时间:2023-02-11 11:57:52
开篇:写作不仅是一种记录,更是一种创造,它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感,将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇plc项目教学,希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友,陪伴您不断探索和进步。
关键词 高职;可编程序控制器;项目化教学
中图分类号:G712 文献标识码:B
文章编号:1671-489X(2013)24-0075-02
1 可编程序控制器课程在高职教育中的特点
可编程序控制器(Programmable Logic Controller,plc)是集自动化技术、计算机技术为一体的新型工业自动控制装置,其指令繁多,实践性强。PLC课程具有与生产实际紧密联系、运用知识的覆盖面较宽等特点,是电气学与计算机技术结合,与生产工艺过程紧密配合的一门专业课。
一是对于高职的学生,其理论基础较薄弱,对过多过深的理论知识的学习感觉很吃力。改变传统的传授型课程教学模式,引入新的教学指导思想和方法,以适应高职教育的特点显得尤为必要。
二是随着国家对职业教育的重视和投入力度的不断加大,职业院校的实训条件不断改善,专业课教学课程改革不断创新,各级企业对技能型人才的需求,都使得该课程教学改革必须适应现实的要求。
三是项目教学法是指师生以团队的形式共同实施一个完整的项目工作而进行的教学活动。在PLC教学中采用项目教学法,将理论和实践结合,使PLC的知识与技能进行重新建构。其目的是在完成项目过程中有针对性地来培养学生的独立工作能力、想象力、创新能力以及与人合作沟通的能力,从而极大地提高教学效率。
3 PLC课程采用项目化教学的方案选择
首先,通过教研与实践,根据现有的实训条件,设计了涵盖PLC应用技术课程全部知识点与技能的7个教学项目:电机控制项目、水塔水位控制项目、送料小车控制项目、交通灯控制项目、机械手控制项目、温度控制项目、抢答器控制项目。这些项目涵盖了PLC在工业控制中的全部基本知识点与技能要求。
同时每个项目当中又设置一些子项目。如电机控制项目,其子项目有:1)PLC结构的认识,编程软件的使用;2)电机正反转,星/三角启动控制;3)电机的多地点控制及顺序控制。在以上子项目中,通过PPT文稿演示、多媒体辅助教学、板书讲解等方法穿插介绍PLC,使学生掌握PLC的定义、硬件结构、发展动态、对继电器控制系统的仿真、工作原理、PLC信息交换的实现方法等知识点。其中,每个项目的设置都是经过严格的组织与思考论证的,时刻关注PLC市场的动态发展,并及时与其他课程相互衔接,适时做出调整与增删。
4 PLC课程项目教学法的方案实施
4.1 项目控制要求分析
首先,每一个项目都有其任务。任务的表述较为通俗而不过于浅显。通过教师讲解涉及该项目的知识点,由教师引导学生分析项目涉及的控制要求及思想。通过项目分析,让学生明确了需要学习的内容,让学生觉得所学的知识都是有目标性的,从而调动他们的积极性。
4.2 项目制定
教师与学生一起讨论,引导学生制定项目工作计划,确定工作步骤。一般包括:1)I/O分配;2)编制梯形图程序;3)绘制主电路图;4)绘制控制回路原理图;5)连接外部设备。根据高职学生特点,编辑程序时,多采用经验法进行编程。因此,在制定计划时,教师先介绍一种或几种编程思想,抛砖引玉,启发学生的发散思维,有利于项目任务的实现并培养学生的创新精神,学生学习PLC的自信心也得到较大提高。
4.3 项目实施
按照已确立的项目任务和计划步骤,教师贯穿整个指导过程。在微观上采用“分组讨论”“问题牵引设置”“多重循环”方式学习探究相关知识点。对于学生在实践过程中普遍的难题,教师可逐步进行操作示范。虽然学生之间存在个体差异,仍需鼓励学生之间互相启发、互相帮助、共同进步,直至最后能进行独立操作。
4.4 项目过程考核
高职教育以培养应用型人才为宗旨,其考核方式也不同于其他形式的教育。项目过程考核也是项目教学法的一个重要环节,是以完成项目的情况来考核评价学生学习的效果。考核内容包括:1)项目预习,从提问讨论中看学生对项目的理解及对项目内容的掌握;2)操作规范,从设备使用是否规范及能否独立操作来考核学生的能力;3)基本技能熟练程度,考核学生能否在规定时间完成项目内容;4)常见问题分析与处理,考核学生能否处理解决项目实施过程中遇到的问题;5)其他,从学生学习态度是否认真、对项目实施是否有创新等方面综合考核。
4.5 总结归纳
当教师引领学生完成一个项目后,对于在完成项目任务中所用到的相关知识点进行归纳,并整理操作要领、能力要素、项目开发要点等,使实际操作与理论知识紧密结合,提升学生的知识应用能力。
5 PLC课程项目教学法的改革探索
5.1 更新教育观念
由于高职学生本身的计算能力、抽象逻辑思维能力较差,传统课堂理论教学使学生对所学内容不感兴趣、学不懂,教学效果不理想。职业教育的课程教学目标是通过掌握基础知识掌握单项技能掌握综合技能形成解决实际问题的技能,所以职业教育的最终目标就是具有实战能力——即解决实际问题的综合能力。因此,改变教学模式,努力提高课堂效率则必须要更新教学观念。
5.2 项目化教学改革的原则
高职教育的教学模式和教学方法应该首先针对高职学生的特点,使学生对所学内容感兴趣,在教学过程中培养学生的实战能力,即解决实际问题的综合能力。在项目化教学改革中要以职业活动为导向,以素质为基础,突出能力目标,以学生为主体,以实训为手段,设计出知识、理论、实践一体化的课程项目载体。只有这样,才能保证学生走向社会后具有持续发展能力。
5.3 结合竞赛的项目化教学
随着职业教育的不断迅猛更新发展,各级各类竞赛组织活动也在如火如荼进行。竞赛项目的特点是:1)综合性强,往往结合了其他多门学科知识;2)市场前沿性更强,竞赛课题的选择都结合职业教育的实践经验并遵循PLC技术当前市场快速发展趋势与规律;3)竞赛项目的能力目标的描述更具体、更实际并可检验,能力训练过程要求更细化。因此,结合竞赛进行项目化教学组织,可以让学生学习的兴趣和主动性明显提升,可以让课程教学水平普遍提高,可以让学生走出学校后适应工作岗位的能力更强。学生核心竞争力也明显增强,并可培养其创新合作能力与职业素养。
摘 要:PLC课程属于中职院校电类专业极为关注的专业课程,其中实际运用是教学之重。项目教学能够在很大程度上培养学生实践能力与提高学生综合素质。本文首先介绍项目教学法的定义,然后针对一个实例对项目教学法运用于PLC课程教学中进行探讨。
关键词 :PLC教学 教学创新 问题 对策
近年以来,为了满足社会发展的需求,中等职业技术学校中的电气类专业新设立了一门关于可编程控制器的专业课。在职业教育中的“以学生为本,以市场为导向”的理论基础上,运用各种相异的施教方式实行教学,然后进行比较,最终研究出了一种能够明显提高教学质量的模式,称为项目教学法。项目教学法将课本理念与实践相结合,教师在项目教学中对学生进行引导,培养学生的自主学习能力,教学的质量也能随之得到相应提升。
一、项目教学法定义的界定
经过实施一个完整的项目而实行的教学活动称为项目教学法。在运用项目实行教学的过程中,教师把需处理的问题或者需执行的任务运用项目的方式给予学生。学生各自成立小组,在教师引导下,依照实际项目设立的健全的步骤,一起设计规划,然后将完整项目分成小块步骤,各自完成负责的步骤。运用项目教学法进行教学,学生都能够亲身参与学习进程中的创造与实践,领会与掌握课本重要的技能与知识,感受创新的辛苦与兴趣,提高解析问题与处理问题的才能,也能够提高对于团队合作重要性的意识。因而,“以用促学”就是项目教学法模式中的最大优势。
二、项目教学法在PLC教学中的具体应用
实行项目教学法进行教学氛围六个程序,分别是项目任务的解析、数据的搜集与传送、项目计划的设定、项目计划的实行、项目进程的核查、项目成果的评估。为了更加清晰地反映项目教学法在PLC教学的应用,下面以“液体搅拌器系统的设计”的项目教学为实例实行探究。
1.项目的制定与分析
(1)项目的制定由教师负责。本文引用的项目是日常生活中经常接触到的液体搅拌器,首先运用仿真课件、视频与图片,激起学生的兴致。教师再提出相应的问题:搅拌器要如何掌控。学生自己探索掌控的方法,教师对不足之处进行相关的指导,同时可以依据学生自身的潜力,规划项目完成的难易度。
(2)项目的分析是学生依据掌控的理论知识和搜集到的相关资料,进行小组讨论,分析项目设计的关键点与难点。教师在项目分析的过程中对学生进行引导,实时掌控学生对项目认知的阶段。在这个进程中,教师需要留意每个学生的动态,激励学生主动思索与发言,积极融入小组讨论。
2.项目的计划与实施
小组分工合作,备齐并检验电器元件的质量,按工艺要求进行系统的安装与接线,用编程软件编入PLC梯形图,检查接线和程序的正确性,完成PLC程序调试和PLC控制系统调试。学生按分工各自完成相应内容,教师随时做好指导的准备。若学生在完成项目的过程中碰到自己无法处理的相关疑问,教师要适当引导学生,指导学生依靠自身的能力去处理这些疑问。在这个进程里,教师要随时留意每位学生对于项目线路的接法和实践的操作是否规范。
3.项目的检验与评价
(1)项目的进程核查。每个小组把设计好的步骤让所有成员都参与输入,然后进行调试,最后核查步骤进完成后,实行带电试车。学生进行小组之间的任务检查,确认小组任务完成结果的正确性。若系统无法正常运行,教师再安排每组的所有成员讨论发表各自的意见,确定改正步骤,核查线路。教师需要时常激励学生进行更多的实验,提高学生自主解决问题的能力。
(2)项目成果的评估。学生按要求完成项目后,对成果进行展示与自我评估,最后教师对实验结果进行评估。教师应该注重项目在进行实践和调试进程的评估,对项目实践进程中出现的疑问,可召集所有学生进行讨论,鼓励学生自己提出处理的方法。最后评估时,教师应该总结项目教学中出现的相关知识,肯定学生的积极参与,让学生有信心实施后续项目。
三、小结
总而言之,在实行项目教学的进程中,教师应该运用一体化的方法实行教学,使得学生独立操作与教师理论指导在项目实行中相互配合,使得理论知识和实践操作相结合,实时总结评估与反馈指导。这样,学生能够及时感受到项目任务完成的实际效果,学习热情持续高涨,更好地发挥主体作用。这样教师的主导教学发挥了作用,教学质量也会有所提高。
参考文献:
[1]王石莉.项目教学法在电气控制与PLC教学中的运用[J].科技信息,2010(32).
[2]刘必旺.项目教学法在PLC课程中的应用实践[J].江苏技术师范学院学报,2011(12).
一、项目教学法的特征
项目教学法起源于美国,盛行于德国,尤其适合于职业技术教育。项目教学法将传统的学科体系中的知识内容转化为若干个教学项目,围绕着项目组织和展开教学,使学生直接参与项目全过程的一种教学方法,是通过实施一个完整的项目而进行的教学活动。项目教学的教学内容以工作任务为依托,教学活动以学生为主体,学习成果以多样化为特征。在项目教学中,学生会给出不同的解决任务的方案与策略,具有实践性、自主性、综合性、开放性等特点。
二、《PLC》课程采用项目教学法的意义
《PLC》技术是机电类专业的一门实践性、综合性很强的专业课程,是工业自动控制的基础,是中职学生必须掌握的一项重要知识技能。目前,无论是从国外引进的自动化生产线,还是自行设计的自动控制系统,普遍把可编程序控制器(PLC)作为控制系统的核心器件。但PLC课程指令繁多,单独讲指令应用和编程方法学生感觉抽象、枯燥、难以理解,而且还涉及大量的基本控制环节和基本电路,将他们融合到工作项目里通过项目教学,在饶有趣味的实践操作中学生就自然而然地掌握这些指令的应用了。学生在项目实践过程中,理解和把握课程要求的知识和技能,体验创新的艰辛与乐趣,培养分析问题和解决问题的能力以及团队合作精神。
三、《PLC》课程采用项目教学法的实践
1.项目的确定
项目的确定是“项目教学法”成功的关键。项目的选择要以教学内容为依据,既要与书本的知识紧密结合,又能够充分体现当前的工程实际情况,还要有一定的创新空间,让学生既能运用学过的知识,又可以创造发挥,最后,还必须现实可行,有条件完成项目。因此,在选择和设计项目时要充分考虑项目能否很好地应用学生已有的知识,能否引导并帮助学生完成新知识的自主学习,能否让学生感兴趣并激发学习的兴趣,能否让学生将所学的知识与现实生活联系起来。
2.项目的实践
项目确定后,教师应先期实施完成该项目,一方面对项目有个全面的了解,便于更好地指导学生;另一方面当项目提出的时候就能拿出明确而具体的成果展示,使学生有明确的目标和感性认知过程,知道实施该项目要解决哪些问题,关键在哪里。比如以“十字路通信号灯控制系统”为例说明PLC课程项目教学的具体实施步骤:我针对学生情况给学生分组。一个组以三名学生为宜,将基础好、动手能力强的学生与基础相对较差的学生组合在一起。这样,既能保证项目活动按时完成,又有利于学生间互相交流,有助于较差学生提高。分组后,学生以小组为单位制定实施项目活动的计划,包括任务分配以及各项内容需要的时间等。在项目教学过程中,进行小组人员分工是一个比较好的做法。分工后每个学生都有压力,基础较差的学生即使被分配了一些不太难的任务,他们也要自主学习、动脑思考。
项目实施在此阶段,各小组都能在计划时间内完成项目活动。接下来,要求各小组进行程序设计。这是整个项目的难点,同时也是培养学生独立思考、分析问题、解决问题、进行创造性思维的过程。教师仅仅担当配角,起引导作用。各小组将编写好的程序输入电脑,调试程序。在巡视、检查过程中,我发现学生输入地址分配基本统一,输出地址分配较乱,于是及时加以引导,帮助学生理清思路,并在调整程序过程中与学生讨论定时器的使用、步进指令的应用等等。之后,又要求学生按照设计要求验证设计是否正确,并指导他们在实验板上接线。接线完毕每组进行检查。在这个过程中,我发现有的学生对工作台不熟悉,不知道如何连接输入输出,因而程序运行时,不能按控制要求实现工作。这时我没有直接给出答案,而是让学生自己去思索,不断调试运行,主动分析发现错误,经分析修正后,运行成功。在反复的运行调试实践中,学生始终处于主体地位。
3.项目的评估总结
项目的评估总结是“项目教学法”的重要环节。学生的操作会存在各种各样的问题,教师在评估中要指出问题的所在及解决的方法,要总结比较各组的特点,引导他们学习别人的长处来改进和提高自己的能力。学生要进行自我评估,由每组学生分别介绍项目实施的具体任务、目标、方法、手段以及体会、收获,可以使师生了解其操作的方方面面,看到其独到之处。项目的评估总结过程是学生一个学习的过程,提高的过程。
总之,项目教学法实际上是一种由教师来引导学生自主学习的教学方法。它能够充分调动学生学习的积极性和主动性,有利于提高学生独立、自主学习能力,以及制定计划、实施计划、评估计划的能力,大部分学生在综合能力和职业素质等方面得到了提高,也培养了学生的团队合作精神,同时也促进教师理论和实践的密切结合,不断提高教学水平和教学质量。
参考文献
可编程逻辑控制器(PLC)是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算的电子系统[1]。其以微处理器技术为基础,通过软件来改变控制过程,而且具有体积小、重量轻、编程简单、可靠性强、通用性强、控制程序可变、使用维护方便、适应面广、减少控制系统的设计及施工的工作量、功耗低、抗干扰能力强等特点,目前已广泛应用于工业控制的各个领域,成为现代工业控制的三大支柱之一[2]。为了适应PLC日益广泛应用的趋势,PLC已成为工科类专业一门重要的综合性很强的专业课程[3]。
但在教学上大多仍采用传统的课堂教学模式,缺少对学生能力的培养和技能的训练,无法提升学生就业能力的现状[4]。针对在PLC课程教学中存在的问题,作者认为应在PLC课程教学中采用项目化教学法。
1 PLC 教学中存在的问题及课程改革思路
目前,以PLC为核心的控制系统广泛应用于工业控制中。但长期以来,PLC的发展受中央处理单元(CPU)的执行速度、存储器的存储容量、输入/输出(I/O)点的扩展、高级语言的应用等因素的制约。IT技术的发展,使得影响PLC发展的相关问题得到轻松解决。同时,PLC 的硬件性能得到了极大提升。然而,不断发展的PLC 技术及新技术的出现与应用,必然会对PLC人才培养规格方面提出新的要求。再者,指令多、实践性强是PLC课程的两大主要特点,使得当前PLC 教学中存在的问题凸显[5]:一是指令多。程序是由指令构成的,是实现PLC自动控制的必要条件。单纯的机械记忆容易混淆指令,从而使得程序不能正常运行;二是实践性强。实践课程以验证型实验为主,学生综合项目的实践能力难以培养;三是实验经费不足。很多高校的实验设备限制了综合性实验项目的开展,导致理论与实践的脱节现象。
针对以上教学过程中存在的问题,按照人才培养方案中所提出的实践创新型人才培养计划,引入“项目教学法”改革方案。项目教学法可以概括为:学生全部或部分独立组织、安排学习行为。学生在教师的指导下亲自处理一个项目的全过程。项目所涉及的信息收集,方案设计,项目实施及最终评价,都由学生自己负责,学生通过该项目的进行,了解并把握整个过程及每一个环节中的基本要求。在这一过程中,学生不仅学习掌握了教学计划内的教学内容,而且解决了在处理项目中遇到的困难,学习能力得到了提高,增强了学生的学习兴趣,自然能调动学习的积极性。因此“项目教学法”是一种典型的以学生为中心的教学方法。其目的是在具体化的实践教学中,把生产实践与理论学习有机地结合起来,使学生在掌握理论知识的同时,提高自身的实践动手能力。
2 以项目为载体的实践教学环节的设计
在PLC 课程中采用项目教学法,应具备专业技术水平较高的教师团队和丰富的教学实践设施两大条件。为了能够把工业场景尽可能多的引入实际教学,教师应具备多学科知识和较强的操作能力。这样才可在硬件条件较强的前提下,结合生产控制元素,更好地进行项目教学法,让专业课程教学更贴近生产实际。
由多年PLC课程教学经验可知,学生在课堂上所获得的知识是肤浅的,应该在实践中通过意义构建的方式,真正意义上获得知识。故要学会基于PLC的系统开发,必须让学生参与到真实的项目中,在项目的驱动下,积极有针对性地学习。在实践教学过程中,除了所设置的项目内容要与课程教学内容紧密结合外,还要有一定的创新空间,既能让学生充分运用学过的知识,又可以拓展知识。以基于时间继电器的三相电机控制电路为例,如图1所示。
由课堂教学内容,可以分析图1控制系统的工作过程[2]:从主回路看,当接触器KM1、KM2主触头闭合,KM3主触头断开时,电动机三相定子绕组作Y连接;而当接触器KM1和KM3主触头闭合,KM2主触头断开时,电动机三相定子绕组作连接。因此,所设计的控制线路若能先使KM1和KM2得电闭合,后经一定时间的延时,使KM2失电断开,而后使KM3得电闭合,则电动机就能实现降压起动后自动转换到正常工作运转。
但在项目实施过程中,首先要通过分组的形式保证每个学生都能得到训练。然后根据线路图正确接线,编制相应的程序,进而记录观察的结果以便后续分析。重要的是分析现场试验结果与理论分析结果是否一致。从而,加深对课堂内容的理解。除此以外,还能在现有知识的基础上,通过现场试验,进一步拓展知识。比如针对图1,可以设置如下问题,让学生通过思考与现场试验,得到其结论。
①如果要用一只断电延时式时间继电器来设计异步电动机的Y-降压起动控制线路,试问三个接触器的动作次序应作如何改动,控制回路又应如何设计?
②控制回路中的一对互锁触头有何作用?若取消这对触头对Y-降压换接起动有何影响,可能会出现什么后果?
③三相异步电动机控制电路要Y-降压起动并且是要能耗制动,其原理图应该怎样调整?并通过实验验证原理图调整的正确与否。
通过上述项目及拓展知识的设置,加深理解了PLC 课程中继电器控制与 PLC 控制的差异,为电机的启动控制方式提供了编程思路,同时任务环环相扣,激发了学生学习的兴趣,也为学生的发挥提供了空间。
论文关键词:电气控制及PLC;项目教学;教学效果
电气控制及PLC应用课程是电气控制及自动化专业的主干课程,其内容与工程应用紧密结合,在工业自动化控制、智能仪器仪表、精密加工、数控机床以及机电一体化技术等领域中得到日益广泛的应用。本课程是浙江工业大学(我校)电气工程及自动化教育专业和机械工程及自动化教育的专业必修课。通过本课程的学习,除了让学生学习电气控制和可编程控制器应用技术基本知识外,还以提高学生的素质和全面能力为宗旨。具体教学要求是熟悉常用低压电器的结构、工作原理、特性及应用,掌握继电接触器控制系统基本分析和设计能力,掌握典型电气控制电路的分析和设计方法,掌握可编程控制器的工作原理及结构特点,熟练掌握基本逻辑指令的应用,掌握步进顺控指令编程方法及应用,了解PLC网络及通讯基本知识,继电接触器控制系统基本分析能力,特别是掌握典型电气控制电路的分析能力,重点是S7-224/S7-300可编程序控制器的编程技术、通信模式及调试技巧。
项目教学是以项目实施为主线有效组织理论和实践知识,师生共同实施并完成一个“项目”为主要学习方式的教学活动,是建立在建构主义和情景学习理论基础上体现行动导向教育理念的教学方法,将传授知识为主的传统教学转变为以完成项目、职业体验和解决问题为主的多维互动式的教学模式,在职业教育的专业课程教学中得到越来越广泛的应用。通过项目实施过程,让学生学习必要的理论知识及掌握必备的专业技能,突出知识的学习服务于职业能力的建构。
一、电气控制及PLC应用项目教学模块
实施项目教学,项目的选取要具有典型性、代表性和全面性,以往的教学选取的项目经常基于小项目来教学,仅能说明一个知识点或某个问题,综合知识无法体现,这样各知识点之间彼此孤立,章节的联系比较匮乏,彼此的知识点无法连贯,逻辑关系无法得到梳理,不能对学生的综合能力进行锻炼。然而学生毕业后往往面对的是比较综合的工程项目,而他们的知识结构是孤立的,面对综合设计一个项目不知道从何处下手,尤其是既需要分析、设计又要安装调试的复杂的项目无从下手了。学生不能立即投入到生产实践中,无奈还要从头学起。
基于以上的问题,在展开项目教学法实施过程中,选取一个比较综合典型的真实项目——节能环保中水回用水处理厂智能控制系统来进行教学设计。参照教学大纲和紧扣教材内容,根据项目组成设计以下主要教学模块:(1)项目教学实施前准备工作及模拟招投标介绍;(2)中水回用水厂供配电介绍及用电安全;(3)中水回用水厂的用到的低压电器设备教学及知识点学习;(4)提升泵房、反冲滤池、加矾加氯、送水泵房仪器仪表的电气控制原理图、元器件布置图及施工图纸设计;(5)提升泵、鼓风机、反冲泵、送水泵的不同启动形式设计;(6)S7-200(含7个从站)和S7-300(含2个主站)PLC设计及编程;(7)主站PLC与各从站的Proface-Bus及中控制室的通信实现;(8)主站PLC触摸屏编程及中控室的主机系统组态;(9)整个中水回用系统与Intenet通信;(10)项目的竣工及验收—课程总结。随着自动化生产的发展,该课程涉及到许多新知识、新技术领域。我们以加强实践教学为突破口,以创新为契机,构建以项目为载体的理论实践一体化教学模式,符合技术师范本科专业的培养特点和定位,既要具备工程性,又要具备师范性,通过课程和专业训练使学生成为具有“讲师”、“工程师”等知识和能力结构的“双师型”人才。
二、项目教学设计
1.项目教学设计
(1)选择合适的配套教材。我们将电气工程及自动化教育和机械工程及自动化教育的专业岗位对电气方面的知识和技能需求为目标,以就业单位人才需要为基准,结合技术师范培养标准选择教材。以现行主流PLC为参考,以必需、实用知识为主,加强学生电气控制技能的培养,教材的内容包括常用低压控制电器、电气控制线路的基本原则和基本环节、可编程控制器基础、S7-200PLC的系统配置及质量系统、SETP7-Micro/WIN32编程软件、S7-300和S7-400PLC系统配置与编程及通信及网络等;被选取的项目与教材结合紧密,涵盖的知识比较吻合,也是现在自动化行业及大学竞赛的主流技术。
(2)项目实施前,先完成模拟投标及中标过程,让学生明白项目实施过程中必经的流程和步骤,体会真实项目的投标中标和方案实施的过程。标书设计就是按项目模块来分类,每进行一个模块就是完成标书方案中的一部分。 (3)项目教学模块借助组态软件给出系统结构组态图,标出了每个模块应完成的项目任务,根据模块工作量和知识的多少合理安排课时。每个模块预先提出问题,让学生先思考,鼓励学生发挥与创新,根据学生人数,恰当分组,每组模拟为一个施工团队,选出队长,由其对整个组的人员进行协调分工,课前每组先设计一套实施项目模块的方案,课间展开讨论,老师甄别或指出最佳方案及实施方法,课后留给学生扩展的空间。
(4)对要完成的项目教学任务要提出具体要求。如基本的工厂供配电;常用的低压电器;基本的电气控制及启动方式;电气原理图、元器件图、施工图绘制;PLC编程、通信、组态等。课后要求学生提交项目教学实训报告,电子图纸,学生团队自己评价,教师讲评验收。
(5)师生共要明确项目教学过程中要重点锻炼和加强的知识点。力求既全面又重点突出,能最大限度的锻炼技能;对于项目实施过程中可能遇到的难点,要及时为学生重点讲解及辅助突破。
(6)每个项目模块怎么实施,什么时间实施计划要详尽、人员分工要明确。帮助学生完成各个项目模块的实施内容及计划表,开学二周制定好计划,同时要及时拓展学生视野,项目团队制定良好激励机制和完善的管理制度,立争协调高效的完成项目任务。
三、项目教学具体实施
(1)在理论教学中,引导学生运用电机拖动及自动控制原理的基础知识,分析PLC专业课程编程内容,强化闭环控制模型知识的掌握,使学生能在项目实施过程中体会PLC的智能控制思路。
(2)强化实践教学,以实际的节能环保中水回用水厂电气设备的基本功能、结构组成及电路工作原理的分析为重点,让学生学会分析复杂的实际电气设备的工作原理,具备识读电路图、绘制电路图、设计电路图的能力。在此基础上培养学生安装、调试、维修及维护自动化常用电气设备的能力。对重点应用知识在实训室训练,学生自评,教师严格考评,直到达到教学目标为止。
(3)教师将自动化现场实际搜集的智能电气设备及相关资料补充到课堂中,并从网络搜索相关智能电气控制系统新技术,利用组态软件做成展示项目,利用虚拟现实技术展示工程项目的技术细节,如煤矿绞车提升系统、远程恒压供水系统、电厂脱硫智能控制系统等,使学生直观、方便地学到先进的专业技术知识。
(4)将计算机辅助软件的使用引入教学中,如Pro/e绘制电气原理图,SETP7-Micro/WIN32编程软件、组态6.53的使用、GP-2500触摸屏的软件编程等,使学生既学到知识的理论知识也拓展了知识面,使他们明白现代化的电气控制系统是很多先进技术协调服务和集成的综合效果。
四、教学考评方法
(1)设置学生自我评价机制,其包括学生自我评分,也包括组长对每个成员的打分。
(2)设计项目教学验收表格,细化子项目注意事项的考评。
(3)每人必须对项目调试通过,并撰写实验报告。
(4)考评计入平时成绩,同时加大该项考核在总成绩的比重。
一、PLC应用技术教学目标与教学重难点
可编程控制器应用技术的教学目标,理论方面要求“掌握可编程控制器的基本原理、可编程控制器在工业电气设备控制系统中应用的知识”;操作技能方面“中级层次要求会选用、安装可编程控制器,会编制程序,高级层次要求会选用可编程控制器,改造继电器控制系统,技师层次要求会设计并模拟调试PLC控制系统”,另外,将来的工作岗位需要团结协作,新同学普遍缺少团队精神,而这正是企业需要人才应该具备的素养,因此,“培养团结协作精神的高素质劳动者和专门技术人才”是情感目标。
PLC应用技术的教学重点是“PLC硬件接线,PLC基本指令、步进顺控指令及应用,控制系统安装、调试与维修”,教学难点是“PLC高级指令及应用、特殊功能模块、模拟量和位置控制”,确定依据是技能考核要求、知识点难度和工作岗位需要。
二、为职业技能教育提供一种适合的教学方法
职业教育的任务是培养与社会主义现代化建设要求相适应,在生产、服务、技术和管理第一线工作的高素质劳动者和专门技术人才。为有效地开展技能教育,实现教学目标探索一种好的教法和学法,笔者采用了“项目教学法”。
什么是项目教学法?项目教学法是一种教学模式,是将PLC教材中的知识内容转化为若干个教学项目,围绕着项目组织和展开教学,使学生直接参与项目全过程的一种教学方法。在项目教学中,学习过程成为一个人人参与的创造性实践活动,注重的不是最终结果,而是完成项目的过程。
项目教学法的优越性为每一个项目都是一个实际应用的研究课题,应充分考虑生产实际和工作中可能发生的问题。项目实施时,由教师进行必要的课堂教学和演示,使学生掌握必备的基础知识,然后布置项目任务,一个小组学生应在一定学时内完成项目设计、设备接线、软件编程、下载运行、系统调试、故障排除等环节。
为引入项目教学,我们可以将PLC应用技术技能训练分为5个层次,如图1所示教学内容的层次结构图。
为了提高学生的兴趣,我们可以结合日常生活和工业现场实际由浅入深,将PLC应用技术课程教学内容从易到难安排若干个项目,例如C、D、E三个层次设置22个教学项目,在每个项目里逐渐增加新的指令新的知识点。
在C层次上可设计“PLC硬件认识、基本指令及编程软件的使用、手动/自动操作方法、电动机正反转、Y-降压启动、三条传送带的顺序控制、运料小车系统、交通信号灯控制系统”等项目。中级8个,时间2周。
在D层次上可设计“普通步进指令编程、流程图SFC编程实践、模块化编程思想、继电控制电路改造、系统结构和资源、立体车库控制系统、PLC开关量控制变频器、保护及报警功能的实现” 等项目。高级8个,时间2周。
在E层次上可设计“高级指令编程、特殊模块的使用、PLC通讯控制变频器、群控电梯、PLC触摸屏变频器综合控制系统、PLC控制系统维护” 等项目。技师6个,时间2周。
三个层次可以分布在三个学期,在潜移默化中提高对PLC应用技术的认识。
三、项目教学法的教学实施
具体到教学思路,教学流程设计如图2所示。
项目教学法教学流程设计即为“项目教学法实施步骤”,具体总结如下。
1.确定教学项目
根据教学目标,我们可以结合工业现场实际,将PLC应用技术课程教学内容、知识点,从易到难安排若干个项目。综合考虑项目的设置意义、各项目间的联系和层次递进等内容。项目的选择以教学内容为依据,既要与书本的知识紧密结合,让学生有研习的参考依据,又要充分体现当前的工业现场实际工作情况,还要有一定的创新。
2.项目情景介绍
结合工业现场实际,描绘现场控制要求情况,引入课题。
3.必备的理论知识讲解
涉及的硬件和软件资源,讲授为主,在开展教学时,可以充分发挥板书、多媒体、教学演示等教学手段的优点,使之有效结合。
4.学生分层次分组
根据学生年龄、兴趣爱好和个体差异,分组、分层次教学,做到因材施教,在不同层次上共同提高。按不同层次分组,相同层次的小组进行相同的项目,不同层次进行不同的项目,使同学们在各自的水平基础上共同提高。
5.以小组为单位完成项目设计
以小组为单位,分析项目,化控制要求I/O分配PLC选型设计PLC电路列写元件清单。
6.小组学生分工协作,第一位同学设备接线
列写元器件清单,申领元器件;按国家标准进行元器件的布局;按技术规范配线;检查(自查请指导教师核查)。
7.小组学生分工协作,第二位同学编写程序
设计PLC程序,并利用PLC仿真功能模拟调试程序,修改、完善程序。
8.小组学生共同完成程序的下载与调试
首先,将程序下载到PLC,利用软件强制功能在线模拟调试;然后,利用实际输入和输出设备,联机调试;联机调试成功后,向指导教师演示运行。
9.小组学生分工协作,第三位同学起草报告
程序调试结束后,学习小组中第三位同学完成该训练项目的总结报告。
10.项目总结与综合评价
以实际工作需要确定综合评价的内容,例如希望同学们团结协作,那就在综合评价内容里写明合作能力评价情况,评价协作态度、小组完成效率等,开展教学时事先明确告诉学生要考察这方面的能力。以小组为单位向指导教师汇报项目总结情况,由指导教师根据项目教学过程中学生训练情况进行总结和综合评价。
四、小结
关键词 项目教学法;机床电器与PLC;职业素质与能力
中图分类号:G712 文献标识码:B 文章编号:1671-489X(2012)06-0072-02
Project Pedagogy in Vocational Electrical Machines and PLC Teaching Practice//Xu Deliang
Abstract Higher education teaching of the universal implementation of the reform project is a teaching professional engineering effective teaching method, which enables the combination of theory and practice, a combination of classroom and actual production, learning content combined with the future job and training for his future professional work of considerable ability and overall quality of vocational talents. In this paper, the project pedagogy in electrical machines and PLC course of practice, made a certain amount of exploration and lessons learned.
Key words project pedagogy; electrical machines and PLC project; professionalism and competence
Author’s address Fushun Vocational and Technical College, Fushun, Liaoning, China 113006
目前,高职毕业生就业难,工作岗位适应性差,无法胜任本职岗位工作,究其原因其实也是老生常谈,就是高职毕业生的岗位技能即职业能力不合格。岗位技能合格就是毕业生能掌握完成岗位任务所要求的纯技术性指标。例如,学外语的能听、说、读、写;搞管理的会正确合理地安排日常工作;搞技术的能熟练地操作仪器、设备或设计图纸等。为了扭转这一不利的局面,一直以来,各学校增加以直观形式获得直接经验的教学方法,如演示法、参观法、幻灯片、动画演示等;增加以实际训练形式形成技能、技巧的教学方法,如实验法、实习法等。这些方法确实能够帮助学生获得更多的知识和技能,但与生产实际还有相当大的距离,还远不能适应未来工作岗位对从业者的要求。
当前,各学校正在开展教学模式改革,引入德国的行动导向教学法,整个教学过程围绕培养学生的职业能力、职业素质展开,以基于职业工作实际活动为导向,培养学生形成解决特定工作岗位实际问题的技术应用能力。它全盘解决了理论与实践脱节、教学内容与生产实际分离的问题,或者说高分低能问题。项目教学法是行动导向教学法的具体教学方法之一,笔者在教授08机电机床电器与PLC课程时使用这一方法,学生反映良好,取得不错的效果。
1 项目教学法
在职业教育教学中,项目是指生产中的一个具体零件,或者要完成的某一项具体的工作任务。项目教学法的应用就是将这个相对独立的工作项目在教师引导下,通过学生在小组中各自分工合作、共同努力、学习探讨来完成任务。打破传统的“以课堂为中心、以教师为中心、以教材为中心”的教学模式,让学生在参与整个项目的过程中充分发掘创造潜能,培养解决问题的能力、创新方法的能力、接纳新知识的学习能力以及与人协作等社会能力。这个方法对于工科的教学确是行之有效的。
2 机床电器与PLC教学实践特点
机床电器与PLC是机电专业的重要专业课程,是最符合工作实际的课程,是培养训练学生动手能力的最好的课程。运用项目教学法,为了取得较好的教学效果,除了在项目任务选择、组织实施和总结评价等环节符合项目教学法的规范外,笔者重点做了以下几点工作。
1)明确该课程的实践岗位任务,即主要从事各种设备的电气技术工作,包括电气设备的维护维修和电气设备(包括生产线)的安装调试等。而设备是由电器元件(设备)通过导线连接而成的,因此,电器元件的名称、用途、型号、规格、接线等是必须要掌握的,不可轻视。
2)重视实际应用,不要在理论上作过多纠缠。这一点在学习基本电器设备时很重要,例如到目前为止,不少教材还在讲空气式时间继电器,包括结构、工作原理,其实现在这种时间继电器用的很少了,都用电子的了;再者结构和原理也没必要讲,因为第一学生是使用者,不是制造者,第二在工厂电器元件的修理很少,只要坏了就换新的,只要判断出故障就可以了。
3)时刻重视动手能力的锻炼和培养。这是岗位能力的核心。基础内容包括继电接触器基本控制环节和PLC控制基本项目全部在实训室进行,边讲边练,边学边做。如学习交流接触器,在实训室直接让学生读铭牌参数,让学生知道哪些参数是主要的;用万能表测量线圈和触头,观察通电前后的通断情况,学生很快就学会,比放动画演示效果好。
4)强调机电知识综合运用,真正提高实际分析问题、解决问题的综合能力。要适应将来的工作岗位要求,必须提高综合能力。实际上,一个设备或一条生产线,都是机械、电气、液压、气动、电子和传感器技术等的综合体,单一了解一方面是不行的,因此在学习这门课时,强调知识的综合运用。如“运料小车的PLC控制”项目,在实施过程中,师生共同制作一辆小车,学生运用不少机械知识,从设计图纸到购买零件再到安装调试,让小车真正在试验台上跑起来。学生非常高兴,有很大的成就感。对比在电脑上看程序运行和指示灯的变化,其差别太大了。
3 存在的问题
3.1 实训条件的限制
为了锻炼学生的动手能力,就必须要每个学生都动手实践,但目前各学校的实训设备的数量还无法满足要求,加之学生多,学时限制,因此很难调剂开。
3.2 教师的实践能力限制
目前,不少教师都是从学校到学校,缺少在企业的工作经验,动手实践能力有限,这给项目教学法的运用与实施带来不少困难。
3.3 教师的综合能力的限制
项目中有不少是综合的,是学生真正提高职业能力之所在,而这是必不可少的。正如前述,一个项目往往涉及机械、电气、液压等多学科知识,这对教师确是很大挑战。如“运料小车的PLC控制”项目教学中,笔者就提出增加一位机械教师,共同指导完成这个项目。因此,面对现状,解决的方法应该是首先针对不同项目,配备多名教师,分工协作;其次有待每位教师不断学习,继续努力,尽快适应。
总之,项目教学法在机床电器与PLC课程教学中有着很好的优势,它能充分调动学生的学习兴趣、学习积极性。发掘更加符合生产实际的项目,开展更加符合生产实际的实践活动,学生肯定能够培养起符合未来工作岗位的职业素质和能力,成为社会主义建设的栋梁之才。
参考文献
关键词:PLC;实践;项目教学;教学改革
前言:《PLC》课程是高职学院数控专业开设的一门实践性很强的应用型课程,教学目的是使学生熟悉电气控制系统的基本控制电路,具有电气控制系统分析和设计的基本能力;掌握PLC内部资源、PLC编程指令及程序设计等基本知识;掌握利用PLC进行一般控制系统的设计、改造、安装、调试及维护的技能,最终能胜任企业生产设备维修和保养岗位的实际要求。
我院组成力量,对企业和PLC教学情况优秀的院校进行考察、调研,寻找并开发典型工作任务,广泛收集资料,确定项目教学方案,拟定行动计划,并做好实验室的教学配套工作,实施并控制行动计划,进行教学试验,在教学中不断地收集学生反馈,认真研究;并与企业相关技术人员讨论教学实施情况,听取他们的建议。目前,我院通过对学生反馈以及对企业相关技术人员建议的总结,调整教学方案,使研究的PLC教学采用项目式教学,缩小知识涉及领域,有针对性地传授适合企业数控工作的深层次PLC实用技能,为企业培养出综合职业素质高的学生。
一、项目教学法的改革思路
项目教学法具有的特点是:把整个学习过程分解为一个个具体的工程或事件,设计出一个个项目教学方案。按行动回路设计教学思路。不仅传授给学生理论知识和操作技能,更重要的是培养他们的职业能力,这里的能力已不仅是知识能力或者是专业能力,而是涵盖了如何解决问题的能力:方法能力、接纳新知识的学习能力以及与人协作和进行项目动作的社会能力等几个方面[1]。
(一)以学生为主体,充分发挥教师的指导作用。首先,需要在第一堂课中向学生说明PLC课程的特点和注意点,让学生明白大量的知识需要通过自己的探究和小组研讨来获得,课前需要仔细阅读教师指定的案例及相关材料,并进行认真分析和思考;在课堂上,要积极开动脑子,就不同的见解展开讨论,充分表述自己的思考和步骤,从而发挥学生的主动性和创新精神。在教学过程中,教师需要由过去的“讲授者”转变为“指导者”,只用小部分时间结合实例来讲授重点理论和核心知识点,大部分时间则负责整个教学的组织和引导工作,让学生有更充裕的时间开展自主讨论、操作与探究等活动,对解决项目和案例中存在的问题提供必要的帮助.通过这些项目和案例,帮助学生认识解决问题过程的复杂性(背后隐含的各种因素)及可能存在的多种可能性,从而激发学生的探索精神和学习兴趣,形成良好的学习习惯,为学好课程奠定良好的基础。
(二)以实际为标准,选取项目和案例。将PLC教学分两个阶段。一是系统学习一种型号的PLC;二是在学生具备一定基础后进行综合训练。为此我们把第一阶段PLC教学内容分为PLC的基础、西门子S7-200 PLC的组成和编程基础、S7-200
PLC基本逻辑指令及应用、S7-200 PLC基本功能指令及应用、S7-200 PLC模拟量控制、PLC复杂控制系统设计及应用六个模块。前两个模块以专题形式教学,后四个模块的教学任务项目化,以项目为教学主线,通过设计不同的项目,巧妙地将知识点和技能训练融于各个项目之中,各个项目按照知识点与技能要求循序渐进编排。在具体选定项目时,要把握三点:一是每个项目以某个重点指令的应用为主线,应用程序由简单到复杂;二是项目选取尽量来源于生活、直观形象能激发学生的学习兴趣。三是项目的制定和本校学生的现状及实验实训条件紧密联系,以便更好地实施开展“教学做”一体化教学。PLC复杂控制系统设计及应用作为最后一个模块,该模块中选定的项目则要体现综合应用能力。第二阶段PLC教学项目应以工程综合项目为主,每个项目由校企共同研发确定,以此训练学生职业岗位能力。这样在整个教学过程中将各个知识点和项目的每个模块紧密地融合在一起,使学生在完成项目的同时掌握所学的各个知识点.使用项目驱动法教学,就可使“老师讲,学生听”的课堂,变成“大家共同参与”解决问题的学习环境,使学生在参与过程中加深对知识点的理解,同时这种知识点的安排符合人们的认识规律,便于学生学习掌握。
(三)以交流为中心,着力打造良好教学氛围。我院从目前已在使用的“讨论式学习法”、“案例教学法”、“自主学习法”、“项目教学法”和“问题导向法”等教学方法中,结合学校生源情况与PLC课程的特点,选用了其中的“项目教学法”、“案例教学法”和“讨论式学习法”,采用开发“十字路通灯的PLC控制”的实际项目,按章节内容的需要,分别使用不同的教学方法,如此师生可从传统的灌输式教学法中解脱出来,形成“以项目或案例为主线、教师为主导、学生为主体”的教学模式,通过案例或项目的层层分解、合理组合、相互讨论和实践,使学生摸得着、看得见,不再是原有的空穴来风,从而大大提高了学生的学习兴趣与逻辑分析能力,提升了学生学好该课程的信心,使学生的实际编程与操作能力也得到了大大加强。
我院研究的 PLC 教学采用项目式教学,不再把教师掌握的现成知识技能传递给学生作为追求的目标,或者说不是简单的让学生按照教师的安排和讲授得到一个结果,而是在教师的指导下,亲自处理一个项目的全过程,解决在处理项目任务中遇到的困难,最终得到想要的结果,学习的重点在学习过程而不是学习结果,他们在这个过程中锻炼各种能力。教师已不是教学中的主导地位,而是成为学生学习过程中的引导者、指导者和监督者。这提高了学生的兴趣,调动了学习的积极性。
基于数控的 《PLC》 项目式教学不同于一般的项目式教学, 它具有以下核心特点: 改变粗放式、宽口径的教学理念,缩小所学知识涉及领域,根据企业数控相关岗位需求,有针对性地传授适合企业数控相关工作岗位的深层次PLC实用技能,实现学生学习和就业的趋零对接,力求为企业培养出综合职业素质高的学生。
二、项目教学法的实践
教学过程是学与教的过程,是由教师和学生共同参与相互配合的过程。教学目的能否实现,关键是教师应根据课程标准,因材施教,能够灵活地选择最佳的教学手段和材料,注意要循序渐进,不断激发学生这个学生主体的学习主动性,进而提高学生的知识水平和应用能力,为今后的就业打下良好的基础[2]。这就要求教师在教学实践中应时刻注意观察学生的接受掌握情况,并根据学生的情况在每堂课要结合知识点准备好一个完整的开发案例(如十字路通灯的PLC控制),既有一定趣味性,又有贴近学生生活的小案例。给学生演示这些案例,通过演示案例的趣味性和新颖性,激发学生的学习兴趣和求知欲。在每堂课灵活采用不同的教学策略,通过对案例的剖析,说明解决问题的方法和关键技术,并将项目分解为若干个任务,在任务的驱动下,逐步完成案例的制作与设计,最后引导学生进行归纳总结。通过实例剖析,学生能较快地理解PLC及其操作过程,实例的吸引能起到良好的示范效果,从而充分调动学生的积极性,达到较好的教学效果。下面以十字路通灯的PLC控制为例来说明项目教学法的教学过程。
(一)项目导入。项目导入是整个教学过程的开始,教师介绍项目的应用环境,注意事项、并将项目的要求讲授给学生,让学生带着问题有的放矢听课,项目如何实现由此引发疑问。创设情景,布置任务。老师首先提出问题:并用多媒体课件中典型的图片演示,假设道路上没有红绿灯,世界会变成什么样子?突出红绿灯的重要性。接着提出问题:生活中的红绿灯是怎样的控制过程?任务驱动:情景1红绿灯控制过程-情景2单向红绿灯控制系统设计-情景3双向红绿灯控制系统设计-情景4复杂红绿灯控制系统设计。
(二)项目相关知识点析。红绿灯控制过程分析,明确完成任务所需的知识,由老师讲授定时器指令的工作原理和使用方法。同时在实验室对三种不同类型的定时器工作原理做一个验证性实验,让学生对定时指令用法熟练掌握。
(三)项目的实施。此环节是学生学和做的过程。学生分析控制要求,绘制I/O分配表,根据题意绘制时序图,编制梯形图,准备材料,完成安装接线。在此过程中,学生以小组形式互相讨论,拟定设计方案,老师巡回指导检查。
(四)检查评价。在规定的时间内学生做好程序编制、安装接线后,在实训室模拟调试,老师检查调试结果,对于调试有问题的组指导学生修改程序,直到调试正确为止。最后要求学生上交项目实施的全部资料。包括I/O地址分配表、梯形图、PLC外部接线图。结束后,老师对最终的学生成果展示,一方面引导归纳PLC程序设计的一般工作流程和该项目设计的知识点;另一方面展示学生优秀设计方案及程序。教师根据小组完成项目的情况给出基本分;根据小组成员在组中的表现由各成员进行互评得到贡献分;项目小组学生自我评价,得出学生的自评分。根据这三个分按一定的比例(基本分×0.5+贡献分×0.3+自评分×0.2)来综合评定每一名学生的学习考核成绩。这种采取教师评价和学生评价相结合的方法充分考虑了学生实际的动手能力,有效地反映学生的学习积极性和创新意识。通过这种考核,可以引导学生进行反思、总结和改进自己的合作学习方式,从而完成逻辑关系较复杂的一些任务,大大提升学生的交流学习能力,完成个人不可能完成的任务。
三、结束语
实践证明,在《PLC》课程教学中合理地采用“项目教学法”,配合合适的案例,可以有效地激发了学生的学习兴趣,使学生积极参与到实践活动中,提高了学生应用PLC编程的能力。锻炼和提高了学生的思维能力、培养了学生的社会能力。要深入推行一体化教学模式,师资力量的一体化和教学场地的一体化是关键。对于培养学生的工程意识,还需要和企业紧密合作,开发综合项目。我们将《PLC》“项目教学法”教学模式进一步升华,为社会培养高技能型人才。
参考文献:
自20世纪60年代以来,可编程控制器(programmable logic controller, PLC)及其网络得到了飞速发展[1]。作为一种专门应用于工业环境的计算机系统,可编程控制器综合了计算机技术、自动控制技术和传感器技术等先进技术,通过用户存储的应用程序来控制生产过程。由于具有可靠性高、稳定性好、操作方便、价格低廉和实时处理能力强等优点,PLC已被公认为现代工业自动化三大支柱之一。因为涉及对PLC及其系统的了解与应用,“现代电气控制及PLC技术”课程在电气工程及其自动化、电子信息工程、智能电网等专业的课程体系中具有极其重要的地位。该课程的目标是让学生掌握一门实用的技术,其最大特点是实践性强,与企业需求结合紧密。因此,实践动手环节在该课程教学中具有核心地位。
然而,随着社会、企业对高校人才动手能力要求的不断提高,“现代电气控制及PLC应用技术”课程采用传统的以课堂教学为主的教学方法越来越无法满足社会对相关专业人才的要求。从作者的教学经验看,该课程目前的教学主要存在以下问题。
(1)教学进程拘泥于教材章节的逻辑顺序。由于教材的编写往往按照PLC的产生背景,发展历史,基础知识,PLC的基本指令,PLC的功能指令,PLC的顺序控制等的逻辑顺序编写,在传统的课堂教学中,教师在学生对PLC缺乏感性认识的情况下,大量讲述PLC的发展历史,硬件结构等知识,很难激发学生的兴趣,教学也不符合记忆和掌握技能的规律,因此不利于学生实践能力的培养。
(2)实验课课时相对不足。在传统的教学中,由于受到课程体系教学大纲的制约,通常只能安排8学时左右的课内实验环节。实验课程通常由4个左右的独立实验组成,这样的实验课时远不能实现使学生熟练掌握一门技术应用类课程的目标。另外,由于受到实验室安排等因素的影响,理论课授课内容往往与实验课程的内容在时空上脱节,学生在学习新的理论知识后无法及时在实验中巩固,不利于理论知识的及时消化吸收。
(3)实验课逐渐流于形式。在传统的教学中,对该课程的考核方式依旧以期末笔试成绩为主,以平时成绩为辅的考核方式,而实验只占平时成绩的一部分比例。因此对学生主动积极进行实验缺少有效的激励措施。并且,由于实验的内容单一,容易复现,许多学生逐渐依赖其他同学。
(4)实验内容与社会需求脱节。实验室提供的实验内容相对简单,例如基本指令编程练习、小车运送物料模拟等等,缺乏具体的工程背景,或者只是对工程问题的简单模拟,通常与企业的人才需求脱节。
上述若干问题严重影响了该课程的教学效果,制约了学生的实践能力的提高。因此,开展“现代电气控制及PLC应用技术”课程的教学改革迫在眉睫。为了解决现有的教学困境,该文提出了以“项目教学法”为核心,围绕“项目教学法”展开改变教学场地,推广小班化教学,拓展实验平台,优化实验内容,加强校企合作,优化考核与激励手段等一系列综合教学改革措施,为提高课堂效率、改善教学效果、提升相关专业学生的就业竞争力提供新的课程改革思路。
1 “现代电气控制及PLC应用技术” 课程改革方案及挑战
1.1 实施方案
“项目教学法”是指师生以团队的形式共同实施一个完整的项目工作而进行的教学活动[2]。项目教学法是行动导向教学组织形式之一,旨在讲理论教学与实践教学有机地结合,提高学生解决实际问题的综合能力。学生通过完成项目,学习和掌握每一环节的基本知识和了解所需的必备能力。
为了保证“项目教学法”的实施,可以从教学场地、教学组织形式、实验组织形式等方面,综合考虑以下思路。
(1)采用现场实验教学法。
传统的教学方法以课堂教学为主,以实验环节加强动手能力的方式。由于理论课的教授内容与实验课程的安排在时空上脱节,不利于学生将理论知识及时消化吸收。采用“项目教学法”拟在改变这一教学方式。因此可以考虑采用现场实验教学方法,即整个教学过程在实验室中进行,教室现场介绍PLC的发展历史及背景、现场介绍实验设备及使用、现场讲解程序设计及示范、现场组织师生讨论、现场让学生投入实践,努力营造真实的工程环境,加强师生互动,让学生动手实践穿插于整个课堂教学过程中,提高学生运用理论知识解决实际问题的能力。
(2)推行小班制教学。
30人以内的小班制教学方式,是采用“项目教学法”的理想人数。由于现场教学需要教师在课堂上投入更多的时间和学生互动,采用小班教学的方式,有利于任课教师对每位学生进行充分的、全面地指导,帮助学生来提高解决实际问题的能力。项目的实施过程中,学生一般以2~3人为一小组,通过小组合作共同完成项目。因此,学生分组时,要考虑到确保每个学生能够在各个方面都得到训练,可适当参考学生综合成绩与实践成绩,对不同学习能力和动手能力的同学进行分组。同时可以考虑交叉分组,即在不同项目的完成过程中,让学生参与到不同的分组之中,以便在各个方面都得到锻炼。这样的分组模式可以使学生优势互补,一方面有利于培养学生的团队合作精神;另一方面也有利于取得更好的教学效果。
(3)实验内容优化与增加开放性实验环节。
学校的现有实验平台是西门子S7-300型可编程控制实验箱,集可编程逻辑控制器、编程软件、PC/PPI编程电缆、实验板于一体,可进行PLC的基本指令练习及十多个PLC实际应用的模拟实验。但由于实验课时有限,通过课堂教学远不能达到熟悉编程技术、提升实践能力的目的。针对这一问题,可以有两方面的思路。第一,优化实验内容,精简基本操作实验的内容,删去内容相近的实验内容,争取使课堂内实验的内容丰富化;第二,增加开放性实验环节,制定严格的管理制度和保障制度,增加实验室开放时间,鼓励学生主动设计实验、完成实验,并适当计入考核。
(4)加强校企合作。
“现代电气控制及PLC技术”是和社会、企业需求结合最紧密的应用类课程之一,其最大特点是应用性、实践性强,理论和实践结合得特别紧密。因此,尽管采用了上述多种实践环节的优化措施,但理论教学效果与社会真实需求相比还是会有较大差距[3]。
为了更好地解决这一问题,扩大学生的知识面,加深对理论知识的理解和对企业真实应用环境的熟悉,可以考虑以下思路:①邀请相关行业的专家、技术人员来学校作讲座和报告;②充分利用教研组老师及往届毕业学生的各种社会关系,带领学生去相关企业参观;③利用学校组织的各种课外设计、生产实习等机会,深入学习。
1.2 改革挑战及解决思路
项目教学法能很好地实现教师与学生的角色转换,一方面将学生从传统的被动接受者的角色转变成实际操作解决问题的主动者,真正体现出学生的主体性特征;另一方面也使教师从传统的传道、授业、解惑的全方位中心主体角色转变成引导、咨询、解惑的服务型中心角色。这种方法有利于实现教育的真正目的。然而,围绕项目教学法展开的改革势必存在多方面的挑战,因而要因此制定解决的方案。
(1)对教师的挑战。
首先,教师应具备多学科知识。例如,具备电气控制方面的知识,就可以根据实际设计和指导电机控制的实验;具备过程控制方面的知识,有利于演示和讲解真实的工业控制场面。
其次,要求教师充分完成实验的准备工作和重视实验的监督,包括:①教师事前做充分准备,进行先行实验,对仪器设备要仔细检查,以保证实验的效果和安全;②在学生实验开始前,对实验的目的和要求、实验平台的操作注意事项等,通过讲授或组织阅读作充分的说明,必要时进行示范,以增强学生实验的自觉性;③在实验进行过程中,教师巡视指导,及时发现和纠正出现的问题,进行科学态度和方法的教育。
再次,教师应具备较强的操作能力和纠错经验。在实施PLC项目教学法的过程中,教师教师应具备准确把握教材,精确设置项目任务的能力。同时也应具备较强的计算机硬件差错、程序差错地能力和经验,以应对学生在完成项目中可能遇到的问题。
(2)教学环节可能出现的问题及应对措施。
经验证明,“现代电气控制及PLC应用技术”课程采用项目教学法能大幅度地提高教学质量,但在实施过程中也会遇到不少问题。例如:①不是所有课题都适合项目教学法,比如PLC的基本介绍与发展历史;②在实施项目教学中也在项目教学实施时,对于某些项目,必须要时延长授课时间,但不能占用其他课程时间;③学校的实验实习条件、专业教师的团队组建、业务能力有待提高,才能更好的发挥项目教学法的优点; ④由于实验室的管理区别于课堂教学,缺少周围环境的监督和影响,易出现教学过程松散、个别学生迟到早退的现象。
因此,在教学环节中,有如下问题值得重点注意。
(1)考核方式的公平性和真实性。
考核是检验项目教学法效果的一个重要环节。不同于以往的课堂教学平时成绩和期末考试试卷成绩综合考核的方式,项目教学法更注重学生的动手能力,这意味着传统的卷面考核方式不再试用。由于实验课缺少标准答案,缺少统一量化地评价标准,项目化教学点一个突出问题是考核方式不当易引起成绩的公平性,继而影响学生的学习积极性。值得参考的评价形式有学生自评、学生之间互评和师生之间的互评。在完成每一个项目后,由学生口头叙述自己完成的工作、遇到的实际问题及解决方法,将口头表达作为考核的内容之一。采用学生自评、同学互评等综合方案,同时考虑到堂率等可以量化评价的因素,对成绩予以综合判定。
(2)学生学习积极性。
在项目化教学的现场试验教学中,由于通常需要采用分组的方式,由小组成员共同完成一个较大的项目,可能导致小组中个人价值表现得不明显,可能出现动手能力较弱的学生依赖动手能力较强的学生,在实验过程中偷懒的现象。或者出现一部分学生处于对实验课的恐惧心理以及对实验结果不确定的恐惧,在选课环节刻意回避该类课程。对于这一类问题,值得参考的应对方案有如前所述的交叉分组,让学生口头叙述自己的工作,以及成绩评定上采用鼓励的给分方式,严格控制不及格率,不以实验结果为唯一评分依据,等等。
上述问题的存在,使得教师在项目化教学的改革过程中需要投入更多的精力。教师应做到对每位学生有所了解,对每位学生的学习能力及进展有明确的记录和评判,保证成绩的公平性,也鼓励学生对动手环节的积极性。
关键词:PLC技术;项目模块化;仿真软件
中图分类号:G712 文献标识码:A 文章编号:1671-0568(2014)05-0094-02
可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller,简称PLC),是一种具有微处理机的数字电子设备,用于自动化控制的数字逻辑控制器,可以将控制指令随时加载内存内储存与执行。可编程控制器由内部CPU、指令及资料内存、输入输出单元、电源模块、数字模拟等单元所模组化组合成,通过数字式或模拟式的输入和输出,控制各种类型的自动化生产过程。PLC应用技术是职校机电一体化专业技能核心课程,我校在本课程中结合模拟仿真教学软件FX-TRN-BEG-C,采用项目模块化教学,可以很好地激发学生的学习兴趣,达到培养高级应用型人才的目的。
一、项目模块化教学内涵
项目模块化教学,是师生通过共同实施一个完整的项目模块工作而进行的教学活动,它是“行为导向”教学法的一种,以项目为载体,具体任务为导向,在实施过程中,保证学生的主体地位和教师的引导职能。具体项目模块的设置必须将本学科体系中知识点融合到项目中。通过这种教学方式,让学生在理解掌握知识点的同时,提高课程的技能实践能力。项目模块化教学过程采用“项目引入项目分析项目新知项目仿真项目实践项目评价”六个步骤进行。
二、项目模块化教学在PLC课程中实施
以项目“PLC控制交通灯应用设计”为例,说明项目模块化教学的具体实施过程:
1.项目引入。通过创设交通灯的实际情景,引导学生思考实际生活中的交通灯工作过程,请学生回答实际生活中路通等灯完整工作过程,教师补充交通灯实际工作殊情况。从而引入项目任务:利用PLC设计交通灯控制系统,能够实现的功能为:
(1)转换开关转为自动挡时,按下启动按钮,交通灯按南北绿灯亮,东西红灯亮,10S后转为南北绿灯闪烁3次,亮暗间隔0.5S,3次闪烁后,转为南北黄灯及东西黄灯亮,2S后,转为南北红灯亮,东西绿灯亮,10S后东西绿灯闪烁3次,闪烁3次后,进入下一个循环。
(2)转换开关转为手动挡时,按下启动按钮,按东西绿灯亮按钮,这时东西绿灯亮,南北红灯亮,按南北绿灯亮按钮,可以切换为南北绿灯亮,东西红灯亮。
2.项目分析。项目引入后紧接着让学生思考如何用PLC完成该项目任务的设计,教师引导学生自我分析该项目硬件控制电路及I/O地址分配设计、软件控制程序设计分析。
3.项目新知。项目分析后涉及到新知识点。正确地讲解后,才能使学生进入下一步项目仿真实施阶段,通过该项目让学生掌握的知识点为通用计数器、SFC并行/选择分支状态转移图编程。在讲解分支状态转移图编程中,结合前面学习的单一分支转移图设计出该项目每种单一转移图后将其整合到一起,紧接给出典型的选择/并行状态转移图总结特点,以及如何变换成STL梯形图。通用计数器的讲解,对比前面所学通用定时器的时序图进行分析,这样便于学生接受并掌握。
4.项目仿真。主要是利用教学软件FX-TRN-BEG-C对实际项目进行初步仿真,包括在仿真软件中进行硬件设计和软件设计,调试是否可以实现项目的实践现象。该环节设置在操作项目实践前,看主要目的保证项目实践环节更安全有序,本文后续通过一个例子讲解如何利用仿真软件教学。
5.项目实践。项目实践是在学生完成了项目仿真之后的环节,该环节让学生通过真正实验设备完成项目的设计,强化理论到实践的应用,进一步提高动手操作能力。项目实践分组进行,组长安排组员操作实践及记录组员完成情况,每个组员记录自己实验中的疑难点,根据项目分析确定的I/O地址及控制电路规范接线,输入模拟仿真时的实验程序,运行调试,打开监控,操作察看,进一步理解知识点。
6.项目评价。评价环节主要是检查教学效果,采用过程性评价结合合理的项目评价表,从课堂学习能力、思维拓展能力、团结协作意识、学习过程、安全文明等方面对学生进行综合评价。
三、FX-TRN-BEG-C仿真软件在PLC项目模块化教学中应用
三菱PLC系列PLC虚拟仿真软件有三菱PLC程序调试离线仿真软件GX-Simulator6-C和三菱PLC三维动画教学软件FX-TRN-BEG-C两种。本文以FX-TRN-BEG-C软件中的中级E-3部件移动项目为载体,以设计部件移动PLC系统项目为例,说明PLC项目教学的实施过程。该项目可作为PLC教学中的一个中级项目案例。部件移动系统的虚拟车间见图1。
第一步:教师提出项目控制要求。部件移动PLC系统控制要求如下:
第一,给机器人一个指令,使其将部件移动到一个新的位置。
第二,操作者补给部件,操作者确认指示灯点亮后补给一个部件到传送带上。如果指示灯一直点亮,操作者不断补给部件。
第三,当PLC处于运行状态,传送带保持正转。
第四,当操作面板上PB1被按下,供给指令变为ON而共计许可指示灯点亮。操作者补给部件。当按下PB1,指示灯熄灭。但是如果一个部件仍然在桌子上,供给指令将不会变为ON以至于供给许可不会点亮。
第五,当桌子上的部件在桌子上变为ON,取出指令被置为ON。当机器人操作完成变为ON,取出指令被置为OFF。只有及其人在出发点处时,取出指令才会被置为ON。
第二步:学生根据项目控制要求,结合软件虚拟车间和控制显示面板给定的输入输出点进行编程元件资源分配。
第三步:学生根据控制要求,对应已分配的I/O点和其他编程元件编写程序。
第四步:学生仿真调试程序。高项目仿真调试见图2。调试过程中,可在FX-TRN-BEG-C调试界面中观察程序运行情况和输入输出点的通断情况。另外,可以通过设定菜单栏中编辑/部件更改供给机选项,添加、修改或删除货物种类和尺寸,方便在多种供给情况下调试程序。
四、结束语
本文通过具体例子讲解了如何在PLC课程教学中采用项目模块化教学及仿真软件在教学过程中的应用。项目模块化教学对学校设备和教师综合素质提出了更高要求。实践证明,借助FX-TRN-BEG-C进行PLC项目式教学,能够使理论教学和实践教学有机结合,帮助师生更好地完成PLC课程的教学任务,以利于后续机电专业课程的顺利实施。
参考文献:
摘 要:PLC原理及应用课程是技工院校机电一体化专业的核心课程。本文结合笔者多年的该门课程的教学实践,从课程内容选择、教学组织设计和教学实践平台构建等几个方面具体介绍了自己的心得体会,与一线教师交流学习。
关键词:PLC原理及应用 机电一体化专业 技工院校
PLC原理及应用课程是技工院校机电一体化专业的核心课程。该门课程理论概念多、实践专业性强,学生学习本门课程存在的障碍较大。笔者多年从事本门课程教学,对如何教好本门课程在教学实践中不断探索与实践。下面笔者就具体谈谈PLC原理及应用课程的教学经验。
一、课程内容的选择
PLC机械设备生产企业比较多,大家熟知的品牌有德国西门子、日本三菱、美国AB品牌等。不同品牌的PLC机械设备的硬件结构体系与操作方法存在较大差异性,PLC使用总路线、通信网络协议以及编程语言方面也是千差万别。在教学过程中,由于教学课时的有限性,不可能每一品牌的PLC原理及应用都面面俱到。另外,PLC教学课程也存在较大差异性。有些PLC原理及应用以德国西门子品牌为基础,而有些PLC原理及应用以日本三菱品牌为基础。对于这些难题,笔者认为,在PLC原理及应用课程教学时,应该以某一PLC品牌为主体、其他PLC品牌为辅助组织教学,让学生了解PLC主要原理及应用方法,同时让学生理解不同品牌之间主要区别与相通之处。笔者在教学过程中,主要选择市场上使用最多的德国西门子PLC品牌为主体,以日本三菱PLC品牌为辅助对照,让学生认识到不同品牌之间的相通性和差异性。这样,学生将来就业碰到不同品牌时依然能够应对自如。
二、教学组织设计
PLC原理及应用课程的教学重点在于教会学生应用PLC,主要是让学生学会接线和编程。为了突破这个学生学习难点,笔者在教学实践中采用项目教学法安排编程教学内容,教学效果比较理想。不过,笔者在组织PLC原理及应用课程教学时,一开始并没有进行项目化教学。这是因为这门课程教学任务涉及两部分,即PLC原理及应用,在PLC原理部分采用传统教学法让学生明白PLC基本结构、工作原理以及编程理论基础等,待学生奠定较坚实理论知识后,按项目教学模式安排PLC应用。PLC应用项目教学时,从简单到复杂,只要求学生读懂简单程序,然后学生模拟简单程序编写,最后进行复杂的案例设计、编程以及测试。具体而言,可以按照以下几个方面组织安排项目教学PLC应用教学任务。
首先让学生明白PLC基本结构、工作原理以及编程理论。比如有关继电器工作原理教学时,向学生介绍PLC触点和线圈等基本知识,让学生对继电器有初步了解,为学生后续编程教学打下允祷础。然后,先简单程序,学生不仅要能够读懂,还要求学生模仿编写。有许多学生反映教学时能够看懂和简单模仿,一旦要自己完全独立编写程序时,就无从下手,不知所措。针对这种情况,笔者认为加强练习是较好的办法。在教学中教师留出较多时间给学生,先布置简单程小练习,在练习中不断增加难度,从编程小练习到小程序、最后达到设计应用程序。最后,项目化安排PLC应用,PLC应用项目案例可以安排一些学生常见的实例,比如交通灯模拟控制、电梯门开关控制等。
三、构建教学实践平台
PLC原理及应用课程是一门实践性很强的课程,构建良好的教学实践平台对于提高教学效果具有重要作用。为此,在安排PLC实践教学时,笔者将本门课程的实践教学分成三部分:第一部分为学生了解编程软件阶段;第二部分为学生模拟练习阶段;第三部分为学生应用案例设计测试阶段。在构建教学实践平台时,笔者建议建立一体化教室。学生在一体化教室内可以进行理论知识讲解、简单练习模拟以及实验设计等。一体化教室的实验设备选购,要选购常见的输入输出端插灯外,更重要的是选购具有触摸屏的工业PLC设备,让学生真实感受和体验到工业用PLC设备使用。学生在教学实践平台实训时,安排的实训任务建议不必太过复杂,并且要求学生全程参与,自己动手硬件组建、接线、编写程序、测试验收。学生实训完成后还要撰写实验报告,不断提高自己的动手操作能力和设计编程能力。
(作者单位:江西省冶金技师学院)
【关键词】PLC;CDIO;教学方法
CDIO工程教育模式是由美国麻省理工学院等国际著名高等院校推出的一种新型的教育模式。CDIO代表构思(Conceive)、设计(Design)、实现(Implement)和运作(Operate),是一个新型的高等工科教育模式。它是以产品研发到产品运行的生命周期为蓝本,让学生以主动的态度、实践的方法学习工程。培养学生的工程意识,掌握实际生产工艺技能。获得熟悉生产环境,解决实际问题的能力。使学生更加积极主动地投入到学习生活中。可编程序控制器(简称PLC)是一种在工业控制领域应用十分广泛的自动化设备,它是PLC、变频器、触摸屏、工控机、组态软件、现场总线等设备构成的现代工业控制系统的核心。作为制造业三大支柱之一的PLC技术,已经成为每个机电工程技术人员必须掌握的一项技术。PLC课程教学效果的好坏对毕业生的就业也将产生很大的影响。因此,该课程必须要有优秀的教学理念,完善的教学设计,这样才能取得良好的课程实施效果。
1传统教学模式存在的问题
传统教学方法是从PLC的基础知识开始,介绍PLC的硬件结构和工作原理、PLC的编程指令、应用程序设计。教学过程中,主要以教师为主导地位,学生为载体,被动地接受知识。PLC应用技术特点是综合性较强,知识覆盖面宽,新产品更新速度很快。如果理论内容较多,理论与实际脱节,教学效果不会很好。花费很长时间学习各种指令的语法,而不重视指令在实际工程中的使用方法,学习过程是被动地接受各种知识而没有培养学生的主观能动性,无法培养严谨的工程应用能力;在程序设计时,缺少实际项目的实施目标,不能对实际项目进行任务分析、总体方案设计、程序设计。只是为了考试而编程,没有建立工程的概念,对工程设计没有深刻的理解;课程结束后对于控制系统设计没有清晰的思路,难以达到令人满意的学习效果。PLC技术和变频器以及人机界面的综合应用在工厂控制系统中广泛使用。但是大多数院校并没有专门设置PLC、变频器和触摸屏或者组态软件综合技术一体化教学课程。而是主要学习PLC、变频器的理论,再加上各自独立的验证性实验的方式进行教学。而且实践课时偏少,学生往往只能掌握各门课的基础技能。内容相对独立,学生无法从整体上把握控制系统开发的思路,也就无法体现“构思、设计、实现和运作”的教学思想。另外PLC、变频器和触摸屏种类繁多,各种新产品层出不穷。当毕业生就业时从事相关行业工作,如果没有综合性的项目培训,只是学会一些理论知识,所学专业知识与生产实际存在一定的脱节。毕业生需要很长时间才能适应企业的需求,这就降低了人才的竞争力。
2基于CDIO理念的教学模式
传统的教学模式只注重理论环节。针对传统教学方法的不足,我们将先进的CDIO教学理念引入PLC课程教学。从项目构思、设计、实现到运行,开发PLC教学和实践项目结合一体化的实践教学内容,结合实验室现有机型三菱FX系列PLC,开发以项目为驱动的课程标准。课程以项目为主线,将相关知识点和原理等内容贯穿其中,循序渐进地将理论与实践相结合,内容少而精,学生学起来不枯燥,而且项目基本涵盖了工业控制领域PLC控制系统常用技术。常用的项目包括以下几个。项目一通过电机启停控制让学生掌握PLC基础知识及PLC的基本工作原理,包括基本指令应用。项目二是电动机Y-降压启动,主要学习定时器编程使用方法。项目三是工作台自动往复运动控制,学习行程开关和计数器的使用方法。项目四是气动机械手的控制,让学生掌握顺序控制的方法,学习气动电磁阀的控制。项目五是立体仓库控制系统设计,学会步进电机控制指令的使用。项目六是变频器多段速控制,包括丹佛斯、三菱、西门子等机型,采用不同方式实现对电机的调速控制。项目七是模拟量的温度控制,可通过内部模拟量指令实现控制,学习使用PID指令实现闭环控制。项目八是触摸屏、PLC的液体混合控制,学习使用触摸屏设计人机界面以及和PLC相互通信。项目九是触摸屏与变频器、PLC恒压供水控制系统,学习用触摸屏、PLC、变频器相结合的控制方式,学习设计信息简洁丰富的人机界面,并且可以通过互联网实现远程监控。PLC技术的发展方向之一是网络化与智能化,随着物联网技术的发展,PLC通讯联网功能将会越来越强大。这十个项目基本涵盖了PLC教学要求中的知识点。使学生逐渐将理论与实践相结合,在实践中学习各个重点和难点,学生会在学习中充满成就感。项目的选择是精心安排安排的,按照知识点合理分配的原则。而且每一个项目都应该是实际项目,来自于生产一线,同时应用比较广泛。按照项目的知识连贯性和学生的能力基础,把整个学习过程分三个阶段,每一个阶段包括三个项目。在第一阶段,学生对相应的PLC理论知识与电气实践技能还不了解,需要通过教师示范教学引导,这样学生才能适应以项目为核心的教学方法,初步学习完成项目的具体步骤,为后续项目教学组织奠定良好基础。第二阶段,学生通过第一阶段的学习,初步掌握了实施项目工作的具体步骤与常用的实践技能,已经掌握了一定的理论知识,项目四、五、六这四个项目属于第二阶段内容,指导教师不用示范教学而是制定概要的项目步骤,学生依据步骤完成任务,目的是加强学生的进一步自己独自完成项目的能力;在项目进行过程中,要重点使学生掌握提出问题,分析问题,解决问题的能力。提出合适的问题,才是解决问题的关键。第三阶段,也就是综合项目阶段,学生已经具有初步的专业知识和分析问题解决问题的能力。通过本阶段训练,进一步提高学生的综合项目能力,通过实际的综合性项目训练,学生的专业技能能力、解决问题能力、团结组织能力和人际交往能力得到很大提高。通过三个阶段的努力,学生找工作时,非常受到用人单位的欢迎。需要重点指出项目必须来源于常用的生产现场,每一个训练项目都包括构思、设计、实现、运行(CDIO)四个环节,真正在理念上贯彻这个理念。尤其重要的是初级阶段的项目设计,每个项目中包含的知识点不能过多过难,也就是说学习训练负荷不能太大,要让学生有边学习边思考的时间,重点和难点内容要经过反复训练。项目内容的选择非常重要,需要具有丰富经验的教师设计。
3项目实施的教学组织过程
项目教学过程中,基于CDIO教学理念,按照构思、设计、实现、运作、评价等环节,认真体验做中学、学中做。任何知识的运用与能力的培养都不是一蹴而就的。能力的培养如果仅仅是学生被动的在课堂训练,这是远远不够的,学生课后也需要全心投入。在CDIO教育理念下,提示学生对项目中所涉及的各种知识自己需要主动的学习。资料的查找,实际项目的应用情况,都是学生在课外调查研究。CDIO理念培养人的综合能力,注重学生的整体素质的提高。在课改教学组织过程中,课程组成员采用简单控制系统由学生独自完成项目,稍微复杂的控制系统由老师指定小组分工合作。通过课内学生相互之间的评价和交流,学生借鉴他人经验的能力;交流沟通能力;知识的应用移植能力;自学能力都得到了较好的锻炼。课程评价改变传统的闭卷考试为主的方式。过程考核成为最重要的部分,其中过程考核占70%,笔试考试占30%。更加注重学生细心严谨的学习,重视培养严谨务实的习惯,注重解决实际问题的能力。
4总结
在PLC教学中体现CDIO理念,以项目为目标,把专业知识、能力、素质等培养融入到每一个项目教学过程中。学习内容围绕项目这个核心进行,提高了学生的学习兴趣。评价方式的改革,避免了闭卷笔试的弊端。通过实际项目培养学生的综合应用能力,团队合作能力。
【参考文献】
[1]齐占庆.机床电气控制技术[M].北京:机械工业出版社,2006.