信息化教學(xué)在實訓(xùn)課程中的應(yīng)用案例分析

白晶斐+楊俊

摘 要： PLC是現(xiàn)代職業(yè)教育機(jī)電專業(yè)中的一門重要課程，其知識應(yīng)用面廣，在眾多職業(yè)崗位中都有所使用，但是PLC課程中設(shè)計眾多的實訓(xùn)內(nèi)容，理論知識的學(xué)習(xí)必須經(jīng)過這些實訓(xùn)過程才能讓學(xué)生真正掌握知識，在以后的工作中將該課程所學(xué)以最大限度的發(fā)揮和使用。傳統(tǒng)教學(xué)中PLC課程的實訓(xùn)形式僅限于給予學(xué)生實物，讓學(xué)生直接從理論跨度到實物操作，操作復(fù)雜難度大效果差，因此本文就PLC控制電動機(jī)啟動電路的組裝與調(diào)試為例，進(jìn)行了信息化教學(xué)設(shè)計和實施，從教學(xué)分析、教學(xué)策略、教學(xué)實施和教學(xué)反思四個方面做了全面的信息化設(shè)計，實踐證明信息化教學(xué)設(shè)計在職業(yè)院校PLC實訓(xùn)教學(xué)實施過程中可以充分調(diào)動學(xué)生積極性，大幅度提高教學(xué)目標(biāo)的達(dá)成度，并可以在相關(guān)類似實訓(xùn)課程中推廣。

關(guān)鍵詞：信息化；實訓(xùn)課程；職業(yè)教育；教學(xué)設(shè)計

科技技術(shù)的不斷進(jìn)步及工業(yè)的迅速發(fā)展，使得PLC課程在職業(yè)院校機(jī)電專業(yè)課程中占據(jù)越來越重要的位置，而相關(guān)專業(yè)的畢業(yè)生在就業(yè)崗位上對PLC技術(shù)和知識的使用也越來越廣泛，但企業(yè)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，應(yīng)屆畢業(yè)生的PLC實踐能力較差，與企業(yè)工作崗位的標(biāo)準(zhǔn)有相當(dāng)差距，隨著社會的高速發(fā)展，職業(yè)教育的不斷變革，現(xiàn)代職業(yè)教育的培養(yǎng)目標(biāo)已經(jīng)不僅僅局限于培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)能力，而逐漸把培養(yǎng)重心向社會能力和方法能力傾斜[1]，而傳統(tǒng)教學(xué)設(shè)計并不能完全實現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)。本文就以機(jī)電一體化專業(yè)中《PLC控制電動機(jī)啟動電路的組裝與調(diào)試》實訓(xùn)內(nèi)容為例，詳細(xì)介紹現(xiàn)代職業(yè)教育中應(yīng)用信息化教學(xué)設(shè)計進(jìn)行教學(xué)實踐的過程、步驟和取得的效果，以期為相關(guān)職業(yè)院校教學(xué)改革和課程改革提供一個可參考的實例。

《PLC》課程是機(jī)電一體化專業(yè)學(xué)生的必修專業(yè)技術(shù)課，該課程在各大高職類院校汽車專業(yè)中都有涉及。但傳統(tǒng)教學(xué)中往往先接受理論再去進(jìn)行實踐，學(xué)生在掌握理論知識時脫離實際物體，理解不透徹、掌握不清晰；而在實踐學(xué)習(xí)中又因為脫離了理論知識的指導(dǎo)而導(dǎo)致操作不規(guī)范、不流暢，因此總體上理論教學(xué)和實踐教學(xué)效果都不理想。在對比研究之后，我們教學(xué)團(tuán)隊對該課程中PLC控制電動機(jī)啟動電路的組裝與調(diào)試實訓(xùn)內(nèi)容進(jìn)行了信息化教學(xué)設(shè)計和實施，獲得了良好的教學(xué)效果。

下面將從教學(xué)分析、教學(xué)策略、教學(xué)實施和教學(xué)反思四個方面介紹該實訓(xùn)內(nèi)容的信息化教學(xué)設(shè)計；

一.教學(xué)分析

根據(jù)機(jī)電一體化專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)，學(xué)生面向崗位為電氣設(shè)備的操作、安裝、調(diào)試、維護(hù)等，根據(jù)這些崗位的能力要求，我們確定本專業(yè)課程體系以《PLC技術(shù)及應(yīng)用》為核心進(jìn)行構(gòu)建。PLC控制電動機(jī)啟動電路的組裝與調(diào)試實訓(xùn)項目是在這兩門課程之后實訓(xùn)內(nèi)容。本課程理有論難度大操作流程復(fù)雜的特點(diǎn)，要求教學(xué)團(tuán)隊具備一定的企業(yè)工作經(jīng)驗，并具有高級電工資質(zhì)。

對實訓(xùn)項目深入分析后，按知識由易到難，能力由弱到強(qiáng)，系統(tǒng)由簡到繁的思路，將本實訓(xùn)項目分解為兩個任務(wù)，即任務(wù)1基于PLC的電動機(jī)星-三角啟動電路組裝與調(diào)試，任務(wù)2基于觸摸屏的電動機(jī)星-三角啟動電路組裝與調(diào)試。任務(wù)1是在學(xué)生已經(jīng)能熟練操作繼電控制電路的基礎(chǔ)上進(jìn)行，綜合PLC控制，通過PLC編程，實現(xiàn)基于PLC的電氣設(shè)備現(xiàn)場自動化控制；在任務(wù)1的基礎(chǔ)上，任務(wù)2綜合觸摸屏控制，實現(xiàn)基于觸摸屏的遠(yuǎn)程自動化監(jiān)控。以期讓學(xué)生通過本項目的學(xué)習(xí)訓(xùn)練，達(dá)到"三會、三懂、三養(yǎng)成"的教學(xué)目標(biāo)：三會，即會安裝、會調(diào)試、會運(yùn)行；三懂，即懂結(jié)構(gòu)、懂原理、懂程序；三養(yǎng)成，即養(yǎng)成良好的安全意識、操作規(guī)范和職業(yè)素養(yǎng)。

本項目授課對象為機(jī)電一體化專業(yè)大二下學(xué)期的學(xué)生，學(xué)生前期已經(jīng)學(xué)習(xí)了《PLC技術(shù)及應(yīng)用》等課程，能進(jìn)行基本控制單元操作，但缺乏系統(tǒng)控制訓(xùn)練；喜歡動手，但規(guī)范操作意識薄弱；有一定基本排故訓(xùn)練，但系統(tǒng)綜合排故能力差。鑒于教學(xué)內(nèi)容自身特點(diǎn)及學(xué)生情況，本實訓(xùn)項目的教學(xué)重點(diǎn)為：電動機(jī)Y-△啟動控制電路的組裝和集成方法；教學(xué)難點(diǎn)為：電動機(jī)Y-△啟動控制電路的調(diào)試方法和技巧。

二.教學(xué)策略

根據(jù)教學(xué)內(nèi)容和對學(xué)生的學(xué)情分析，歸納出本項目教學(xué)中的兩大難題并制定解決策略：

問題1： 難轉(zhuǎn)換-學(xué)生對原理圖到接線圖轉(zhuǎn)換難，接線圖到實際布線轉(zhuǎn)換難。

其解決策略為：為學(xué)生提供相關(guān)信息資源，讓學(xué)生通過學(xué)接線圖轉(zhuǎn)換原則、看線號標(biāo)注視頻，糾接線圖典型錯誤，實現(xiàn)原理圖到接線圖的轉(zhuǎn)換。為學(xué)生提供軟件模擬平臺，讓學(xué)生結(jié)合教師總結(jié)的布線口訣，使用布線軟件模擬布線，按照規(guī)范布線操作視頻，完成實際布線任務(wù)。

問題2：難調(diào)試-調(diào)試涉及電氣控制、PLC、組態(tài)、通信等多方面知識和技能，調(diào)試過程涉及到軟硬件聯(lián)調(diào)，故障查找難，排故難，是單元教學(xué)的難點(diǎn)部分。

其解決策略為：使用任務(wù)遞進(jìn)的教學(xué)方式，通過任務(wù)分解，讓每一個任務(wù)承載部分知識；通過任務(wù)排序，使學(xué)生的學(xué)習(xí)由易到難，分級調(diào)試，減小調(diào)試難度；給予學(xué)生虛實結(jié)合的學(xué)習(xí)過程設(shè)計，通過編程、仿真、模擬、備料、檢裝、布線、聯(lián)調(diào)設(shè)計教學(xué)流程，逐級解決問題；給予學(xué)生動畫、排故視頻，讓學(xué)生通過制作控制流程動畫，將抽象問題形象化，直觀化；將典型故障現(xiàn)象及解決方法拍攝為專題視頻，引導(dǎo)學(xué)生自主探究解決問題；在學(xué)習(xí)過程中強(qiáng)調(diào)規(guī)范，通過電工操作工藝視頻，維修電工職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范學(xué)生操作行為，減小人為問題。

三.教學(xué)實施

由于該教學(xué)項目的難度大，操作復(fù)雜，規(guī)范多，因此將教學(xué)實施分為三個階段，課前預(yù)備、課上操作和課后拓展三個環(huán)節(jié)。

1）課前準(zhǔn)備

教師通過網(wǎng)絡(luò)課程發(fā)布任務(wù)書、原理圖、位置圖、元件明細(xì)、操作規(guī)范、相關(guān)視頻和動畫等信息化學(xué)習(xí)資源。學(xué)生登錄網(wǎng)絡(luò)課程，以小組為單位接收任務(wù)、學(xué)習(xí)相關(guān)知識，自主完成課前測試，通過課程網(wǎng)站提交硬件接線圖、控制流程圖。教師在后臺接收學(xué)生提交的作業(yè)，并批改作業(yè)，根據(jù)作業(yè)結(jié)果調(diào)整教學(xué)設(shè)計。

2）課上操作

在極域環(huán)境下引入工業(yè)現(xiàn)場視頻，引導(dǎo)學(xué)生思考：星三角降壓啟動在大功率電機(jī)啟動場合應(yīng)用的重要性，使學(xué)生了解本項目的現(xiàn)實意義，從而引入教學(xué)任務(wù)：基于PLC的電動機(jī)星-三角啟動電路組裝與調(diào)試。接著通過極域環(huán)境評講課前網(wǎng)上提交的控制流程圖，指出典型錯誤，引導(dǎo)學(xué)生分析并修改。學(xué)生根據(jù)控制流程圖編寫PLC程序，編譯檢查格式，教師點(diǎn)評學(xué)生常見問題。學(xué)生修改好程序后，進(jìn)而使用仿真軟件模擬PLC和按鈕進(jìn)行程序調(diào)試：按下啟動按鈕，PLC仿真器的指示燈0，1亮，電動機(jī)以星型方式啟動，延時時間到，PLC仿真器的指示燈0，2亮，電動機(jī)以三角形方式運(yùn)行，按下停止按鈕，PLC仿真器的指示燈全滅，電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。教師通過極域監(jiān)控發(fā)現(xiàn)部分學(xué)生仿真時，由于對PLC定時器的應(yīng)用不清出現(xiàn)星三角轉(zhuǎn)換錯誤。在此環(huán)節(jié)，通過定時器的時序動畫，引導(dǎo)學(xué)生分析定時器的工作過程，掌握定時器的應(yīng)用技巧，繼而修改程序。帶程序修改后，讓學(xué)生進(jìn)行模擬運(yùn)行，進(jìn)行軟件和硬件的模擬聯(lián)調(diào)，利用實驗箱上真實的PLC和控制按鈕，用指示燈模擬電機(jī)完成星三角啟動過程，教師點(diǎn)評模擬運(yùn)行環(huán)節(jié)中的出現(xiàn)的通信、接線等問題，處理共性問題。endprint

模擬操作之后，學(xué)生對程序已經(jīng)相對熟悉，接下來進(jìn)入實物操作環(huán)節(jié)。讓學(xué)生根據(jù)元件明細(xì)清點(diǎn)工具、設(shè)備和輔助材料，并按照操作工藝規(guī)范擺放，培養(yǎng)學(xué)生養(yǎng)成良好的規(guī)范作業(yè)習(xí)慣。接下來學(xué)生使用萬用表自主檢測按鈕、接觸器等元器件的好壞，不清楚檢測方法時可觀看網(wǎng)站各個元器件檢測視頻。元器件檢查無誤后按照位置圖安裝到網(wǎng)孔板。通過檢測安裝，保證元器件的完好性，減少系統(tǒng)故障點(diǎn)，并進(jìn)入布線環(huán)節(jié)和調(diào)試運(yùn)行階段，布線分為三個步驟：

步驟1：點(diǎn)評接線圖。教師根據(jù)接線圖原則，結(jié)合標(biāo)注線號的視頻，點(diǎn)評學(xué)生課前提交的接線圖，給出規(guī)范的接線圖。

步驟2：使用機(jī)電控制仿真軟件模擬布線。學(xué)生根據(jù)接線圖，位置圖，在仿真環(huán)境下模擬元件布局，模擬布線及檢測，通過仿真軟件反復(fù)熟練布線過程，減小線路損耗。

步驟3：實際布線。學(xué)生按照電工操作工藝視頻，結(jié)合教師編寫的規(guī)范布線口訣，分工合作完成布線。

通過這三步，強(qiáng)調(diào)接線規(guī)范，解決系統(tǒng)硬件連接的正確性。

調(diào)試運(yùn)行通過一看二摸三測的方法進(jìn)行；看-看有無缺線；摸-摸有無松動；測-測電路的通斷。調(diào)試過程中，學(xué)生可通過課程網(wǎng)站觀看典型故障排除方法微視頻，小組協(xié)商解決問題，并填寫任務(wù)單中的排故表項。教師現(xiàn)場巡視指導(dǎo)，針對典型故障現(xiàn)象，結(jié)合原理圖，參照接線圖，利用二維動畫，進(jìn)行排故流程的梳理，進(jìn)而引導(dǎo)學(xué)生對四種常見故障現(xiàn)象進(jìn)行排故流程總結(jié)，并進(jìn)入任務(wù)2基于觸摸屏的電動機(jī)星-三角啟動電路組裝與調(diào)試。

首先通過觸摸屏的應(yīng)用案例，引導(dǎo)學(xué)生思考：組態(tài)技術(shù)在智能控制系統(tǒng)中實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控的重要性。讓學(xué)生通過WIN CC設(shè)計星三角啟動組態(tài)監(jiān)控畫面，教師通過極域環(huán)境進(jìn)行實時監(jiān)控和指導(dǎo)。接著進(jìn)行組態(tài)與PLC的通信設(shè)置，連接通信線路，下載程序。調(diào)試運(yùn)行完成任務(wù)，制作典型錯誤微視頻，引導(dǎo)學(xué)生解決問題，優(yōu)秀學(xué)生通過手機(jī)投影展示作品并分享經(jīng)驗，整個過程中，強(qiáng)調(diào)每個環(huán)節(jié)結(jié)束學(xué)生清理清掃、整理工作臺面。

本項目考核方案由過程考核、職業(yè)素養(yǎng)、團(tuán)隊協(xié)作和網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)成績四部分組成，通過師生共同找不規(guī)范、改不規(guī)范、優(yōu)秀作品展評三個環(huán)節(jié)實現(xiàn)評價與提升。

3）課后拓展

實訓(xùn)課程后，為鞏固和提升學(xué)生技能水平，讓學(xué)生掃描二維碼或者通過自主開發(fā)的手機(jī)APP進(jìn)入課程網(wǎng)站，完成拓展作業(yè)，舉一反三；技術(shù)論壇，深入學(xué)習(xí)；QQ等交流平臺，討論提升；校外兼職，實踐鍛煉。

四.教學(xué)反思

該項目結(jié)束后，對該項目的教學(xué)設(shè)計進(jìn)行了綜合性的數(shù)據(jù)分析，并進(jìn)行了教學(xué)反思：

1.實踐證明通過信息化手段可以改變傳統(tǒng)教學(xué)模式，使得學(xué)習(xí)變得無處不能-學(xué)生進(jìn)入課程網(wǎng)站，聽微課、看視頻，做測試，仿運(yùn)行；教變得無處不在-教師課前通過網(wǎng)絡(luò)課程引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)，課中通過極域環(huán)境實現(xiàn)邊教邊學(xué)，通過二維動畫和專題視頻排解重點(diǎn)難點(diǎn)，課后通過技術(shù)論壇、交流平臺拓展解惑。

2.該信息化教學(xué)設(shè)計實現(xiàn)了任務(wù)與崗位對接，操作運(yùn)行與操作崗對接；根據(jù)硬件圖進(jìn)行安裝，調(diào)試，與調(diào)試崗對接；根據(jù)任務(wù)書，進(jìn)行控制流程設(shè)計和程序設(shè)計與設(shè)計崗對接。

3.該信息化教學(xué)設(shè)計注重職業(yè)素質(zhì)的培養(yǎng)，課前讓學(xué)生學(xué)習(xí)規(guī)范，課中要求學(xué)生按照規(guī)范去做，且按照規(guī)范去考核，團(tuán)隊協(xié)作貫穿整個教學(xué)過程。

隨著經(jīng)濟(jì)變革和國家發(fā)展相關(guān)技能型人才需求也發(fā)生了巨大變化，高質(zhì)量應(yīng)用型人才需求量迅速增加，從而要求職業(yè)院校的相關(guān)教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)和目標(biāo)必須實時的與行業(yè)和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)保持一致，把理論與實踐結(jié)合，把教學(xué)與生產(chǎn)結(jié)合，把行業(yè)需求與培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)結(jié)合起來，確立正確的培養(yǎng)目標(biāo)和培養(yǎng)模式。21世紀(jì)被人們冠以信息時代、網(wǎng)絡(luò)時代、知識社會等一系列的稱謂，在學(xué)習(xí)者為中心的教育理念日趨深入人心的今天，在強(qiáng)調(diào)"學(xué)會學(xué)習(xí)"已經(jīng)為人們熟知的今天，教學(xué)越發(fā)關(guān)注學(xué)生能力培養(yǎng)的目標(biāo)和策略[2]。教育信息化使職業(yè)教育要與信息技術(shù)結(jié)合起來[3]，信息化教學(xué)設(shè)計可以在很大程度上化解傳統(tǒng)教學(xué)無法突破的教學(xué)難點(diǎn)，強(qiáng)化教學(xué)重點(diǎn)，高度實現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)，從而完成高質(zhì)量的應(yīng)用型人才培養(yǎng)。

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作者簡介：

白晶斐（1987.10-），男，講師，碩士在讀

主要研究方向：汽車大類高職學(xué)生的專業(yè)課教學(xué)及課程研究endprint