PLC課程的項目+一體化教學(xué)設(shè)計與示例

（中國水電十一工程局有限公司技工學(xué)校 河南三門峽 472000）

PLC是可編程序控制器的縮寫，是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計。由于體積小、功能強、可靠性高、抗干擾能力強、應(yīng)用安裝方便等優(yōu)點，在我國工業(yè)控制中占據(jù)了主導(dǎo)地位，現(xiàn)已成為現(xiàn)代工業(yè)自動化的三大支柱之一，且迅猛發(fā)展。為了適應(yīng)PLC日益廣泛應(yīng)用的需求，PLC技術(shù)已成為各類職業(yè)技術(shù)學(xué)校電子與電氣專業(yè)的一門必修課，且在職業(yè)技能鑒定中成為指定的考核內(nèi)容。

“項目+一體化”教學(xué)法是融合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，構(gòu)建以項目為導(dǎo)向的一體化教學(xué)模式，是符合職業(yè)教育的規(guī)律和特點，適應(yīng)職業(yè)學(xué)校學(xué)生學(xué)習(xí)基礎(chǔ)和身心發(fā)展的一種成功的教學(xué)方法。

由于《PLC原理及應(yīng)用》課程的多變性、綜合性、典型性、實踐性和實用性五大教學(xué)特點，技校學(xué)生理論學(xué)習(xí)積極性不高，學(xué)習(xí)基礎(chǔ)及軟件編程薄弱，缺乏學(xué)習(xí)興趣，增加了教師的教學(xué)難度。本文根據(jù)PLC課程的教學(xué)特點，技校學(xué)生實際，職業(yè)教育培養(yǎng)“滿足生產(chǎn)第一線需要、符合崗位需求的高素質(zhì)技術(shù)、技能型人才”的教學(xué)要求，融合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，運用項目+一體化的教學(xué)模式，實現(xiàn)了理論與實訓(xùn)的有機相結(jié)合，體現(xiàn)了“做中教、做中學(xué)”職業(yè)教育特點，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)PLC的興趣，培養(yǎng)學(xué)生的綜合職業(yè)能力，取得了良好的教學(xué)效果。筆者現(xiàn)從《PLC基礎(chǔ)與實訓(xùn)》課程的整體教學(xué)設(shè)計，教學(xué)設(shè)計示例（以三相異步電動機正反轉(zhuǎn)的PLC控制為例），教學(xué)反思及展望等三個方面，介紹了項目+一體化教學(xué)的課程設(shè)計和教學(xué)過程，以供大家探討和借鑒.

一、課程整體設(shè)計

1.課程整體目標(biāo)

通過專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)和本課程的職業(yè)能力需求分析，確定本課程的整體目標(biāo)如下：

（1）能力目標(biāo)

①能正確識別和選用PLC，熟悉性能指標(biāo)及技術(shù)要求。

②能正確安裝和調(diào)試PLC的基本電氣控制線路。

③能熟練使用PLC軟件功能，能用PLC編程語言編寫基本控制程序，具備初步分析PLC控制系統(tǒng)的能力，能完成簡單控制系統(tǒng)的設(shè)計、安裝、編程和調(diào)試工作。

④能對一般生產(chǎn)機械控制系統(tǒng)的PLC控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計、改造及維護(hù)。

（2）知識目標(biāo)

①了解PLC的分類、特點、趨勢及應(yīng)用。

②熟悉PLC的軟硬件結(jié)構(gòu)及工作原理；（重點）

③熟練掌握三菱PLC基本指令的應(yīng)用；

④熟練掌握三菱PLC的編程的方法、步驟和接線方法；（重點和難點）

⑤初步掌握PLC應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計、安裝、調(diào)試、維護(hù)等技術(shù)。（難點）

（3）素質(zhì)目標(biāo)

①樹立正確的學(xué)習(xí)和工作態(tài)度，培養(yǎng)熱愛科學(xué)、創(chuàng)新意識、創(chuàng)新精神；

②培養(yǎng)吃苦耐勞的精神，養(yǎng)成良好的職業(yè)習(xí)慣和職業(yè)意識;

③培養(yǎng)學(xué)生的溝通能力和團(tuán)隊合作精神。具備專業(yè)崗位所要求的職業(yè)能力。

（4）教學(xué)目標(biāo)

①情感與價值觀：養(yǎng)成良好的職業(yè)素養(yǎng)；提高規(guī)范操作、團(tuán)隊協(xié)作的意識。

②過程與方法：在實訓(xùn)操作中，促進(jìn)學(xué)生能力素養(yǎng)健康全面發(fā)展，培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力，實現(xiàn)理論知識向?qū)I(yè)技能的遷移。

③知識與能力：掌握PLC課程各項目系統(tǒng)的設(shè)計、安裝、調(diào)試及維護(hù)。

2.課程整體內(nèi)容設(shè)計

（1）課程設(shè)計基本理念

融合職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，堅持以就業(yè)為導(dǎo)向，以能力為本位，堅持理論與實踐、生產(chǎn)實際相結(jié)合，以實際PLC應(yīng)用項目為課程主線，構(gòu)建以項目為導(dǎo)向的一體化教學(xué)模式，重視實踐能力的培養(yǎng)，培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用PLC分析、解決實際問題的職業(yè)能力。

（2）課程設(shè)計思路

以職業(yè)活動的工作過程為導(dǎo)向，以典型的基于工作過程的項目為載體；融合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，精選典型實例作為教學(xué)的實訓(xùn)項目，項目由簡到繁、由淺入深、循序漸進(jìn)。將PLC的常用指令分解到各項目中去，在各項目的教學(xué)中，融入相關(guān)的指令、編程方法、控制系統(tǒng)構(gòu)建、硬件接線方法、系統(tǒng)調(diào)試運行等相關(guān)知識和技能；以項目+一體化為訓(xùn)練模式，以學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)，在一體化實訓(xùn)車間實施教學(xué)，各項目的實施均采用小組合作學(xué)習(xí)的方法，通過對各項目的學(xué)習(xí)、訓(xùn)練和實踐操作，掌握典型PLC指令的功能、格式基本用法，熟悉PLC系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、地址分配、程序設(shè)計以及項目的安裝、調(diào)試的全過程。讓學(xué)生在做中學(xué)，學(xué)中做，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，強化學(xué)生的團(tuán)隊協(xié)作精神，提高學(xué)生的動手能力、綜合素質(zhì)和職業(yè)能力。

（3）課程整體設(shè)計內(nèi)容

由七個項目組成。

①三相異步電動機單向運轉(zhuǎn)的PLC控制（8學(xué)時）;

②三相異步電動機正反轉(zhuǎn)的PLC控制（8學(xué)時）;

③自動送料小車的PLC控制（8學(xué)時）;

④搶答器控制系統(tǒng)（10學(xué)時）;

⑤花式噴泉控制系統(tǒng)（10學(xué)時）

⑥應(yīng)用PLC對X62W萬能銑床進(jìn)行電氣改造（10學(xué)時）;

⑦PLC在CA6140型車床改造中的應(yīng)用（8學(xué)時）;

二、教學(xué)設(shè)計示例（以三相異步電動機正反轉(zhuǎn)的PLC控制為例）

1.課前準(zhǔn)備

在項目+一體化備課時，筆者通過備教材、備學(xué)生、備教法、定實訓(xùn)計劃、備實訓(xùn)項目，精心準(zhǔn)備 ，為上好一堂課奠定了堅實的基礎(chǔ)。

（1）研究學(xué)生

本課程為我校二年級學(xué)生開設(shè)，學(xué)生已完成《電工電子技術(shù)訓(xùn)練》、《電力拖動線路安裝與檢修》（一體化）課程，具備分析基本控制電路能力，掌握了線路安裝、檢測、排故等基本操作技能，動手能力強，硬件基礎(chǔ)比較好，軟件編程薄弱，理論學(xué)習(xí)積極性不高。

（2）研究教材

①教學(xué)目標(biāo)：依據(jù)教學(xué)大綱和崗位職業(yè)能力的需求，確定如下的教學(xué)目標(biāo)。

a能力目標(biāo)：會根據(jù)控制要求，運用經(jīng)驗法，通過基本指令或多重輸出指令實現(xiàn)三相異步電動機正反轉(zhuǎn)的梯形圖程序設(shè)計。能通過三菱GX-Developer編程軟件，采用指令語句表輸入法輸入指令，并通過仿真軟件進(jìn)行仿真。掌握PLC編程軟件的使用，I/O分配、PLC梯形圖、指令、PLC基本指令的編寫、操作方法、硬件接線及安裝等，用不同指令實現(xiàn)正反轉(zhuǎn)控制。

b知識目標(biāo)：基本驅(qū)動指令和多重輸出指令的應(yīng)用。

c素質(zhì)目標(biāo)：養(yǎng)成獨立思考和動手操作的習(xí)慣，培養(yǎng)協(xié)調(diào)能力和相互學(xué)習(xí)的精神。

②教學(xué)重點：了解組成PLC控制系統(tǒng)所需的設(shè)備；能將繼電器控制線路改造成具有相同功能的PLC控制線路；掌握梯形圖的基本元素和基本畫法。

③教學(xué)難點：PLC的基本驅(qū)動指令的格式及功能；梯形圖的基本畫法。

④教學(xué)時間：8學(xué)時

（3）研究教法

①教法。根據(jù)教學(xué)目標(biāo)，結(jié)合學(xué)生特點和學(xué)校實際，運用項目+一體化教學(xué)模式，以學(xué)生實習(xí)小組為單位，以項目的設(shè)計、實訓(xùn)操作為主線，運用討論法、啟發(fā)引導(dǎo)、講授法、演示法、巡回指導(dǎo)等教學(xué)方法，引導(dǎo)學(xué)生由繁到簡、由易到難完成教學(xué)任務(wù)，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，提高學(xué)生職業(yè)能力和職業(yè)素養(yǎng)。

②學(xué)法：以多媒體課件使學(xué)生形成感性認(rèn)識；以教師引導(dǎo)使理論與實踐相結(jié)合；以知識講、練、分析相結(jié)合突破教學(xué)重、難點；以小組協(xié)作學(xué)習(xí)法，強化學(xué)生團(tuán)隊協(xié)作精神。

（4）定實訓(xùn)計劃：根據(jù)授課內(nèi)容及學(xué)生實際，選取實訓(xùn)項目，合理計劃，周密組織教學(xué)內(nèi)容。制定項目教學(xué)的目標(biāo)、任務(wù)、階段、順序及學(xué)生操作步驟方法的項目實施計劃，精心準(zhǔn)備案例資料及輔導(dǎo)示范的演練，確定學(xué)生考核的評價內(nèi)容、標(biāo)準(zhǔn)及方法。

（5） 備實訓(xùn)項目：根據(jù)教學(xué)內(nèi)容和實訓(xùn)項目，準(zhǔn)備（1）多媒體課件。PLC基本驅(qū)動指令多媒體課件；程序設(shè)計、輸入、仿真及程序下載的多媒體課件；成品實物、PLC多媒體學(xué)習(xí)資料、投影儀。（2）本項目所使用的實訓(xùn)設(shè)備及工具材料，包括工具、器材及消耗材料。

2.教學(xué)過程

（1）組織教學(xué)（10分鐘）

學(xué)生按時整隊，進(jìn)入一體化教室，師生相互問候，檢查出勤情況；檢查學(xué)生裝束（工作服、安全帽、絕緣鞋）；宣布本節(jié)課的內(nèi)容和任務(wù)。

（2）復(fù)習(xí)舊課引出新課（10分鐘）

通過提問、多媒體演示等方式，帶領(lǐng)學(xué)生復(fù)習(xí)《電力拖動線路安裝與檢修》課程中所學(xué)習(xí)的接觸器邏輯控制的三相異步電動機正反轉(zhuǎn)控制的工作原理，對比繼電器與PLC控制的異同，引出新課。

（3）講解新課（70分鐘）

①目標(biāo)描述（10分鐘）

通過講授法、演示法，利用成品實物展示、項目任務(wù)書，描述項目學(xué)習(xí)目標(biāo)。

②相關(guān)理論知識講授

a LD、LDI、OR、ORI、ANI、AND、OUT、END基本驅(qū)動指令（20分鐘）

以講授法為主，利用PLC基本指令多媒體課件、PLC多媒體學(xué)習(xí)資料、投影儀等創(chuàng)設(shè)環(huán)境，通過實物演示及多媒體手段，由三相異步電動機正反轉(zhuǎn)控制板實物，配合多媒體課件，結(jié)合編程實例，詳細(xì)準(zhǔn)確講授PLC基本指令的功能、格式、用法、注意事項及應(yīng)用。

b MPS、MRD和MPP指令（15分鐘）

以講授法為主，利用PLC基本指令多媒體課件、實物展示、PLC多媒體學(xué)習(xí)資料、投影儀創(chuàng)設(shè)環(huán)境，由三相異步電動機正反轉(zhuǎn)控制板實物配合多媒體課件詳細(xì)講授PLC基本指令的格式、用法、注意事項及應(yīng)用。

c PLC基本編程方法。（25分鐘）

以講授法，演示法為主，利用PLC學(xué)習(xí)多媒體課件，三菱GXDeveloper編程軟件及仿真軟件，通過教師上機編程及演示的教學(xué)，結(jié)合梯形圖的特點和設(shè)計原則，著重教授梯形圖的設(shè)計和基本指令輸入的編程方法，詳細(xì)講授PLC的編程方法，重點講解梯形圖的編程方法。

（4）操作技能訓(xùn)練（270分鐘）

以項目+一體化教學(xué)為主，結(jié)合分析法，講授法，演示法，小組討論法，動手操作及交流學(xué)習(xí)法，實現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)。

①布置任務(wù)。（15分鐘）班委發(fā)放相關(guān)資料，教師進(jìn)行學(xué)生分組，并講清任務(wù)要求、操作規(guī)程及注意事項。

②控制系統(tǒng)硬件設(shè)計（90分鐘）。由教師上機演示講解，強調(diào)文字符號和圖形符號的準(zhǔn)確性；學(xué)生設(shè)計，按需求分配I/O地址，設(shè)計并畫出I/O接線圖，教師予以完善。

③控制系統(tǒng)軟件設(shè)計（110分鐘）

梯形圖設(shè)計時，讓學(xué)生分組在計算機和PLC實訓(xùn)臺上進(jìn)行設(shè)計及仿真調(diào)試。首先分別用基本指令和多重輸出指令進(jìn)行梯形圖設(shè)計，編寫指令語句表，再運用編程器和編程軟件，通過指令語句表輸入程序；其次，按設(shè)計的I/O接線圖，畫出平面布置圖，正確安裝線路；最后，在編程計算機和PLC實訓(xùn)臺上進(jìn)行編程、調(diào)試、仿真及排故。操作中，配合學(xué)生指導(dǎo)用書，讓學(xué)生獨立按步驟完成實訓(xùn)操作，小組查對錯，教師檢驗。

④教師巡回指導(dǎo)。指導(dǎo)學(xué)生按安全文明操作規(guī)程規(guī)范操作，加強三菱GX-Developer編程軟件和仿真軟件的使用操作指導(dǎo)，重點是采用指令語句表輸入法進(jìn)行編程，以及用梯形圖邏輯測試的仿真方法進(jìn)行仿真。對個別問題，單獨指導(dǎo)；對普遍問題，集中指導(dǎo)。

（5）操作考核。（25分鐘）學(xué)生指導(dǎo)用書評價表，首先進(jìn)行學(xué)生自我評價和小組評價，然后教師評價。

（6）總結(jié)指導(dǎo)（30分鐘）

總結(jié)本項目訓(xùn)練情況，即每個學(xué)生對本項目任務(wù)實施的掌握情況和存在問題；總結(jié)實訓(xùn)課的紀(jì)律情況；總結(jié)文明生產(chǎn)、安全操作情況；整理工位，將工具、儀表和材料歸位，擺放整齊，清潔車間衛(wèi)生。

（7）項目拓展

指導(dǎo)學(xué)生運用所學(xué)知識和技能，在課后完成“想一想，練一練”訓(xùn)練，鞏固三菱GX-Developer編程軟件和仿真軟件的操作技能和使用技巧；指導(dǎo)學(xué)生完成學(xué)生指導(dǎo)用書的課后練習(xí)。

三、教學(xué)反思及展望

1.教學(xué)反思

（1）制定了明確的課程培養(yǎng)目標(biāo)和訓(xùn)練項目目標(biāo)，注重學(xué)生實踐操作能力的培養(yǎng)，使教學(xué)內(nèi)容能夠讓學(xué)生學(xué)得了，使教學(xué)目標(biāo)能夠讓學(xué)生達(dá)得到，使教學(xué)方法能夠讓學(xué)生樂于接受。培養(yǎng)了學(xué)生的綜合職業(yè)能力，得到企業(yè)的好評，并在技能競賽取得了較好的成績。

（2）采用了“項目+案例”的教學(xué)方法，注重了多種教學(xué)方法的結(jié)合，采用了合理有效的考核方式，做到了理論與實訓(xùn)相結(jié)合，體現(xiàn)了“做中教、做中學(xué)”職業(yè)教育特點，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)PLC的興趣，，提高了教學(xué)質(zhì)量，學(xué)生的考證通過率大幅提高。

2.課程展望

（1）增加實訓(xùn)設(shè)備，推進(jìn)項目+一體化教學(xué)模式的實施；

（2）積極建設(shè)《PLC基礎(chǔ)與應(yīng)用》教學(xué)資源；組織力量，開發(fā)收集整理豐富PLC的影像、多媒體課件、PPT教學(xué)資源和數(shù)字資源庫，實現(xiàn)資源共享。

（3）加強一體化師資隊伍建設(shè)。