工業(yè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，人們對工業(yè)自動(dòng)化的要求越來越高，種類繁多的控制設(shè)備和過程監(jiān)控裝置在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用，使得傳統(tǒng)的工業(yè)控制軟件已無法滿足用戶的各種需求。通用工業(yè)自動(dòng)化組態(tài)軟件的出現(xiàn)為解決上述實(shí)際工程問題提供了一種嶄新的方法，因?yàn)樗軌蚝芎玫亟鉀Q傳統(tǒng)工業(yè)控制軟件存在的種種問題，使用戶能根據(jù)自己的控制對象和控制目的的任意組態(tài)，完成最終的自動(dòng)化控制工程。組態(tài)軟件，又稱組態(tài)監(jiān)控軟件系統(tǒng)軟件，即Supervisory Control and Data Acquisition（數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制），它是指一些數(shù)據(jù)采集與過程控制的專用軟件。它們處在自動(dòng)控制系統(tǒng)監(jiān)控層一級的軟件平臺和開發(fā)環(huán)境，使用靈活的組態(tài)方式，為用戶提供快速構(gòu)建工業(yè)自動(dòng)控制系統(tǒng)監(jiān)控功能的、通用層次的軟件工具。組態(tài)軟件的應(yīng)用領(lǐng)域很廣，可以應(yīng)用于電力系統(tǒng)、給水系統(tǒng)、石油、化工等領(lǐng)域的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制以及過程控制等諸多領(lǐng)域。

“組態(tài)軟件技術(shù)”課程是高職電類專業(yè)的專業(yè)課，是一門以應(yīng)用為主的工程應(yīng)用類課程。本課程的學(xué)習(xí)內(nèi)容是工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)系統(tǒng)中的一個(gè)組成部分，是工業(yè)自動(dòng)化工程項(xiàng)目中數(shù)據(jù)采集監(jiān)控系統(tǒng)的軟件平臺，可對所監(jiān)視的工業(yè)自動(dòng)化過程中的各種資源進(jìn)行配置、處理數(shù)據(jù)報(bào)警和系統(tǒng)報(bào)警、提供報(bào)表輸出、提供腳本供二次開發(fā)等。通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生基本掌握一種組態(tài)軟件的應(yīng)用技術(shù)，并能應(yīng)用所學(xué)知識進(jìn)行工業(yè)控制系統(tǒng)過程可行性、可視化的設(shè)計(jì)，為在工業(yè)自動(dòng)化過程以及其他領(lǐng)域的監(jiān)控、檢測過程中的數(shù)據(jù)采集監(jiān)控應(yīng)用打下良好的基礎(chǔ)。同時(shí)，“可編程控制器與應(yīng)用”、“組態(tài)軟件技術(shù)”、“現(xiàn)場總線技術(shù)”這三門課程是將工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)為對象而展開研究的，因此在課程教學(xué)過程中要注意它們之間的協(xié)調(diào)和連貫。本文通過分析案例教學(xué)的特點(diǎn)，結(jié)合目前高職院校實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)設(shè)備的普遍現(xiàn)狀以及高職學(xué)生的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)切實(shí)可行的教學(xué)案例，探討“組態(tài)軟件技術(shù)”課程的理論與實(shí)踐一體化教學(xué)以及案例項(xiàng)目的過程實(shí)施。

1 “組態(tài)軟件技術(shù)”課程可行性教學(xué)案例的設(shè)計(jì)原則

案例教學(xué)是由美國哈佛法學(xué)院前院長克里斯托弗·哥倫布·朗代爾于1870年首創(chuàng)，并從美國迅速傳播到世界許多地方，被認(rèn)為是代表未來教育方向的一種成功教育方法。鑒于案例教學(xué)的特點(diǎn)，在“組態(tài)軟件技術(shù)”課程教學(xué)中進(jìn)行案例設(shè)計(jì)，需要遵從以下幾個(gè)原則：

首先，案例設(shè)計(jì)以明確的教學(xué)計(jì)劃為前提。在“組態(tài)軟件技術(shù)”課程教學(xué)中，要根據(jù)電類專業(yè)的需求制定明確的教學(xué)計(jì)劃，主要包括教學(xué)任務(wù)要求、教學(xué)目的、具體的教學(xué)效果和對案例教學(xué)過程的整體設(shè)計(jì)及其實(shí)施過程控制。教學(xué)計(jì)劃來源于教學(xué)大綱，案例、教材與教學(xué)計(jì)劃互相聯(lián)系，共同反映教學(xué)任務(wù)內(nèi)容。因此，案例選取時(shí)，內(nèi)容可能需要進(jìn)一步加工，使之滿足教學(xué)內(nèi)容的需要。

其次，在教學(xué)案例的設(shè)計(jì)中，要選擇適合的案例，使案例具有典型性、針對性、實(shí)用性、先進(jìn)性和可行性。所有的案例設(shè)計(jì)都是為滿足“組態(tài)軟件技術(shù)”課程的教學(xué)目的編寫的，因此選擇案例一定要考慮案例的著眼點(diǎn)。案例的來源可以是工業(yè)企業(yè)的典型控制應(yīng)用，比如某過程控制系統(tǒng)的監(jiān)控，也可以是日常生活中很常見，比如路口交通燈控制、停車場車位監(jiān)控、道路車流量控制等等。

再次，教學(xué)案例的設(shè)計(jì)符合教室、實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)設(shè)備的要求。“組態(tài)軟件技術(shù)”課程的實(shí)踐性和操作性比較強(qiáng)，在案例教學(xué)過程中的班級不宜過大，因?yàn)閷W(xué)生人數(shù)太多會影響討論的效果;教學(xué)過程中要充分利用板書、多媒體投影、電子教室、活動(dòng)掛布等各種輔助設(shè)施;實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)設(shè)備須夠用，盡量保證每人擁有相應(yīng)的設(shè)備器材。

最后，教學(xué)案例的設(shè)計(jì)要考慮高職學(xué)生的特點(diǎn)。高職學(xué)生的學(xué)情特點(diǎn)為理論基礎(chǔ)普遍薄弱，對感興趣的東西學(xué)習(xí)積極性較高，而對于內(nèi)容枯燥的內(nèi)容則學(xué)習(xí)效率較低。因此，在案例的設(shè)計(jì)中要注意所選案例的內(nèi)容與學(xué)生實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的關(guān)聯(lián)性。

2 可行性教學(xué)案例設(shè)計(jì)實(shí)例及教學(xué)過程實(shí)施

下面以“基于組態(tài)王Kingview6.53和PLC的四路搶答器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)”案例為例，闡述“組態(tài)軟件技術(shù)”課程教學(xué)案例設(shè)計(jì)的可行性及教學(xué)過程實(shí)施。

2.1 案例背景

現(xiàn)有的實(shí)訓(xùn)設(shè)備為THPFSL-2型可編程控制器技能實(shí)訓(xùn)裝置，本案例中硬件配置如表1：

表1

設(shè)備外形圖及搶答器實(shí)訓(xùn)掛件面板如圖1：

圖1 實(shí)訓(xùn)臺外形圖

圖2 搶答器實(shí)訓(xùn)掛件面板

該教學(xué)案例的選取貼近生活，因?yàn)楦傎悐蕵饭?jié)目中經(jīng)常有搶答器的使用，在前期課程的教學(xué)中也進(jìn)行過搶答器PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)（如圖2所示），學(xué)生對此不陌生，難度也不大，易于接受，在該實(shí)訓(xùn)設(shè)備上能夠?qū)崿F(xiàn)課程教學(xué)內(nèi)容的實(shí)施。案例設(shè)計(jì)符合實(shí)用性、針對性等原則，切實(shí)可行。

2.2教學(xué)過程實(shí)施

教學(xué)過程中采用理實(shí)一體化教學(xué)的步驟，實(shí)現(xiàn)對四路搶答器控制系統(tǒng)的控制要求進(jìn)行分析，引導(dǎo)學(xué)生思考回顧該控制系統(tǒng)的PLC硬件I/O接線圖，PLC程序設(shè)計(jì)，PLC控制系統(tǒng)的仿真與調(diào)試等項(xiàng)目任務(wù)。在完成上述內(nèi)容后進(jìn)一步講解組態(tài)王軟件的基本操作以及本案例中組態(tài)軟件的知識點(diǎn)，主要有：組態(tài)王軟件的安裝步驟，軟件界面概述，組態(tài)一個(gè)工程項(xiàng)目的步驟，工程管理器，工程瀏覽器，變量定義與管理，I/O設(shè)備管理，創(chuàng)建組態(tài)畫面動(dòng)畫鏈接等等。

在相應(yīng)的知識點(diǎn)講解演示過程中，不時(shí)針對知識點(diǎn)提出相關(guān)的問題讓同學(xué)們思考，使他們帶著問題學(xué)習(xí)，教學(xué)過程中將學(xué)生應(yīng)知應(yīng)會的理論知識融入到具體的案例教學(xué)項(xiàng)目中，以案例為載體，以項(xiàng)目任務(wù)為驅(qū)動(dòng)，使學(xué)生在“教中學(xué)，學(xué)中做，做中學(xué)”。案例教學(xué)實(shí)現(xiàn)了理實(shí)一體教學(xué)，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，幫助學(xué)生提高動(dòng)手技能，自學(xué)能力、創(chuàng)新能力以及崗位能力等各項(xiàng)素質(zhì)。

通過該案例的教學(xué)，最終形成與實(shí)驗(yàn)掛件相匹配的組態(tài)監(jiān)控畫面，如圖3。雖然畫面簡單，但是教學(xué)過程完全滿足了教學(xué)任務(wù)的要求，當(dāng)搶答器PLC控制系統(tǒng)模塊在運(yùn)行時(shí)，計(jì)算機(jī)的組態(tài)畫面能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)視，同時(shí)也可以直接在組態(tài)畫面上對搶答器PLC控制系統(tǒng)模塊的實(shí)時(shí)控制，實(shí)現(xiàn)了監(jiān)控一體化。當(dāng)然，這時(shí)可以進(jìn)一步要求學(xué)有余力的同學(xué)對組態(tài)監(jiān)控畫面進(jìn)行完善，使畫面更逼真，功能更符合實(shí)際。

圖3 搶答器控制系統(tǒng)控制組態(tài)界面

案例教學(xué)項(xiàng)目的考核采用步進(jìn)式考核方式，將考核貫穿于與任務(wù)的實(shí)施過程中，評價(jià)的手段和形式應(yīng)多樣化，將過程評價(jià)與結(jié)果評價(jià)相結(jié)合，定性與定量相結(jié)合，充分關(guān)注學(xué)生的個(gè)性差異，發(fā)揮評價(jià)的啟發(fā)激勵(lì)作用，增強(qiáng)學(xué)生的自信心，提高學(xué)生的實(shí)際應(yīng)用技能。最后在小組和教師都完成工作案例任務(wù)總結(jié)以后，各小組必須對自己的工作崗位進(jìn)行“整理、整頓、清掃、清潔、安全、素養(yǎng)”等“6S”處理，歸還所借的工量具和實(shí)習(xí)工件，培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)能力與職業(yè)素養(yǎng)。

在案例的教學(xué)中主要采用如下教學(xué)方法與手段：演示法、討論法、實(shí)踐教學(xué)法、實(shí)訓(xùn)作業(yè)法等。

課程的組織形式與方法參照工作過程來完成，體現(xiàn)出教學(xué)過程的“咨詢、決策、計(jì)劃、實(shí)施、檢查、評價(jià)”六個(gè)步驟，采用合理的教學(xué)手段。豐富的教學(xué)方法和手段，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和興趣，增強(qiáng)了學(xué)生的感性認(rèn)識，教學(xué)實(shí)施過程取得了很好的教學(xué)效果。

（下轉(zhuǎn)第116頁）（上接第94頁）

2.3 案例教學(xué)實(shí)施效果總體評價(jià)

對案例教學(xué)實(shí)施效果總體評價(jià)可以分為兩種途徑：一是讓學(xué)生評課對學(xué)生進(jìn)行教學(xué)評價(jià)。通過學(xué)生對案例任務(wù)的理解、分析以及解決實(shí)施的情況，發(fā)現(xiàn)該案例項(xiàng)目的教學(xué)目標(biāo)達(dá)成程度。通過對教學(xué)實(shí)施效果的多元量化考核，以便讓學(xué)生能夠不斷看到自己的進(jìn)步與提升以及今后的學(xué)習(xí)目標(biāo)，進(jìn)而培養(yǎng)其學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性。二是教師對案例教學(xué)實(shí)施過程的自我分析。通過教學(xué)課后記的方式，回顧案例教學(xué)目標(biāo)的完成度、學(xué)生學(xué)習(xí)中的積極性、學(xué)生學(xué)習(xí)主體性的發(fā)揮、學(xué)生對案例知識點(diǎn)內(nèi)容的領(lǐng)悟程度以及案例實(shí)施過程中師生互動(dòng)情況，通過分析，不斷地歸納、總結(jié)，進(jìn)一步完善和創(chuàng)新案例。

3 結(jié)論

案例教學(xué)法是一種以學(xué)生為主體的教學(xué)方法，可以提高學(xué)生綜合利用專業(yè)知識發(fā)現(xiàn)問題，分析問題，解決問題的能力，具有實(shí)踐性較強(qiáng)的特點(diǎn)，很符合高職專業(yè)的教學(xué)特點(diǎn)。案例教學(xué)過程鼓勵(lì)學(xué)生獨(dú)立思考，引導(dǎo)學(xué)生變注重知識為注重能力，重視師生之間的雙向交流，因此，案例教學(xué)在“組態(tài)軟件技術(shù)”課程教學(xué)中是可行的，也是必要的?！敖M態(tài)軟件技術(shù)”可行性教學(xué)案例的設(shè)計(jì)與教學(xué)應(yīng)用，可以避免大部分教材中枯燥的說明書式軟件介紹，使學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中以實(shí)踐案例任務(wù)的過程為中心，而不是以書本學(xué)習(xí)為主要學(xué)習(xí)形式，讓學(xué)生可以在一定程度的實(shí)踐基礎(chǔ)上建構(gòu)所需的理論知識?？傊?，具有可行性的教學(xué)案例的設(shè)計(jì)與應(yīng)用可以使該課程的教學(xué)成效得以提升。

基金項(xiàng)目：安徽工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院2013院級質(zhì)量工程項(xiàng)目，基金項(xiàng)目號：2013jxyj13

參考文獻(xiàn)

[1] 謝軍，洪應(yīng)，韓磊.《組態(tài)技術(shù)》課程教學(xué)改革的研究與應(yīng)用.工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，2012（12）.

[2] 雷鈞.組態(tài)軟件課程教學(xué)方法研究.自動(dòng)化技術(shù)與應(yīng)用，2010（9）.

[3] 康偉.高職教學(xué)中的案例教學(xué)法.遼寧高職學(xué)報(bào)，2002（4）.

[4] 李文娟，周美蘭，葛寶軍.《PLC電氣控制與組態(tài)設(shè)計(jì)》課程教學(xué)研究與實(shí)踐.電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào)，2010（S1）.