白金

【摘 要】本文主要論述了《現(xiàn)場(chǎng)總線應(yīng)用技術(shù)》課程在理實(shí)一體化教學(xué)改革方案。通過對(duì)高職教育現(xiàn)狀及企業(yè)的實(shí)際需求的分析，探討了現(xiàn)場(chǎng)總線的課改的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方案。本課改采用了項(xiàng)目式的教學(xué)方式，把復(fù)雜的任務(wù)分為幾個(gè)簡(jiǎn)單的模塊，讓學(xué)生循序漸進(jìn)的掌握現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)。通過該課程改革，增強(qiáng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，極大的提高了學(xué)習(xí)效率，為企業(yè)培養(yǎng)了現(xiàn)場(chǎng)總線應(yīng)用方面的緊缺人才。

【關(guān)鍵詞】理實(shí)一體；項(xiàng)目式教學(xué)；改革與探索

《現(xiàn)場(chǎng)總線應(yīng)用技術(shù)》是近年來在高職高專機(jī)電一體化、電氣自動(dòng)化等專業(yè)開設(shè)的一門新的課程。這門課的所涉及的現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)是一種新型的工業(yè)控制系統(tǒng)，是繼DCS之后的又一種更加優(yōu)越的工業(yè)控制系統(tǒng)，它的出現(xiàn)帶來了工業(yè)控制領(lǐng)域的一場(chǎng)深刻革命。基于現(xiàn)場(chǎng)總線的應(yīng)用現(xiàn)狀，高職院校需要緊跟工業(yè)發(fā)展的步伐，因此急需培養(yǎng)懂得現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的人才。

現(xiàn)場(chǎng)總線應(yīng)用技術(shù)所涉及的知識(shí)較為復(fù)雜?，F(xiàn)場(chǎng)總線有很多種類，而目前廣泛應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的就達(dá)10種，如CAN、LONWORKS、FF、PROFIBUS等[1]。對(duì)于高職院校的學(xué)生在校學(xué)習(xí)過程中很難全部精通。在以往的教學(xué)中，通常采用理論教學(xué)的方式，將現(xiàn)場(chǎng)總線的基本理論和各種典型的現(xiàn)場(chǎng)總線進(jìn)行介紹，經(jīng)過教學(xué)實(shí)踐證明，這樣的教學(xué)方式讓學(xué)生難以接受，90%以上的同學(xué)無法理解理論課所講的內(nèi)容。因此，如何使學(xué)生更好接受本課程所涉及的知識(shí)點(diǎn)，提高學(xué)習(xí)的效率，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，是本論文討論的重點(diǎn)。

1 現(xiàn)場(chǎng)總線的應(yīng)用前景及對(duì)人才的需求分析

現(xiàn)場(chǎng)總線是用于過程自動(dòng)化、制造自動(dòng)化、樓宇自動(dòng)化等領(lǐng)域的現(xiàn)場(chǎng)智能設(shè)備互連通訊網(wǎng)絡(luò)[2]。它作為工廠數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)，溝通了生產(chǎn)過程現(xiàn)場(chǎng)及控制設(shè)備之間及其與更高控制管理層次之間的聯(lián)系，它是一種開放式、新型的全分布控制系統(tǒng)。未來現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)在工廠底層網(wǎng)絡(luò)中將起到重要的作用，因此作為自動(dòng)化技術(shù)人員，掌握現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)勢(shì)在必行。

經(jīng)過調(diào)研表明，企業(yè)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)人員的要求側(cè)重于應(yīng)用，即技術(shù)人員需要掌握現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)的配置、組網(wǎng)方法、參數(shù)設(shè)置及基本故障維修。因此，對(duì)于高職院校的學(xué)生來說，并不需要去掌握現(xiàn)場(chǎng)總線高深的理論知識(shí)，只需要掌握這些基本的技能即可。

2 現(xiàn)有教學(xué)中存在的問題分析

《現(xiàn)場(chǎng)總線應(yīng)用技術(shù)》課程是應(yīng)現(xiàn)代企業(yè)需求，近年來在我校機(jī)電一體化、電氣自動(dòng)化專業(yè)開設(shè)的一門新的課程。由于任課教師多為研究生畢業(yè)，在研究生教育中，《現(xiàn)場(chǎng)總線》課程通常側(cè)重于理論教學(xué)，因此教師受此影響往往在教學(xué)中側(cè)重于理論?，F(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的理論較為復(fù)雜，使得高職院校的學(xué)生接受較為困難，這使許多同學(xué)對(duì)該門課的學(xué)習(xí)失去了興趣，從而使得該門課的教學(xué)效果不甚理想。然而，在現(xiàn)代企業(yè)中，維修技術(shù)人員并不需要掌握大量的復(fù)雜理論，只需掌握進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)總線的應(yīng)用和故障處理即可。因此結(jié)合高職院校學(xué)生的特點(diǎn)，探索該課程的理實(shí)一體教學(xué)方法。

3 現(xiàn)場(chǎng)總線課程的理實(shí)一體改革方案

由于現(xiàn)場(chǎng)總線所涉及的種類較多，為了讓學(xué)生的學(xué)習(xí)更有效率，本論文所探討的教學(xué)方法中，只涉及一種現(xiàn)場(chǎng)總線即目前應(yīng)用最為廣泛的PROFIBUS現(xiàn)場(chǎng)總線，并由西門子工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)作為切入點(diǎn)，由易到難，循序漸進(jìn)。

3.1 課程內(nèi)容及改革方案

本課程的主要內(nèi)容是介紹現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的發(fā)展史及作用、現(xiàn)場(chǎng)總線通信的基礎(chǔ)知識(shí)，并以西門子工業(yè)控制現(xiàn)場(chǎng)總線為載體，介紹西門子工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)通信中的PPI通信、MPI通信、PROFIBUS通信以及上位監(jiān)控系統(tǒng)、工業(yè)以太網(wǎng)等通信的基礎(chǔ)知識(shí)。本課程經(jīng)改革后分為5個(gè)理實(shí)一體課題：

課題一：現(xiàn)場(chǎng)總線的基礎(chǔ)知識(shí)

基礎(chǔ)知識(shí)部分，在理實(shí)一體教學(xué)中，采用教師設(shè)計(jì)問題，學(xué)生通過在圖書館查閱資料，互聯(lián)網(wǎng)等信息渠道搜集問題的答案，分組討論的方式完成，并在討論結(jié)束后分組答辯。這種方式提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)學(xué)習(xí)的意識(shí)，有效的避免了灌輸式教育的無效性。

課題二：西門子PPI和MPI網(wǎng)絡(luò)

該課題主要是為了給PROFIBUS現(xiàn)場(chǎng)總線的教學(xué)打下基礎(chǔ)。學(xué)生在以往的學(xué)習(xí)中，對(duì)于工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)的知識(shí)知之甚少，因此先介紹簡(jiǎn)單的西門子PPI，MPI通信，讓學(xué)生更好的理解通信系統(tǒng)的基本概念。本課題采用教師講解實(shí)驗(yàn)原理和過程，學(xué)生動(dòng)手搭建PPI或MPI通信系統(tǒng)并調(diào)試的方式完成。在學(xué)生動(dòng)手的過程中，不斷地進(jìn)行小組討論，加深對(duì)工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)的理解。

課題三：PROFIBUS現(xiàn)場(chǎng)總線

該課題是本課程改革的重點(diǎn)內(nèi)容，為了更好的讓學(xué)生掌握該課題的內(nèi)容，采用，企業(yè)參觀、實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)、小組討論等方式完成，要求教師設(shè)計(jì)一個(gè)模擬工業(yè)企業(yè)環(huán)境的PROFIBUS通信系統(tǒng)，更進(jìn)一步切合實(shí)際。

課題四：上位監(jiān)控系統(tǒng)

該課題，主要結(jié)合課題三已經(jīng)搭建好的PROFIBUS通信系統(tǒng)，在現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)構(gòu)建好的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，要求學(xué)生做出生動(dòng)的畫面，可以監(jiān)控完整的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。

課題五：工業(yè)以太網(wǎng)

在課題三和課題四的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步提高，將原來的PROFIBUS現(xiàn)場(chǎng)總線改為工業(yè)以太網(wǎng)控制，通過實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步總結(jié)它們的區(qū)別和各自的優(yōu)缺點(diǎn)。

3.2 課程的教學(xué)模式的改革

以上5個(gè)課題完成后，需要進(jìn)行一個(gè)總結(jié)性的小組答辯，學(xué)生需要通過小組內(nèi)部討論，將整個(gè)現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)的配置、組網(wǎng)方法、參數(shù)設(shè)置及實(shí)驗(yàn)過程中遇到的問題及解決方案做成為PPT，進(jìn)行成果匯報(bào)，匯報(bào)結(jié)束后，由專業(yè)課教師成立答辯小組，對(duì)學(xué)生進(jìn)行提問，進(jìn)一步鞏固學(xué)生的知識(shí)點(diǎn)。

通過對(duì)現(xiàn)場(chǎng)總線通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，程序編寫，通信系統(tǒng)的連接、調(diào)試和排除故障，使學(xué)生深入掌握現(xiàn)場(chǎng)總線相關(guān)專業(yè)知識(shí)，并學(xué)會(huì)通信系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)及調(diào)試，故障診斷與維修及工程文件的編制、歸檔等工作，極大的提高了學(xué)生的技能水平。通過完成這些任務(wù)，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力、語言表達(dá)能力、人際交往能力、現(xiàn)場(chǎng)演講能力等，這是一種全新的教學(xué)模式，也是一種對(duì)學(xué)生各項(xiàng)能力全方位的培養(yǎng)模式。

4 現(xiàn)場(chǎng)總線理實(shí)一體改革效果評(píng)估

本文所涉及的教學(xué)改革方法在一個(gè)小班進(jìn)行教學(xué)改革試驗(yàn)，在該課程的教學(xué)過程中采取以學(xué)生為主體，教師作為指導(dǎo)的教學(xué)方式，讓學(xué)生在完成實(shí)驗(yàn)的同時(shí)也完成了理論知識(shí)的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)了學(xué)生的動(dòng)手能力、分析解決問題的能力，增加了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)積極性，使得教學(xué)的效果較以前有比較大的提高。同時(shí)，也使得實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)設(shè)備得到了較高的利用率，有效地使用了學(xué)?，F(xiàn)有的資源，并開發(fā)出新的教學(xué)資源共享。

通過該課程改革，將以前難以理解的純理論知識(shí)，劃分為若干個(gè)理實(shí)一體的項(xiàng)目，通過具體項(xiàng)目任務(wù)的完成過程，將理論知識(shí)和實(shí)踐的應(yīng)用結(jié)合起來，實(shí)施“理實(shí)一體”的教學(xué)模式，培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)技術(shù)綜合應(yīng)用能力，增加了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。讓學(xué)生通過自己的動(dòng)手操作，讓枯燥的理論，變?yōu)橐锥膶?shí)踐，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和成就感，使得以往課堂中以教師為主體的教學(xué)，轉(zhuǎn)變?yōu)橐詫W(xué)生為主體的學(xué)習(xí)過程。

本課程的教育教學(xué)改革，豐富和發(fā)展“工學(xué)結(jié)合”人才培養(yǎng)模式，通過將企業(yè)實(shí)際的案例與實(shí)驗(yàn)實(shí)踐課程相聯(lián)系起來，真正做到了把工廠的生產(chǎn)實(shí)踐與學(xué)校傳授的理論知識(shí)完全融合，使學(xué)生了解和掌握所學(xué)知識(shí)在企業(yè)具體崗位中的具體應(yīng)用。

5 總結(jié)

高職院校培養(yǎng)模式應(yīng)該側(cè)重于職業(yè)技能及應(yīng)用，本文討論的《現(xiàn)場(chǎng)總線應(yīng)用技術(shù)》的課程改革，解決了現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)應(yīng)用型人才培養(yǎng)的難點(diǎn)，使得學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣進(jìn)一步增加，使學(xué)生很容易的掌握了這門新興的技術(shù)，為未來的就業(yè)打好了基礎(chǔ)，為企業(yè)培養(yǎng)了緊缺的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)人才。

【參考文獻(xiàn)】

[1]唐濟(jì)揚(yáng).現(xiàn)場(chǎng)總線與工廠底層自動(dòng)化及信息集成技術(shù)》[J].制造業(yè)自動(dòng)化， 2000（3）：14-18

[2]郭瓊，姚曉寧.現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)及其應(yīng)用[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008.

[責(zé)任編輯：楊玉潔]