【摘要】高職教育的課程應(yīng)使學(xué)生能夠獲得結(jié)構(gòu)完整的工作過程中所涉及到的程序性知識(shí)、職業(yè)技能和相關(guān)的職業(yè)體驗(yàn)，以促進(jìn)職業(yè)能力的形成為目的?！翱删幊炭刂破骷夹g(shù)及應(yīng)用”以項(xiàng)目或案例為載體，革新課程組織模式，逐步實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)領(lǐng)域與工作領(lǐng)域一致、學(xué)習(xí)過程與工作過程一致、學(xué)習(xí)任務(wù)與工作任務(wù)一致，初顯實(shí)施成效。

【關(guān)鍵詞】PLC;電機(jī)控制;案例教學(xué)

Abstract：Higher vocational education curriculum should enable the students to obtain work process involved in the complete procedural knowledge，occupation skill and related occupation experience，in order to promote the formation of occupation ability as purpose."The programmable controller technology and application" is carried by the project or the case，innovates ?the organization mode of the curriculum，gradually realizes the learning areas and work are as consistent，the learning process and work process consistent，the learning task and work task consistent，Initial implementation.

Key words：PLC;Motor control;Case teaching

1.引言

高等職業(yè)教育肩負(fù)著向特定的行業(yè)和崗位培養(yǎng)合格的生產(chǎn)或服務(wù)第一線的高素質(zhì)技能型專門人才的使命，如何提高學(xué)生的技能水平和綜合素質(zhì)，是高等職業(yè)院校一直在探索的一個(gè)具有現(xiàn)實(shí)意義的課題。本文以《可編程控制器技術(shù)及應(yīng)用》課程教學(xué)改革為例。該課程是理論性與實(shí)踐性均很強(qiáng)的課程，且PLC可應(yīng)用的指令較多，傳統(tǒng)教學(xué)采用逐個(gè)指令的使用講解為主，先介紹基本指令、再講授高級(jí)指令，很難從根本上提高學(xué)生學(xué)習(xí)質(zhì)量和實(shí)效性。為加強(qiáng)高職學(xué)生就業(yè)競爭力，我們改革教學(xué)方法，實(shí)施了將實(shí)際案例引入到教學(xué)過程中，采用了項(xiàng)目教學(xué)法教學(xué)，充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，引導(dǎo)和激勵(lì)了學(xué)生們學(xué)習(xí)新的知識(shí)，大大地提高學(xué)生的各種技能，包括獨(dú)立思考、獨(dú)立操作、創(chuàng)新等方面，取得了明顯的教學(xué)效果。

2.課程設(shè)計(jì)

本課程設(shè)計(jì)打破以知識(shí)傳授為主要特征的學(xué)科課程模式，從“工作任務(wù)與職業(yè)能力”分析出發(fā)，設(shè)定職業(yè)能力培養(yǎng)目標(biāo)，變書本知識(shí)的傳授為動(dòng)手能力的培養(yǎng)，開發(fā)基于工作過程的項(xiàng)目課程，以工作任務(wù)為中心組織課程內(nèi)容，讓學(xué)生在完成具體項(xiàng)目的過程中來構(gòu)建相關(guān)理論知識(shí)，并發(fā)展職業(yè)能力。本課程以電氣自動(dòng)化崗位能力需求為主線，培養(yǎng)學(xué)生PLC基本編程能力、PLC控制系統(tǒng)調(diào)試能力、PLC控制系統(tǒng)維護(hù)管理能力;以交通燈設(shè)計(jì)、PLC控制傳送帶和氣動(dòng)機(jī)械手、現(xiàn)場PLC模塊故障診斷排除等工作任務(wù)為中心，組織課程內(nèi)容，融合高級(jí)維修電工對(duì)PLC技術(shù)知識(shí)、技能的要求，實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)踐一體化教學(xué)。課程內(nèi)容突出對(duì)學(xué)生職業(yè)能力的訓(xùn)練，理論知識(shí)的選取緊緊圍繞工作任務(wù)完成的需要來進(jìn)行，同時(shí)又充分考慮了高等職業(yè)教育對(duì)理論知識(shí)學(xué)習(xí)的需要，并融合了相關(guān)職業(yè)資格證書對(duì)知識(shí)、技能和態(tài)度的要求。本課程按照上述設(shè)計(jì)原則，設(shè)計(jì)了三大學(xué)習(xí)領(lǐng)域，課程內(nèi)容根據(jù)工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)的典型控制設(shè)計(jì)，采用12個(gè)項(xiàng)目加一周校外實(shí)訓(xùn)進(jìn)行教學(xué)。各個(gè)項(xiàng)目包含的學(xué)習(xí)內(nèi)容不同，采用循序漸進(jìn)、由簡單到復(fù)雜的順序進(jìn)行設(shè)置。其中項(xiàng)目一到項(xiàng)目八選用教學(xué)中相對(duì)較簡單的完整工作過程作為教學(xué)案例進(jìn)行情境設(shè)計(jì)，包含了電機(jī)控制、交通燈系統(tǒng)設(shè)計(jì)、多種液體混合系統(tǒng)設(shè)計(jì)等項(xiàng)目，通過該部分項(xiàng)目的練習(xí)，達(dá)到對(duì)學(xué)生PLC系統(tǒng)基本編程能力的培養(yǎng)。項(xiàng)目九到項(xiàng)目十一設(shè)置了較復(fù)雜系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，包含MPS系統(tǒng)、鍋爐液位系統(tǒng)及電梯系統(tǒng)的控制，通過該部分項(xiàng)目的訓(xùn)練，達(dá)到對(duì)學(xué)生PLC控制系統(tǒng)調(diào)試能力的培養(yǎng)。一周校外實(shí)訓(xùn)可以滿足對(duì)學(xué)生控制系統(tǒng)維護(hù)管理能力的培養(yǎng)。

3.項(xiàng)目實(shí)施

在運(yùn)用案例教學(xué)法時(shí)，《可編程控制器技術(shù)及應(yīng)用》課程可引入的案例有很多，教師要善于設(shè)置案例，引導(dǎo)學(xué)生思維，適時(shí)地進(jìn)行案例討論，并通過相類似案例的練習(xí)，從而不斷提高學(xué)生的理論知識(shí)與操作能力。貨物升降機(jī)上升、下降的控制線路是實(shí)際生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)動(dòng)的典型控制線路，在實(shí)際生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用。下面就以“小型貨物升降機(jī)的PLC控制”項(xiàng)目為案例說明。

3.1 案例描述

某貨物升降機(jī)由交流電動(dòng)機(jī)M控制，由電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)貨物升降機(jī)的上升和下降運(yùn)行。以該貨物升降機(jī)的繼電-接觸器控制為載體，用PLC實(shí)現(xiàn)升降機(jī)的上升和下降運(yùn)行。其基本結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。SQ1～SQ4 可以是行程開關(guān)，也可以是接近開關(guān)，用于位置檢測，起限位作用?？刂埔螅菏謩?dòng)實(shí)現(xiàn)上升和下降的切換。按下上升按鈕，貨物升降機(jī)上升并連續(xù)運(yùn)行，按下下降按鈕，貨物升降機(jī)下降并連續(xù)運(yùn)行。按下停止按鈕，升降機(jī)停止運(yùn)行。

圖1 升降機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖

3.2 案例實(shí)施

（1）實(shí)施環(huán)境

該項(xiàng)目在PLC實(shí)訓(xùn)室進(jìn)行。該實(shí)訓(xùn)室現(xiàn)有西門子S7-200PLC裝置13套，學(xué)生分組進(jìn)行，3人一組進(jìn)行項(xiàng)目的實(shí)施進(jìn)展。

（2）實(shí)施方法

采用“做中學(xué)、做中教”的方法教學(xué)。教師先啟發(fā)學(xué)生了解一些夠用的基本指令，結(jié)合實(shí)際進(jìn)行適時(shí)的講解，再將PLC的主要設(shè)計(jì)步驟要求具體化，包括輸入、輸出點(diǎn)的分配，PLC型號(hào)的選擇、外部接線、編程設(shè)計(jì)、運(yùn)行等環(huán)節(jié)。

（3）實(shí)施步驟

①提出任務(wù)，引入新知識(shí);

本次課要求學(xué)生完成小型貨物升降機(jī)的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。要求設(shè)計(jì)硬件接線圖、原程序并調(diào)試成功。教師簡單介紹系統(tǒng)控制要求及工藝結(jié)構(gòu)。

②介紹授課目標(biāo)、學(xué)習(xí)方法和考核要求;

授課目標(biāo)：了解PLC基本原理;掌握PLC基本指令;了解PLC內(nèi)部元件;掌握繼電接觸器控制如何改造為PLC控制;熟悉編程軟件的使用。學(xué)習(xí)方法：小組討論設(shè)計(jì)系統(tǒng)控制方案并上機(jī)調(diào)試。考核要求：分小組考核，每小組向每個(gè)人提問，打出個(gè)人成績。

③講練過程;

第一階段：學(xué)生分組設(shè)計(jì)該系統(tǒng)的電氣控制線路，教師解答學(xué)生設(shè)計(jì)過程中遇到的問題。第二階段：介紹將繼電接觸器控制線路改造為PLC程序控制的基本方法，以點(diǎn)動(dòng)控制及連續(xù)運(yùn)行控制為例講解轉(zhuǎn)換過程。介紹PLC基本工作原理;講解PLC基本指令，包括常開、常閉觸點(diǎn)及線圈的使用方法;介紹梯形圖編制的基本規(guī)則;介紹內(nèi)部元件輸入映像寄存器和輸出映像寄存器。第三階段：介紹PLC編程的基本步驟。根據(jù)控制要求列出PLC控制的輸入輸出分配表見表1。第四階段：學(xué)生分組討論，設(shè)計(jì)系統(tǒng)梯形圖程序。教師解答學(xué)生設(shè)計(jì)過程中遇到的問題。第五階段：教師講解PLC硬件接線圖的設(shè)計(jì)。學(xué)生根據(jù)接線圖完成接線。系統(tǒng)硬件接線圖如圖2所示。第六階段：學(xué)生分組調(diào)試已設(shè)計(jì)的程序，并觀察結(jié)果。教師解答學(xué)生調(diào)試過程中遇到的問題。參考程序如圖3所示。

表1 ?輸入輸出分配表

輸入分配表 輸出分配表

輸入電器 輸入地址 輸出電器 輸出地址

正轉(zhuǎn)起動(dòng)按鈕SB2 I0.1 正轉(zhuǎn)接觸器KM2 Q0.0

反轉(zhuǎn)起動(dòng)按鈕SB3 I0.3 反轉(zhuǎn)接觸器KM1 Q0.1

停止按鈕SB1 I0.2

過載保護(hù)繼電器FR I0.0

圖2 輸入輸出配置及外部接線圖

圖3 系統(tǒng)梯形圖程序

④學(xué)生休息;

⑤各組對(duì)本次內(nèi)容進(jìn)行總結(jié)陳述，教師最終總結(jié);

⑥根據(jù)課程能力訓(xùn)練項(xiàng)目設(shè)計(jì)要求布置相關(guān)課后項(xiàng)目作業(yè)，請(qǐng)同學(xué)們課后認(rèn)真完成。

（4）案例反饋

通過該案例，讓學(xué)生從實(shí)際例子中學(xué)會(huì)選擇PLC型號(hào)、掌握接線知識(shí)，理解PLC的基本應(yīng)用，重點(diǎn)是常開、常閉及線圈等基本指令的使用。同時(shí)掌握西門子編程軟件的使用。在具有基本設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行知識(shí)點(diǎn)的拓展，此時(shí)就需要教師在教學(xué)中的創(chuàng)新應(yīng)用，包括知識(shí)如何拓展，拓展的知識(shí)量，拓展知識(shí)的前后聯(lián)系。結(jié)合實(shí)際，可參考下面的案例設(shè)計(jì)。案例拓展控制要求：在上例的基礎(chǔ)上，將題目要求適當(dāng)增加，增加SQ1～SQ4行程開關(guān)的控制，按上例步驟組織教學(xué)，讓學(xué)生參與設(shè)計(jì)。

4.教學(xué)效果

（1）加強(qiáng)了學(xué)生團(tuán)隊(duì)合作的能力。

項(xiàng)目進(jìn)行過程中，要求學(xué)生以小組的形式，進(jìn)行軟硬件設(shè)計(jì)、系統(tǒng)調(diào)試，并寫出總結(jié)及心得。通過項(xiàng)目訓(xùn)練及考核測試，重在給學(xué)生傳遞一個(gè)信息：注重團(tuán)隊(duì)合作能力的培養(yǎng)，而且從學(xué)生寫的實(shí)訓(xùn)日記、總結(jié)及心得體會(huì)中均能看出學(xué)生深刻體會(huì)到了團(tuán)隊(duì)間相互合作的重要性。

（2）提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。

以前該課程教學(xué)模式主要以講授為主，該模式效率低下，學(xué)生積極性不高。改革后的教學(xué)模式，完全跳出了舊有教學(xué)模式，使知識(shí)能夠最快速、最大限度地讓學(xué)生吸收，并能夠大大提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，教學(xué)效果也顯著提高。

5.結(jié)束語

本文以《可編程控制器技術(shù)及應(yīng)用》課程建設(shè)為切入點(diǎn)，對(duì)高職教育中的項(xiàng)目教學(xué)模式進(jìn)行了探索與實(shí)踐。著重在教學(xué)設(shè)計(jì)、教學(xué)方法方面進(jìn)行實(shí)踐和探索，提出一些具體措施，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)能力，實(shí)施教師指導(dǎo)下的學(xué)生自主性學(xué)習(xí)，在教學(xué)實(shí)踐中取得良好的效果。

參考文獻(xiàn)

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作者簡介：張芬（1980—），女，陜西渭南人，碩士，西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院教師，主要研究方向：PLC控制技術(shù)、組態(tài)控制技術(shù)。