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确定过plc教学项目之后,需要充分考虑班级学生的具体情况,依据PLC课堂教学目标,科学确定项目实施计划。教师在PLC教学中实施项目教学法时,还需要对实施群体的范围充分考虑;很多教师在实施的过程中,没有充分考虑成绩较差学生的认知水平和知识基础,这样就无法对所有学生进行充足的训练。针对这种情况,在制定项目实施计划时,就需要坚持因材施教的原则,除了考虑学生课业成绩之外,还需要对个人能力水平进行考虑,制定出多种项目活动,来让学生进行选择,制定出这种科学的项目实施计划方案,就可以有效完成教学任务。
2项目的实施
将PLC项目教学法实施计划科学确定之后,需要结合具体情况对学生进行科学分组,然后实施项目。在项目实施工程中,为了促使每一个学生都参与到训练过程中,就需要设置充足的时间,这样项目教学法的目标才可以得以实现。在项目实施过程中,如果学生遇到了问题,首先要自我解决,如果解决不了,教师给予必要的指导和帮助,将出现问题的原因给找出来,寻求解决措施,促使项目顺利的实施。我们需要特别注意的是,项目的实施,除了要对学生的实际操作实践能力进行培养之外,还需要培养学生独立思考的能力,遇到了问题自我解决。
3项目活动的评估
在PLC教学中运用项目教学法非常重要的一个环节就是评估和总结项目活动,这个环节需要教师和学生都参与进来。实施过项目教学法之后,结合实施情况和教学任务的完成情况,教师首先进行简单的自我评估,然后让学生结合自身情况对项目教学法的实施提出问题和意见,最终科学评估PLC教学项目活动,并且还需要收集和整理相关的评估资料,以便有效的指导以后的PLC教学。
4结语
关键词:仿真软件;PLC;项目化教学
随着PLC技术的广泛应用,PLC课程已经成为机电、自动控制专业高职、中职学校必开的主干课程之一。PLC技术应用的特点是:知识覆盖面广、涉及内容多、更新发展快、与生产实际和工程应用结合紧密。在教学中教师只有理论与实践相结合,应用PLC仿真软件进行项目化教学,才能极大地提高学生的学习兴趣和学习效果,使学生的编程和调试能力得到很大的提高,从而提高实践水平。
一、 传统PLC课程教学中存在的问题
1. 学生学习兴趣缺乏
传统的授课媒体主要是教材、黑板和教学课件。尽管教师采用了多种教学的媒体和手段,但是教学的过程和步骤在很大程度上还是由教师在主导。由于理论性太强,学生参与度不高,缺乏学习兴趣。
2. 教师教学目标不明
许多学校高职和中职PLC课程使用的是同样的教材,不同基础接受能力不同的学生以相同的教学内容,则会出现“饿的吃不饱,撑的吃不下”的矛盾情况。
3. 实践教学设备不足
由于经费等诸多问题,导致学校PLC实验室无法满足所有学生进行实践教学的需求。学生不能自己亲自编程、调试和看到结果,就无法真正提高实践应用能力。即使有条件能在实验室进行实训实习,对于一些大型的PLC控制设备,实验室也无法完全满足实训条件。
二、PLC仿真软件的优点
1. 软件设计直观形象,可以提高学生学习兴趣
学生只有对PLC这门课感兴趣,才会有求知欲,才会想学。我校使用的是三菱FX-TRN-BEG-C仿真软件,该软件利用三维动画,模拟出很多种与生活相关的场景,如交通灯控制等。学生可以在任何一个场景中按照要求进行现场编程,程序写入后立刻可以看到程序执行的情况。这样所见即所编的模拟场景,让学生有成就感,从而更加激发了他们学习PLC的兴趣。
2. 根据场景自设任务,实现分层次教学
对于不同基础的学生,可以根据软件中给定的场景提出不同的控制要求,从而实现编程的难易程度可控,满足不同学生的需要。如在E-6输送带传送场景中,对于大多数同学,可以按软件中给出的要求编程;对于基础差一点的同学,只要能完成正反转即可;对于接受能力强的同学,则在定时功能和计数功能上加大难度。
3. 全真模拟现实场景,解决实训场所困难
此软件中模拟场景众多,特别是高级挑战的任务中,许多场景即使在实际实训场所中也是很难做到的,这不仅解决了因为经费紧张带来的实训场所不够的问题,更是丰富了控制对象的种类,扩展了学生工程应用的经验。
三、利用仿真软件进行项目化教学
建构主义理论认为,学习是学习者通过与周围环境交互而自主建构在心理表征的过程。知识不是靠教师传授得到的,而是学习者在一定的情境即社会文化背景下,借助其他人(所括教师和学习伙伴)的帮助,利用必要的材料,通过意义建构的方式而获得的。由于学习是在一定的情境中借助其他人的帮助,即通过人际协作、讨论等活动,在进行意义建构的过程中获得的,因此建构主义学习理论认为“情境”“协作”“会话”和“意义建构”是学习环境中的四大要素。利用仿真软件进行项目化教学,FX-TRN-BEG-C中的三维场景可以创设“情境”,教学中每2人或4人一组可以互相“协作”,学生在完成任务的过程中与软件“对话”与协作伙伴“对话”,最终达到“意义建构”的目的。
1. 根据教学目标进行项目设置
FX-TRN-BEG-C软件针对学习FX系列的学习者设计了认识软件、基本指令、轻松的练习、初级挑战、中级挑战和高级挑战等6大系列任务。如果教师纯粹根据软件中系列来设置教学项目的话,学生的学习没有系统性。在教学中,我根据学生的实际情况设置了四大项目(如表1所示),每个项目下都有若干任务,由易到难,由简单到综合。
2. 根据项目设置进行教学
仿真软件是项目教学的好助手,但是从教学效果出发,不能完全依赖仿真软件。在学生学习编程的过程中,还是要注重编程思路的启发,特别是重点和难点的地方,要采用理论联系实际的方法多多演示。例如部件冲过传送带、大中小部件检测、升降机等情况,特别典型的是在用基本指令编程时的重线圈的问题。
3. 根据学习情况进行评价
评价是教学的一部分,积极的评价有助于提高学生的学习积极性。FX-TRN-BEG-C仿真软件和项目化教学相结合,有利于分层次进行教学,这一点在评价时也应该体现出来。分层评价表如表2所示:
表中,任务一、任务二……按由易到难的程序递进,每个项目根据任务的多少分别确定基本任务(每个同学必须完成)、中级(大部分同学完成)、高级(少部分接受能力强的同学挑战任务),教师在教学过程中根据学生的能力确定其必须完成的任务和加分任务和挑战任务。从教学效果来看,此举大大刺激了学生的学习积极性。
总之,PLC仿真软件作为一种积极有效的教学资源,教师只有充分地利用,才能发挥其最大的作用。
参考文献:
[1].高勤.电器及PLC控制技术[M].北京:高等教育出版社,2008.
论文关键词:PLC;项目法;教学设计;组织实施;考核评价
可编程控制器(PLC)是自动控制技术、微计算机技术和通信技术相结合的通用工业控制装置,目前已被广泛地应用于机电一体化、工业自动化控制等各个领域,被誉为现代化工业生产自动化的三大支柱(PLC技术、机器人、计算机辅助设计和制造)之一。基于PLC广阔的发展空间,PLC课程已成为高职院校的机电、电气类等专业的核心课程。
PLC课程实践性、应用性较强,强调理论知识和技能训练并重。传统的教学方式是依照教材,按基本工作原理、基本指令、基本应用、基本操作的顺序进行理论讲授和实验训练。一方面由于高职生整体学习能力较弱,另一方面由于指令多而抽象,大多学生在学习过程中学了后面的就忘了前面的,对各指令的功能混淆不清,不能正确地理解与应用,学生学习的主动性和积极性差。为了改变这一状况,采用“项目导向,任务驱动”的项目式教学,通过师生共同完成学习项目和学习任务,有效地提高了学生的实践动手能力、分析问题和解决问题的能力,提高了教学效果与教学质量。
一、PLC课程项目教学法的整体设计
(一)确定设计思路
课程整体设计充分体现项目导向,任务驱动的思想,依据企业需求和岗位技能需求,遵循学生认知规律,将课程的教学活动分解设计成若干由简单到复杂的项目和任务,以项目为单位组织教学,以典型任务为载体,引出相关专业理论知识,使学生在实践操作过程中加深对专业知识、技能的理解和应用,培养学生的综合职业能力。
(二)明确教学目标
确定PLC课程知识目标与能力目标,这是PLC教学的出发点,也是PLC教学的归宿。具备PLC控制系统维护能力以及PLC程序设计能力是PLC岗位对PLC技术人员的核心能力要求。依据这一要求,高职PLC课程的知识目标是:使学生掌握可编程控制器技术的基本组成、工作原理及PLC编程软件的使用,掌握PLC基本指令、应用指令及编程规则,掌握PLC基于梯形图的常用的设计方法,掌握PLC应用系统的设计、安装、调试和维护,并具备PLC的通信与网络的基本知识。能力目标是:培养学生具备PLC安装能力、硬件接线能力、常用指令的分析应用能力、PLC程序设计与调试能力、PLC控制系统设计、安装、接线、调试及故障排除能力。进而实现培养学生学习的能力、分析问题和解决问题的能力及沟通协作的能力。
(三)设计教学项目与任务
PLC课程的项目与任务的设计即是教学内容的设计,它是课程设计思路和教学目标的具体体现。它即要符合企业和岗位技能需求,具有针对性,又要保持PLC知识的系统性与完整性。因此,可以将PLC课程按项目教学模式分为五个学习项目,即PLC基础、基本指令及应用、常用应用指令及应用、PLC控制系统的设计、PLC的通信与网络。然后详细分解每个学习项目所包含的知识点和能力点,形成具体的学习任务。例如在项目四“PLC控制系统的设计”中,按逻辑设计法、时序图设计法、经验设计法、继电器控制电路图转换设计法、顺序控制设计法分别设计一个学习任务。任务有时也被称为子项目。任务的选取要注意三点:一是尽量采用学生易懂的三相电动机控制及易演示的彩灯(交通灯)控制和机械手控制;二是尽量按由简到繁、循序渐进的方式安排任务顺序,并注意控制PLC课程的整体难度;三是各任务针对性要强,要能充分体现相应知识点的学习和相关能力的培养。
二、项目教学的组织与实施
科学地组织项目教学是实现教学目标的有效途径。坚持项目导向,任务驱动的教学思路,按照“任务目标-任务分析-关联知识-任务实施-扩展知识-能力测试-效果评估”的顺序组织教学,实现完整的“教、学、做”一体化。以项目四中的任务“搬运机械手控制设计”为例,教学活动组织过程可以分成三个阶段:
(一)准备阶段
在一项新的学习任务启动之初,首先要明确任务的目标,它决定着本次任务的教学方向,指引着师生教与学活动的开展。第二步是确定任务载体,任务载体应是实现任务目标最直接、最有效的途径。在“搬运机械手控制”学习任务中,任务目标是掌握顺序控制设计法,考虑到在搬运机械手手动、单步自动、单周期自动、连续自动多种工作方式中,连续自动控制最能突出顺序控制设计的特点,所以选择搬运机械手连续自动控制作为任务的载体。第三步任务分析,针对机械手连续自动控制,细致地分析机械手的工作方式、机械手每个工作步的控制要求及应禁止的误操作,绘制出机械手自动工作流程图。工作流程图是顺序功能图的基础,因此是这一步教学活动的重点内容。第四步是关联知识即顺序功能图知识的学习,这是学生运用顺序控制设计法实现机械手自动控制的理论基础,学习的内容包括顺序功能图的组成、结构类型、顺序功能图与梯形图的对应关系、根据顺序功能图画梯形图的方法等。
在准备阶段,为保证知识的完整性,同时兼顾时间限制,任务讯息(任务目标、任务载体、任务分析)与相关知识主要由教师讲授,教师是这一阶段的活动主体,时间安排为2个课时。需要说明的是,如果将机械手每个工作步骤、自动流程图、顺序功能图制作成动画,用多媒体进行演示,将增加授课的趣味性、直观性,提高教学效果。
(二)实施阶段
在任务实施阶段,学生是活动的主体。首先学生按2-4人一组,根据机械手控制要求确定输入输出元件,进行I/O点分配,设计外部接线,绘制机械手自动控制顺序功能图,初步设计PLC控制程序,这些活动由学生课外完成。教师负责布置任务,提供咨询。第二步学生汇报,教师检查评价。教学活动主要以师生共同讨论的方式展开,着重对比置位复位指令、位移位指令、步进指令三种编程方案。步进指令在项目三“常用应用指令及应用”中有过初步的学习,大多学生可能并不熟悉,但不排除有好学的学生会应用它来编程。采用置位复位指令和步进指令编程的程序会较长,但逻辑关系清楚,而运用位移位指令编程的程序则显得紧凑而简捷,而且位移位指令在这里的妙用对学生更具吸引力。学生设计的每一种方案都应该得到教师的鼓励,即使不完整或有明显的错误。师生讨论的主要目的在于确定方案、完善程序,时间安排为2个课时。第三步是程序输入与调试。学生分组上机操作,教师进行指点和检查。时间安排也为2个课时。对于提前完成的小组,可以安排他们先进入下一个环节,即机械手手动控制、单步自动、单周期自动控制设计。上机操作完成后,学生在课外完成程序设计与调试报告。第四步扩展知识的学习。在熟悉掌握机械手连续自动控制设计后,机械手手动控制、单步自动、单周期自动控制设计在教师指导下,也可以较快地被学生掌握,时间安排为1个课时。至此用顺序控制设计法实现的完整的搬运机械手控制的学习基本完成,总计7个课时。对于学习能力较强的学生,教师还可以指导其将中断指令应用于机械手控制中。
在任务实施阶段,教师主要是营造学习氛围,创设学习情境,提供帮助与咨询,引导教学过程顺利进行。
(三)评价阶段
在这个阶段里,需要做个能力测试检查评估任务目标完成情况。教师可以布置用顺序功能图实现某些简易的顺序控制的作业由学生分组完成,根据学生作业评定成绩。这一阶段的师生活动均安排在课外。
由上所述,每个任务教学过程划分为任务的准备、实施与评价三个阶段,每个阶段又细分为子阶段,每个子阶段所要进行的具体的教学活动不同,师生在各个阶段所处的地位与作用也有所不同。
在PLC课程项目教学组织与实施过程中,教师还要注意三点:一是要选择既能体现项目教学理念,又适合学校实验实训条件的教材,必要时可以自编教材;二是要充分利用现场教学、多媒体技术等方式生动直观地进行讲授和指导,使枯燥、抽象的PLC硬件系统学习形象化,使复杂、难以理解的PLC控制任务趣味化,有效地激发学生学习的兴趣。三是项目教学中,学生不再是被动的接受者,不确定的因素会有所增加,如教学进度的减慢、学生掌握程度不一、专业知识涉及面扩大等,教师只有不断提高教学能力和业务水平,才能较好地运用项目教学法。
三、项目教学的考核与评价
PLC课程项目教学的考核与评价是检验教学目标是否实现,判定教学效果是否达到预期的重要环节。在PLC课程结束时进行综合项目考核,依据PLC项目实现的功能是否完整、设计方案是否最优、I/O接线是否正确、联机调试是否按时完成、技术报告是否规范等五项指标,考核评定学生实践动手能力、分析问题和解决问题的能力。但综合项目的考核成绩并不是学生学习PLC课程的最终成绩,它在总成绩里所占的比例是40%,另有60%是平时成绩。PLC项目教学的评价坚持以下几个原则:
(一)过程评价与结果评价相结合的原则。评价的活动渗透在教学的整个过程之中,课堂表现、活动小组中的表现、操作技能水平、各项任务完成程度等都是教师平时采分的内容。
(二)小组评价与个人评价相结合的原则。教师对小组的整体评价在于鼓励团队协作能力的培养,教师对小组成员个人的评价在于督促个人学习自觉性的培养。
(三)职业能力评价与职业基本素质评价相结合的原则。从学生所获得的分析解决问题能力、学习能力、创新能力等职业能力,以及所培养的劳动纪律、安全操作等职业基本素质两大方面进行全面、科学的评价。
关键词:项目教学法;PLC课程;项目实施
中图分类号:TP27文献标识码:A
PLC是电气专业、机电专业必修的一门实践性较强的专业基础课。中职教育的培养目标要求PLC课程教学更加突出实用性,突出与生产实际相结合,与生产技术岗位对人才的需求相结合,使学生所学的知识能够转化为能力,毕业后成为生产一线的技术骨干。但是,受传统教育观念的影响, PLC课程教学在许多方面仍存在问题,如在教学体系上,仍存在重理论、轻实践,重课堂、轻实验的倾向。在教学方法上,大多仍是满堂灌,忽视了学生独立思考能力、分析和综合能力的培养,忽视了学生动手能力、创造和开拓能力的培养,这种教学模式必须进行改革。如果能用项目教学法贯穿在PLC课程中,能在课堂中把理论和实践有机地结合起来,能促进学生主动地投入到学习过程中,充分发挥学生的创造潜能,提高学生解决问题的能力。
1. PLC课程特点及项目教学方法
PLC是一门应用性极强的专业课,注重专业知识与专业技能紧密结合、强调控制设备与控制对象同等重要是其突出的特色。教学中,既有一般又有特殊,既有新授又有复习,既有理论又有实操,既有工作原理又有编程方法,既有典型单元程序又有复杂实用案例,具有多变性、综合性、典型性、实践性和实用性五大教学特点。课程的这些特点,既成了学生学习的难点,也成了教师教学的难点。在教学过程中,虽然教师在上理论课的时候,将原理进行认真的分析,但在实操的过程中,学生仍不能正确运用所学的理论,需要教师不断重复解释。笔者认为原因在于传统的教学模式中的理论与实践严重脱节。学生在上理论课的过程中,由于没有与实践直接联系的情境,无法体验原理性知识的价值,也难以理解理论知识的意义。例如在讲授数据处理、运算指令时,尽管反复强调,在实际应用时要注意输入使能端(EN)的状态。但在实习过程中,不少学生在使用数据处理、运算等指令时仍经常出错,这是因为学生没有真正理解PLC的扫描工作方式。如果明白这个道理,在输入使能端加微分指令,这样就不会错了。
2.项目教学法PLC课程中的应用
采用项目教学要以项目为载体,每个实训项目以项目内容为主线,以任务目标为驱动,通过不同的项目分类把PLC 的基本指令、功能指令及其综合应用等内容安排到教学当中。这个过程是师生共同围绕一个项目任务去发现问题解决问题的过程,从而对所学知识有更好的理解。整个过程分为几个具体的步骤实施。其中分析问题、方案设计、项目实施及最终评价,都由学生之间协作完成,以学生作为学习的主体。学生以项目任务为目标,制定相关的实施计划,通过该项目了解每个环节用到的PLC的相关指令,并通过实际动手操作掌握指令的应用。下面以“电梯控制”为例浅谈项目教学法在PLC教学中的应用
2. 1 项目的选定及分析
选定的项目任务要紧扣岗位实际,面向专业人才培养要求。之所以选择电梯控制这样的项目,是因为兼顾到工作岗位和学习兴趣。现在职校的PLC课程讲授几乎都有电梯控制这一项目,而且在日常生活中学生也经常使用,对这一项目比较熟悉,对如何实现对它的控制比较感兴趣;其次在项目选定时还要注意项目的完整性,项目从设计、实施到完成必须要有明显的成果,使学生完成项目后获得成就感,进一步激发学生的学习兴趣;最后是所选项目目标大小和任务要适宜,要有一定的层次性,假如要学较长时间才能出效果或目标不易实现,就会消减学生的学习积极性。
电梯控制过程如下:电梯启动后,轿厢停在一层,并有一层指示灯亮,此时,电梯一直处在上升状态,即上升指示灯亮。楼层共有四层,若有二层、三层、四层的呼梯信号,则相应的呼梯信号为ON,电梯上升。电梯到达二层后,一层指示灯灭,二层指示灯亮。平层信号由相应输入下面的开关闭合来模拟。同样,到达三层后,平层信号给出,三层指示灯亮。电梯继续上升,到达四层后,平层信号给出,三层指示灯灭,四层指示灯亮。同时上升指示灯灭,下降指示灯亮,则电梯处在下降过程中。过程与上升类似。电梯下降到一层后,一层指示灯亮,同时下降指示灯灭,上升指示灯亮,重复上述过程。
2. 2制定工作计划
这个阶段以学生为主体,教师起引导和辅导作用。可以把学生分成几个小组,各小组开展对项目任务的讨论,根据任务的要求制订总体方案、实施步骤、进度计划及小组成员的分工情况表,最后提交书面计划书,由教师审阅并做出相应指导,完善项目实施计划。通过这一步,学生具有独立进行计划安排的机会,培养了学生的自学能力、研究和分析问题的能力、协作和交流能力。
2. 3组织项目实施
计划后的实施是项目教学法中重要的一环。老师对计划初步检查后就鼓励学生动手去做,让每组学生各自完成制作,各输入输出元件一个一个地定位;各连接线一根一根地安装;各部分接头一对一对地接好;将控制程序一句一句地输入;在联机调试时一段一段地进行,最后得到电梯控制系统,学生动手制作的过程,既是对前面所学理论知识的消化及巩固的过程,也是培养实际动手能力和工作能力的过程。
实现本项目的具体步骤包括:①元件选择。在明确项目任务的情况下,根据控制要求确定I/O设备和PLC选型,进行成本估算,实现较高的性价比,培养学生的成本意识;②PLC的I/O地址分配,确定PLC的输入输出点数,画出I/O分配图。一般要求留有适当的通道余量;③硬件和软件设计,硬件包括设计电气控制柜、操作面板电器布置图及安装接线图,根据图样进行现场接线,并检查正确性,软件主要是程序设计,在程序设计思路上,可以引导学生学会一种先进的设计法――顺序控制设计法,即根据系统的工作过程绘出顺序功能图,再根据顺序功能图设计出梯形图的方法。④运行调试。在程序调试过程中,学生会发现许多问题。比如计时器不能正确计时,计数器不能复位等。这时老师不要直接给出答案,要启发学生思考,让学生自己去分析发现错误原因,使学生在解决问题的过程中学习分析问题的方法和技巧模拟调试,并根据调试结果不断修改、完善和优化程序,采取有效措施增强系统的可靠性,提高系统的综合性能,从而培养学生的可靠性质量意识和创新意识;⑤编制项目设计说明书,整理技术文件,完成项目设计。
2.4 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,项目的评估总结过程是学生一个学习、提高的过程。各小组完成了电梯控制系统的项目后,要展示自己的产品并且各组要讲解制作过程,分析哪些地方较满意、哪些地方还有待改进。每个小组汇报结束后,各小组之间互评,然后教师再对各组的情况进行相应的点评,对共性问题进行分析和讲解,提醒全体学生注意;对有创新思想的学生、团结协作的小组、积极帮助其他小组完成任务的学生进行表扬。根据项目考核标准,给出学生成绩。
结束语
项目教学能很好地体现把理论与实践的有机结合,在完成工作任务的过程中,能让学生直接体会专业理论知识在工程实践中的运用,使学生在实现完整工程项目的过程中学习了具体知识,并体现出了工程意识。在项目实施过程中,学生设计和比较了不同的工作方案,从系统性能、开发成本以及技术难度等角度分析了各种方案的优缺点,并选择了其中性价比最优的实施方案,从而培养了学生的系统工程意识。项目教学是以学生为主体的学习过程,学生通过自主完成项目,体验明确任务获取信息、制定计划、做出决定、实施计划、检查控制、评定反馈等完成工作行动的完整过程,掌握了与从业相关的职业技能,培养了学习能力和学习习惯,发展了综合解决问题的能力。
参考文献
[1]马玉玲.项目教学在PLC课程中的应用[J].中国职业技术教育.2006年第10期.
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。
关键词: 变频调速;PLC;电机;项目化;教学研究
中图分类号:G424 文献标识码:A 文章编号:1009-3044(2015)06-0168-02
PLC控制交流变频调速技术在工业中之所以得到广泛的应用,是由于其能够实现电机的实时转速远程控制,对自动化设备进行智能控制。主要原理为传感器和继电器将采集监控电磁阀、电机、变频器等有关的各类对象的信息输送到PLC。PLC对输入信息进行处理,并综合高速采集器所获得的信息,进一步对控制监控对象进行反馈,并输送到上一级过程监控机。同时监控机(上位机)的向PLC发出控制指令,PLC通过对输入和操作指令的分析、判断,进行综合处理,输出控制信号,以完成对变频调速系统的控制工作。实现监控机对监控对象的实际控制。整个控制原理和过程在机电一体化专业中都是学习和掌握的重点内容和技能。
因此,职业院校根据工业需求相继开设了《传感器与检测技术》、《可编程控制原理与应用》、《变频器原理及应用》等相关课程,以适应现代生产发展,而各门课程的相对来说具有涉及面窄,通用性差的特点,只针对自己课程特点开设的相关小试验,无法满足现代生产环境对综合人才的需求。
目前职业教育教学一直在推行教学改革,但是很难突破原有的课程体系,大部分仍是讲授法和实验验证法等传统教学法,学生学习目标不够明确,不清楚学习内容与未来工作之间的关系,学习积极性不高。使得高职中现行变频技术的应用和PLC技术的教学研究情况可概括为:
1)教学内容和实践教学结合不够紧密,学生学习没有目的性,加上学生的基础差,学习态度散漫,自主性差。最终是老师教老师的,学生做学生的。实验时茫然,不知所措,只等老师示范,学生进行模仿,任务式的完成报告了事,完全没有自己的思路和创新,记忆不深,效果很差。
2)教学内容和岗位需要不能密切联系,导致教学内容过多而没有典型实际任务的依托,教学时间不能有效利用,导致人才供需脱节。
基于以上教学过程中存在的问题,结合目前市场需求的人才特点,本课题分析PLC、变频器、传感器、触摸屏等课程的特点和之间的联系,将其依照典型的工作任务将其有机结合在一起,构建PLC控制电机变频调试试验项目,将教学内容进行整合,重新设计,不仅将教学内容融入典型的工作任务中,让学生明白学什么、怎么学、如何用。而且也让学生学会如何利用PLC控制变频调速系统的技术,同时提高了学生的学习自主性,培养良好的职业素质。尽可能模拟现代生产环境,结合生产技术、生产器件,进而培养具备一定应用、设计能力的多方位人才,以适应社会需求。
课程具体联系如图1所示:
1 构建以工作过程为导向的教学情境
总体思路是以岗位能力为导向、注重工作过程和开发设计过程、多方面能力并重。
本教学领域开发和研究不是对原有课程体系运行的否定,而是在原有的基础上,借鉴了中德诺浩先进的教育经验,重新制订教学计划和改变课程开发理念,如图2所示。推陈出新,开发满足社会需求和适应我国高职学生发展的课程。
根据对企业的广泛调研,了解企业所涉及变频调速系统控制技术的应用情况及其工作任务和工作流程,分析企业的人才需求,通过赴新加坡南洋理工学院进修,学习国外先进的职业教育教学理念,也对中德诺浩项目化教学方法的研究和学习,逐步形成了以行动为导向,基于工作过程的教学模式改革理念,并对课程的设计和教学方法实施进行改革。以工作过程为导向,以工作任务为载体,设计模块结构。根据课程的教学能力目标以及学生的认知规律,将变频技术和PLC应用技术、传感器等课程的内容进行整合,改为PLC控制变频调速系统的教学领域,并设计为五个教学任务,每个教学任务中又分为具体的项目,逐步训练学生学会操作变频器和PLC的编程方法及其连接控制等技术,综合应用PLC控制变频器完成电机或机床的运行,在完成任务的同时,学会技能,提高能力。
五个教学情境如下表1所示。
通过教学资源的整合,首先,在学习内容的开发与编排上突破了学科体系的界限,让学生通过在接近企业工作环境中完成过程训练,掌握知识和技能,从而满足企业和劳动力市场的需求;其次,以工作过程导向的课程开发模式已在我院实践教学中取得了成效,也在社会上得以应用和推广,这种重构课程体系的方法,是一种创新,具有革命性的意义。
2 设计符合学生特点教学实施方案
在教学设计上,实现以学生为中心,以项目为中心,将学习内容糅合到工作任务中完成学习,以完成工作任务为目标,以工作过程为导向,以企业工作组织形式(小组)为团队,在自主学习中完成指定的任务,每个项目教学实施采用六步教学法,计划―决策―实施―检查―评价。让学生清晰地了解学什么、怎么学、如何用。
3 改课程考核为过程考核,综合考核专业技能和职业素养
成绩评定是教学过程中的一个重要环节,也是督促学生学习的重要手段。该教学领域的考评方法如表2所示。
通过这种多元的考核方式,激发了学会的学习兴趣,与而有效地提高了学习积极性。
综上所述,本次教学改革具有以下几点意义:
1)构建以工作为导向,工作任务为教学载体的教学项目,最终形成PLC控制变频调速系统技术教学领域的项目化教程,并应用于教学实施中。
通过企业调研和先进教学方法的学习,设计教学项目,使得理论知识恰当的融入实际任务中。让学生的完成任务的过程中,掌握技能的同时,提高学习能力和社会实践能力。也为教师提供教学资源,便于课程教学的实施。
2)以学生为中心,在完成项目的过程中实施教、学、做。
采用项目教学法,项目实施过程中采用六步教学法,计划―决策―实施―检查―评价,使学生学会工作,在提高职业技能的同时,提高学生的综合职业素质。
3)改革课程考核方式,突出课程考核,综合考核专业技能和职业素养。
在教学实施过程中,由专业能力考核、知识目标考核、方法能力考核、社会能力考核等部分组成,并制定相应的详细的考核及评分标准,在考核项目中,为训练学生的方法能力和社会实践能力,设置了工作任务计划制定、组织分工、资料收集、工具使用、成果展示、交流合作、安全意识、环境意识等评分项目,训练学生的综合素质。
参考文献:
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[2] 蔡炯炯.葛慧明.《变频器应用于维修》课程设计研究与实践[J].职业教育研究,2012(7).
[3] 吕汀.变频技术原理与应用[M].北京:机械工业出版社,2012.
[4] 王新宇.PLC应用技术项目化教程[M].北京:机械工业出版社,2013.
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:
【关键词】项目教学法;角色扮演法;PLC交通灯控制
一、前言
《电气控制与PLC技术应用》是大、中专院校机电、电气自动化专业的一门重要专业课程,课程目标旨在建立完整、系统的电气控制自动化理念,使学生掌握PLC技术的基本原理、结构、编程方法等基本技能,继后能够设计和制作简易的PLC自动控制系统。课程以工作台的自动往返系统、大小球分拣系统、交通灯控制系统等项目作为教学,让学生在学中做,做中学,教学质量有了提高。在校企合作、企业调研以后,项目教学的不足也慢慢得以呈现。企业不同岗位的设置,学生上岗后很难进入角色,知识面也是广而不精,面对这样的局面,利用角色扮演还原实际情境,结合项目教学,体现学生主体性,提高了课堂教学的实效性。以一课为例阐述角色扮演法与项目教学的结合运用。
二、教学过程设计
“PLC交通灯教学项目”是《电气控制与PLC技术应用》课程中的一个学习案例,首先将教材的内容进行分析,创造符合该项目的虚拟企业情境。PLC交通灯控制系统需要进行四个岗位上的设计,系统分析师、程序设计师、电路分析师、说明师,每个岗位有自己独立的任务。系统分析师主要对要求设计的项目进行系统的分析,将整个系统搭建起来;程序设计师在阅读系统分析师的构建及要求后,针对性的确定输入输出端口并进行程序设计;电路分析师进行实际电路设计,而说明师将全程参与指导,并于最后进行系统使用说明书的编写。下面将具体的任务分配到各个人员。
(一)角色扮演的情境创设
根据企业及市场调研,将教材中的知识点进行归纳并融入到本项目中。PLC交通灯控制项目是《电气控制与PLC技术应用》课程教学中比较具有代表性的项目,学生已经掌握了电气控制的基本原理、PLC结构和控制系统组成、基本编程的方法和技巧。教学知识点也主要偏重于PLC控制系统的构建、控制程序的编写、实际电路连接调试以及说明书的编写等方面,依据知识点创设情境。
某工程部承接一十字路通灯建设,其交通指挥信号灯的布置如图1所示:东南西北四个方向分别设有红、黄、绿三盏信号灯,开关S用于交通灯的总体控制,拨动启动开关S,信号灯处于on状态,信号灯系统开始周而复始的循环工作,拨动启动开关S到off状态,信号灯熄灭。变换规则:东西方向红灯首先亮25秒,期间南北方向绿灯亮20秒,后闪烁3秒灭;接着南北方向黄灯亮2秒。完成半个循环后,再转换成南北方向红灯亮,持续时间25秒,期间东西方向绿灯亮20秒,后闪烁3秒灭,接着东西方向黄灯亮2秒,完成一个周期,进入下一个循环。
图1 交通灯控制示意图
将项目要求知识点进行剖析,可以基本分为以下几个方面的工作任务,依据岗位功能分配不同的任务,如表1所示:
表1 工作任务及岗位配置
岗位配置 工作任务
系统分析师 任务一 交通灯PLC控制系统的基本组成框架;
任务二 PLC选型;
任务三 PLC输出输出接口功能确定;
任务四 时序图的分析。
程序设计师 任务一 依据系统分析师要求选定和分配PLC输入输出接口;
任务二 编写交通灯控制梯形图;
任务三 交通灯控制程序的调试和确认。
电路分析师 任务一 依据系统分析师要求选定电路元器件;
任务二 交通灯控制电路的分析;
任务三 控制电路的实际连接和调试。
说明师 任务一 依据前三者的内容进行说明书的撰写;
任务二 解释控制原理和操作方法。
(二)角色扮演的过程实施
在基本情境创设以后,教师采用情境引入、学习观察、对位模仿三步进行教学。首先情境引入,教师介绍PLC行业中控制系统设计流程,并引入扮演角色;分析角色类型和任务后,学生按组分别确立自己的角色,学习工作任务;待学生完成任务后,按组进行角色扮演汇报,如表2所示:
表2 角色扮演过程
教师引导 岗位扮演 扮演方式 组员划分
1、工程部将项目交付团队;
2、项目要求说明;
3、进行项目评审; 1、系统分析师对整体设计进行汇报;
2、程序分析师对程序编写进行演示说明;
3、电路分析师对电路进行连接和调试。
4、说明师进行详细原理说明。 1、分组后进行单组汇报;
2、单组汇报时,其他小组成员扮演企业专家评审;
3、单组汇报完毕后,其他小组成员可针对性提问。 4人一组,分配不同岗位。
在整个实施过程中,教师主要引导学生运用课程知识和技能为角色服务,组织学生尽快融入角色,分配角色任务,让学生更加积极和主动。学生学习观察期间,教师要根据各组不同的进度进行时间上的安排,协助每组完成任务后进行小的点评,这样角色扮演的效果更佳。
(三)角色扮演的评价反馈
在教学过程完成后,教师以组内评分,组间互评,教师评价的模式进行效果评价,针对于不同的内容按比例进行赋分,根据评分的结果可以更实时的反馈,让学生更好的明确需要加强的地方。
表3 评分标准
评定层次 评定内容 赋分 评定等级
组内评分 组员工作态度 20 90~100:优秀
70~90:
良好
70以下:不合格
工作实施的努力程度 10
知识运用综合程度 10
组间互评 团队协作能力 10
知识的综合运用程度和工作态度 10
意见的汲取 10
教师评价 设计方案的合理性和创造性 10
方案完成的质量 20
三、结语
项目教学在高职教育中已较为成熟,教师引导、学生主导性也得以增强,但在学生岗位适应能力培养方面还存在局限性,加入角色扮演法融入到项目教学后,将更好的培养学生积极性和适应性,但现在工科方面角色扮演法的利用还不成熟,有待进一步探讨和完善。
参考文献:
[1]周娟仙,冯燕,徐元智.角色扮演法在培养护生职业素养中的应用[J].卫生职业教育,2008.
[2]许晓岚.职教课堂角色扮演教学法的应用及思考[J].长春教育学院学报,2012(124).
关键词 教学做一体化 教学改革 教学项目
中图分类号:G424 文献标识码:A
1 教学改革的必要性分析
1.1 改革前理论教学的弊端
电气控制与PLC理论教学方面存在的主要弊端是教学内容抽象,教学方法单一,理论教学与实践教学相分离。教师在课堂中理论讲授,逐步深入,学生相关电路知识掌握不牢,且不少学生学习自觉性、能动性差,在面对理论教学时,学生觉得枯燥乏味,不能有效掌握,进而产生厌学情绪。造成单独进行实践教学时,理论知识掌握不牢,不能做到“理论实践相结合”,对所学知识完全不知其所以然,更遑论自我学习、自主创新,因此教学效果较差。
1.2 改革前实践教学的不足
(1)教学主体认识不清。改革前的实践教学中,教师根据实践教学大纲和实习指导书,按照程序与步骤,教授学生实验,学生在教师的演示下,被动地进行机械的模仿。这就使起主导作用的教师反而成为教学的主体,学生弱化为实践教学中的配角。降低了他们的学习兴趣以及实践技能的掌握。(2)实践教学考核方式的问题。该课程的实践教学内容比重较大,对学生的技能掌握要求高。但以往在实践教学考核方法上,指导教师只通过学生运行结果的情况,主观地给予评分,无法客观细致地对学生的实践操作过程进行考核。
2 教学改革原则与总体思路
据专业人才培养方案,在实施电气控制与PLC课程的教学改革时,主要基于以下几个原则:(1)由理论性向应用性发展。在淡化复杂理论的同时,将基本理论与生产实践紧密结合,突出理论的运用。(2)由单一性向综合性发展。要求学生能综合运用电工技术、电机拖动、电气控制、PLC等知识解决相关实际问题。(3)进一步将理论教学由课堂及实验延伸。把课堂放到实验实训室、车间,教师简单讲授完教学项目的基本理论知识点后,学生根据项目要求进行分析、设计、安装与调试。(4)进一步提高方法、手段的先进性。充分利用现有网络平台和多媒体等先进的教学手段和设备,综合运用各种专业软件,提高学生学习自主性。
教学内容中突出基本理论的掌握以及实际问题的分析、解决,另外还与维修电工中级证的考证内容相贯通;教学模式改革体现在实际教学上采用项目式理论实践一体化教学,通过提出工程实例项目串讲相关知识技能训练项目考核拓展项目之外有关知识点项目总结等环节组织教学,拉近理论与应用的距离,也有利于拓展学生的创新思路。
教学方法与手段改革:创建“教、学、做”一体化教室,配备专用实训仪器设备、投影仪、教学电脑和专业软件,边讲边练,学练结合,全程采用多媒体手段和电子课件一体化教学,通过启发式、案例式、讨论式等多种教学方法,将枯燥的理论学习形象化、直观化,提高学生的学习兴趣及效果。
采用细致量化的全程课程考核方式,提升自主学习的积极性。此外,把维修电工职业资格证书的考证与课程的教学有机结合在一起,提高学生考证通过率。
3 教学改革的具体举措
3.1 教学思想的转变
建立以学生为主体,教师为主导的教学思想。主体是教学的中心,主导必须围绕中心工作。因此,在实际的教学中,教师加强自身的能力建设下,强调学生的重要性,把更多的课堂时间留给学生进行操作及解答。
3.2 教学内容与体系的重构
教学内容与教学效果的好坏密切相关,据教育部的指导意见,高职高专教学要兼顾理论和实践,整合、调整教学内容。理论教学坚持以“够用、适用”原则,突出重点,分散课程难点。实践教学不局限于实习指导书的内容,根据教学需要引入生产实践的实验项目。整合本课程内容体系为12个具体的实训项目,以项目为核心,把理论融入项目中使教学做一体。
3.3 教学方法、手段的更新
依据生产过程的工厂电气控制情况,选定典型任务构成教学项目,这样达到工学结合的“教、学、做”一体的教学新模式。积极组织学生参与社会实践,到企业参观实习,创设课堂教学与工厂学习相互融合的教学环境。在教学实施过程中,引入职业资格考证制度,将与中高级维修电工联系紧密的教学内容用“以证代考”的形式实施教学。积极利用开放时间,并以国家与省高职高专技能大赛为契机,让学生多学多练,拓展课本之外的知识,提高动手与创新能力。
3.4 实施全程化、多元化的课程考核方法
制定了完善且便于操作的课程考核标准及与实施细则,注重过程考核,构建上课出勤、课堂提问、实结报告、理论考核、实践技能考核等多元化的电气控制与PLC课程考核评价体系,并依据各部分权重的不同合成最终成绩。
4 教学改革的成效与存在的问题
首先,这种“项目式理论实践一体化”的教学模式,凸显了学生在教学中的主体地位。传统教学模式下,多由教师在课堂上“唱独角戏”,学生被动“收听”。但在“教学做一体化”教学时,在项目的提出与分析、简单理论介绍中由教师引导与讲解,其他时间留给学生进行技能训练以及自我拓展学习。提升了学生学习的积极性、自主性以及创造性。
其次,以学习小组形式参与课堂学习,培养了学生合作意识,增强了荣誉感。在现代电气控制系统的设计、安装、调试等环节需要大家通力协作完成,从客观上要求工技人员具备良好的团队合作意识。因此,在课前每班根据学生学习层次、学习态度的差异,以2~3人为一个学习小组。在实际技能训练时,强调相互配合,规定考核标准,取得很好的效果。
最后,教学模式的改革,促进了教师的自身水平。在设计教学时,不仅要求教师全面掌握课程内容,还要站在课程总体架构的高度,结合高职学生的自身特点、学习特征,综合考虑。由于强调动手操作与自我拓展学习,使学生在理论与实践中会碰到各种问题,这也要求教师不能仅局限于课本,照本宣科,还要加强自己专业知识的广度与深度,具备“双师”资格,这样才能在课堂上游刃有余、驾轻就熟地解决学生提出的问题。
当然“项目式理论实践一体化”教学模式改革,在实施中暴露出一些问题。如,“教学做一体化”教学对学校的实验设备的配置有较高的要求;部分学生因监管不到位存在蒙混过关现象;教学项目检查、考核耗时多,影响了课程的进度。
参考文献
[1] 任魏娟.职业教育项目教学法研究.华东师范大学,2011.