机电一体化课程设计案例精选(九篇)

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第1篇：机电一体化课程设计案例范文

关键词：机电一体化 CAD/CAM 高职 课程设计

CAD/CAM技术课程是机电一体化专业的核心课程之一。通过该门课程的学习，学生能够掌握CAD/CAM应用于机械零件构建模型、装配以及工程图设计、数控加工技术等知识以及提高操作运用能力。

一、课程教学内容存在的问题

CAD/CAM技术课程的内容包括CAD以及CAM两大部分，在实际教学中，容易出现以下问题。第一，课程的内容不容易安排。CAD/CAM技术课程的内容比较多，但教学时间有限。为此，课程内容安排要根据机电一体化课程目标选择所需功能模块讲解。第二，课程的实训环节比较多，比如机械零件模型的建立、工程图设计以及计算机辅助加工等，一般安排在机房中完成，而数控铣程序实施以及验收则在数控加工实训室等加工中心完成，这些教学内容难以在一体化教学中安排组织教学。

二、课程目标的制定

1.专业能力目标

CAD/CAM技术课程专业能力目标主要为：具备对复杂零件的结构模型构建能力;熟练掌握工程制图能力;具有简易机械产品设计能力;具有应用CAD/CAM软件加工仿真能力。

2.关键能力目标

CAD/CAM技术课程专业能力目标主要为：获取信息的能力，即能够从复杂的产品设计任务中得到关键性信息;独立学习的能力，即学生不仅能够独立学习理论知识，掌握技术手段，而且还能独立设计工程图且完成操作;解决问题的能力，即学生能够独立分析问题与解决问题。

3.职业素质目标

CAD/CAM技术课程专业能力目标主要为：吃苦耐劳的精神，培养学生踏实负责与吃苦耐劳的精神，一丝不苟地完成工作任务;人际交往的能力，特别要培养学生书面表达能力以及口头表达能力;团队合作精神，提高学生的职业道德修养，培养学生具有团队合作精神以及组织协调能力。

三、课程内容的设计

CAD/CAM课程应用领域比较广泛，可以应用于零件建模、机械装配、模具、数控加工等。根据机电一体化专业特点，很有必要对CAD/CAM课程内容进行重新建构。

1.零件设计

零件设计的内容安排草图设计、零件建模、零件装配、工程图设计、仿真等模块。这些教学内容基本上是课程基础性知识，对后续学习奠定了基础。在讲授这些知识时，建议选择项目教学法，具体教学项目作为载体展开教学。

2.数控加工设计

数控加工设计学习内容包括CAD/CAM软件应用于数控加工操作、数控技术下控制铣削加工操作、电加工操作等。

3.模具设计

模具设计内容包括CAD/CAM软件应用于模具设计，如注塑模设计、冲压模设计等。

四、课程设计的思路

对于高职机电一体化技术专业学生而言，在安排零件设计部分内容时，可以选择草图设计、支座设计、机座设计、标准件及常用件设计等13个项目。

数控加工设计，建议安排两个左右与企业实践密切相关的案例展开教学，通过实例，使学生掌握CAM软件辅助平面铣、固定轴轮廓等加工。笔者在教学中，曾经以吸尘器为例，安排了风量调节阀前后模加工以及网筒底盖前后模加工四个学习项目。

安排课程教学内容时要注意理论与实践并重，以“工学结合”要求安排教学内容。可以充分利用工作流程方法开发课程，使校内学习紧密结合企业实际工作。另外，课程学习中，要明确培养学生的职业能力要求，将专业知识融入工程实践应用，确实提高学生的实践应用能力。

五、课程方案的确定

根据机电一体化专业培养目标的要求，笔者建议CAD/CAM技术课程的整体方案如下：按照常见或者常用零件作为分类标准，从每类零件中选择典型零件为例，要求完成零件的三维模型的构建以及工程图设计;以常见机构为分类标准，选择典型机构，要求完成机构装配以及仿真设计;以生产企业真实产品为例，要求学生完成完整的零件数控加工。通过这些内容的学习，学生能够掌握CAD/CAM技术应用的职业能力。

六、小结

CAD/CAM技术课程改革应该依据高职教育规律，基于项目教学法以及工学结合法要求展开改革，使课程理论教学从知识体系转变成能力体系。课程教学内容的安排要以具体工作任务贯穿全过程，推进一体化教学改革的不断深入。

参考文献：

[1]乔东平，李浩，罗国富，马军.机械CAD/CAM技术课程教学改革与创新探讨[J].河南科技，2013（7）.

第2篇：机电一体化课程设计案例范文

一、引言

《机电一体化系统设计》课程可以使学生建立机电产品的一体化设计思想，把电子技术、传感器技术，自动控制技术、计算机技术和机械技术有机地结合起来，并且能运用所学知识对机电一体化产品进行分析或设计，使学生具备解决生产过程中机电设备的运行、管理、维护和改造等实际问题的初步能力。这门课程既涉及理论知识的学习，又强调学生的实际动手能力，因此非常适合运用案例教学法。通过设计合适的教学案例及实训教学装置来引导学生自主探索、分析、理解案例中所包含的多学科问题和相关技术，采取即学即用、理论与实践无缝对接的教学方法，掌握案例中的科学知识和分析解决问题的工程实践能力，形成一个为解决问题学习，带着任务探索实践的学习氛围，最终达到教学目标。学生通过自导引小车案例，完成从机械本体设计、装配、电控系统搭建、程序框图及程序代码编写的全部过程，培养学生设计、调试及研发的能力，提高学生解决工程实践问题的能力。

二、自导引小车案例教学内容设置

1.理论教学内容。自导引小车是工业生产中得到广泛应用的典型车间自动设备，此系统从单片机控制系统硬件及运动轨迹算法、软件编程等方面锻炼学生的实际应用能力。自导引小车理论教学内容包括：介绍自导引小车简介及应用场合；自导引小车的工作原理；导引方式分类；路径规划；单片机控制系统；直流电机脉宽调速知识及实现方法；轨迹识别传感器原理及应用；双电机驱动行驶系统策略分析；Keil C单片机软件编程及调试。讲授时与案例相关的内容重点讲解，将已经学过的分散知识融合到一个案例，让学生体会到所学知识之间联系，对机电一体化的五大组成部分有更加明确的认识，掌握该实际工程应用中所涉及的内容和设计方法，实现系统地运用所学知识指导实际工程的目的。

2.工程实训内容。自导引小车案例实际操作环节为4周时间。在这4周中，首先完成机械结构设计；利用Proteus进行自导引小车控制系统硬件原理图设计和软件仿真；进行自导引小车运动轨迹设计；在采购来的电子元件和自制的一些零部件的基础上，组装自制自导引小车模型和搭建电路板实物；利用Keil C编程软件进行控制系统软件程序开发；自导引小车设备循迹、调试、运行等主要环节。（1）自导引小车机械系统设计，包括传动系统、转向系统。要求：自导引小车模型载重50kg。（2）自导引小车控制系统设计。主要电气元件包括：AT89C系列单片机、直流电机、直流电机驱动器、循迹元件、避障元件等外围芯片。（3）控制系统软件程序开发。要求实现按照预设轨迹运动并能实现调速。（4）自导引小车系统调试。上述四部分内容基本控制在每周完成一项内容，各项任务完成之后，总结并整理相关资料。

三、案例实施过程中注意事项

案例教学的目标是否实现，主要依赖两方面：（1）教师指导作用的实现；（2）学生自身重视程度。鉴于上述两点，笔者认为在进行自导引小车案例教学过程中，需要注意以下几方面的内容。

1.充分了解学生的动向。这个案例学生积极性比较高，但是忽略控制知识要求较高，机械结构也要兼顾的特点。教师要了解并根据这情况，从内容设置上要强调机械部分的重要性，在控制电路原理上要多提高，不能只满足小车能跑起来的外在现象，对于深层次的理论知识也要掌握，这样才算真正学懂单片机控制的机电一体化系统。

2.充分发挥学生之间的带动作用。在案例实施过程中，教师每天到场进行指导。但是大部分时间学生之间的交流更方便，学生在遇到各种各样的问题，学生之间互相切磋问询更能提高学习的效率和兴趣。出现共性问题时，教师要进行指导。学生还自发建立了QQ群，有问题都可以在群里商量讨论，教师也可以参与到其中。学生在整个案例实施过程中，教师和学生、学生和学生的互动交流，把主动权交给学生。

3.严格把关考核环节。这一案例教学是在本科生教育中应用的，学生人数较多，鉴于案例实训资源有限，学生分组进行，一组学生共用一套实训设备，共同完成整个设计任务。因此，教师要严把考核环节，在案例实施过程中，通过平时考勤、观察，最后，了解每个学生学习动手情况，根据学生承担的任务内容进行答辩提问，以杜绝学生没有认真参与现象的出现。最终目的是要让选择这一案例的每个学生都能有所收获。

四、自导引小车案例考核方法

由于教学分理论与实践两个部分内容，因此考核方式将分为笔试试卷和工程实训两个部分。其中，笔试考核部分，本案例理论知识考核占《机电一体化系统设计》试卷总分数的20%；工程实训部分分组完成，每组需要完成以下内容：（1）案例设计说明书1份；（2）机械结构三维模型图1张（电子版），二维设计装配图1张及主要零件图；（3）电气系统原理图1张；（4）程序框图及程序清单；（5）演示视频。每项内容占20分，工程实训总分数为100分。最后以小组为单位进行答辩，以设备能够调试运行为通过主要指标，同时对每个人对设备的总体方案和主要内容进行陈述，对其负责的部分内容进行答辩询问，回答问题完整且正确才算通过。这个可以督促每个人认真训练，达到培养其工程实践能力的目的。

五、案例教学实施效果分析

案例教学在机械2012级、2013级机电方向本科生中进行，《机电一体化系统设计》课程共40学时理论教学，共讲述5个案例，该案例占6个学时。教师通过积极备课，完善自导引小车案例教学内容。理论教学多以图片和视频形式展示给学生，让学生有更直观的感性认识，提高学生的兴趣和注意力。从实践效果看，效果比以往单纯文字讲述要好很多。自导引小车案例工程实训共有20名学生选择该案例。20名?W生分成4组，每一组都动手装配调试一套自导引小车设计和工程实训过程，每一组的设计方案要求和参数不一样，小车所行走的轨迹不一样，最后提交要求的全部资料。通过对本次工程实训教学实施过程的观察和思考，结合学生的实际实施情况和最后答辩考核情况，效果分析如下。

1.对于自导引小车机械系统设计任务，实训装置是小车模型，机械结构较简单，要求学生根据工厂使用的自导引小车，增加机械结构的强度进行结构设计计算，进行三维图、二维图、零件图的绘制。该环节主要训练学生机械结构设计、计算校核关键部件以及?C械制图能力。由于学生进行过机械设计课程设计，对于机械图具有较好的基础，比较容易完成。主要是要学习三维软件的使用。同学们根据未来各自希望从事的专业，选取了不同的三维软件来进行制图。

2.对于电气控制系统设计任务。学生们对实际电气控制系统和电气元件了解有限，前续课程缺乏电气控制系统的课程设计，学生通过自学所用开发软件Proteus和编程软件Keil C，掌握了实际工程中电路原理图设计，增强了学生自主学习的意识和能力。通过硬件电路图的实物实现环节训练了学生线路板的印刷、实物连线及硬件系统检测能力。从效果来看，学生们在实训过程中掌握了控制系统硬件原理图及其电气元件，了解了实际工程中的接线方法，加深了对机电一体化控制系统的认识，培养了他们运用已学知识理论与实际的结合解决工程实际问题的实践能力。

第3篇：机电一体化课程设计案例范文

①教学内容改革的指导思想。改革理论课堂内容教学以灌输知识为主、实验教学内容以验证/简单设计为主的弊端，在实际中把握“立足测控专业基础、紧跟测控技术发展前沿”的思想，以点带面，加强教学内容及方法的改革，从以往单一的传授知识为主过渡到教学内容上知识、能力与思维培养的并重，立足于调动学生主观能动性，变学生“要我学”为“我要学”，把学生从应试学习中解放出来，全面激发学生的潜能。②教学内容改革的具体做法。选用及编写合适的教材，制作相应的课件，强调工程应用实例的分析。根据实际需求，对课本内容进行整合、优化，满足理论知识够用、强调工程实践教学。据此将机电一体化原理课程分成三个模块：机械传动设计、伺服驱动（三大电机）部分、机电系统实现（软件、硬件设计），根据各专业毕业生工作实际对三个模块的课时、上机次数、作业量等进行分配。

2教学方法与教学手段改革

2.1教学方法改革①教学方法灵活多样。采用传统教学与现代教学方法相结合的形式，从单一的课堂授课模式转变为课堂讲授辅以图片、录像、投影、课件、实验等灵活多样的多位一体的新型教学模式，加强理论知识与实践相结合，使学生能更直观、更形象地掌握知识，加深对机电一体化原理书本理论知识的理解与运用。②现代教育技术的运用。合理利用多媒体给学生上课，为了形象化的让学生更易接受所学理论知识，课堂上还要穿插些图片、幻灯片等。根据专业实验课的特点，理论部分略讲，主要讲操作中的注意事项，这样留出充分的时间让学生动手操作；除此外，还要安排自组装实验，培养同学们的动手兴趣及能力。③创新性教学。将课堂教学与实践锻炼相结合，在教学过程中涉及到实际工程应用的课程内容，布置学生在课外时间进行实训，并对实训成果进行评比，提高学生的动手能力和创新能力。④师生互动教学。教师授课中，善于提出问题，学生可进行讨论或争论，提出解决方案，教师适时引导，使学生从中领会教师思路，学会分析解决问题的能力。这种方法体现了以学生为主体的教育理念。

2.2教学手段改革①组织老师进行本课程网络化建设，充分利用网络教学手段，将本课程的教学课程和习题集等资源逐步公开在校园网上，学生在课外可自主下载学习。②在教学内容上侧重应用，对于基本理论部分要少而精，多结合实例进行教学，并在教学过程中补充学科前沿内容，拓展学生的知识面，加强学生的工程应用能力的培养。③进一步充实多媒体课件的内容，并进一步制作网络教学课程，网上系统库，网上答疑辅导信息平台等多种手段，弥补课件教学的不足之处。④加强实践性教学环境的建设，完善课程设计的内容，开设设计性实验、开放性实验，让学生自主构建简单的机电一体化系统，培养学生动手能力和独立思考问题、分析问题、解决问题的能力。

3优化教学资源，建设高水平教材

3.1教学资源优化。①理论教学资源的优化。a协调整合校内外资源，加强机电一体化原理课程的习题、试题库及网络资源建设；b邀请国内外一流的专家学者，开设基于多学科交叉产生创新意识的机电系统设计方面的系列讲座。②重新整合实践教学资源。a设计采用MATLAB、LabView等软件组成综合实验平台，在其上做相关机电一体化系统的仿真、验证实验；设计综合性、设计性及开放性实验并编写相应的程序和调试。b将科学研究积累的资源进一步转化为提升以本科教育为核心的人才培养质量的平台，构建不同层次的开发、测试、控制平台；c把握学科发展动态，分层次、有重点、创特色地开展普及性和专题性工程实践与科技创新活动，培养学生分析、解决问题的能力和技巧，提升学生综合性、创新性思维能力。

3.2教材建设。①设立专项配套资金，鼓励教师从教学、科研成果中提炼素材；②提高认识，加强领导，定期研究教材建设工作；③组织高学术水平一线教师与相关企业高水平专家一起，编写以传授机电控制原理、知识为主，辅以培养思维、启迪智慧模块的，能培养创新思维人才的优秀教材辅助学习材料。

4成绩评价方式和课程评价体系改革

采用考试、实验、大作业并重的方式改进成绩评价方式，建成并完善以提高学生工程实践能力为指标的课程评价体系，设计综合成绩评价体系，并进行模拟考核加以改进。可采用考试、实验、大作业并重的考核方式，结合教师的科研项目，提出一个关于机电一体化系统设计的大作业。对授课教师授课效果的评价，既注重知识的获取更注重学生工程能力的提高。

5课程建设体系的主要特色及效果

第4篇：机电一体化课程设计案例范文

【关键词】校本教材 教学模式 教学方法与手段 教学场所 特色

【中图分类号】G71 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2013）11-0244-01

本课程主要培养学生掌握零件测量和产品检测的专业技能，同时养成“一丝不苟、精益求精”的职业素养，为机械加工、数控加工、模具加工等打下扎实的测量基础。根据人力资源和社会保障部《关于做好技工院校一体化课程教学改革试验工作的通知》（人社职司便函〔2010〕48号）等关于一体化课程改革的文件精神，推动一体化课程改革是职业教育课程改革的发展方向和目标。

一、整合传统课程体系，积极开发一体化校本教材

根据对模具制造、机电一体化、数控加工等专业相应行业、企业岗位分析的基础上，运用工作分析和教学分析的方法，遵循技术型、技能型人才职业能力形成的规律，着眼于学生知识、技能和情感态度的培养以及专业能力、方法能力、社会能力的形成，按照职业实践的逻辑顺序，构建以能力为本位、以职业实践为主线、以项目课程为主体的模块化专业课程体系。《测量技术》校本教材根据实际需要，打破传统的教材体系将专业基础理论内容与工作岗位技能有机整合，将传统的《机械制图》、《公差配合与测量技术》以及《钳工工艺与技能训练》中量具、精密量仪的使用等学科知识进行整合，进而形成新的一体化专业课程教材。该教材具有以下鲜明的职业特色：一是以工作岗位为依据，构建教材体系。二是以工作任务为线索，组织教材内容。三是以典型产品为载体，反映行业的发展。同时，结合课程交叉性强、实践性强、综合应用性强等特点，除课程内实验外，以开放实验的形式开设综合实验，并借助教师丰富的工程背景，在课堂教学、课程设计、生产实习、毕业设计等各环节，强化理论与实践的结合，特别在指导课程设计和毕业设计过程中，突出结构设计与精度设计的结合，将精度设计理论与方法应用于实际工程设计中，大大提高了学生的实际应用能力。

二、积极探索一体化教学模式

一体化教学，我们可以简单的理解为将理论教学与实习教学融为一体。其内涵主要是打破传统的学科体系和教学模式，根据职业教育培养目标的要求来重新整合教学资源，体现能力本位的特点，从而逐步实现从以教师为中心如何“教给”学生，向以学生为中心如何“教会”学生转变；从以教材为中心向以教学大纲和培养目标为中心转变；从以课堂理论讲解为中心向以技能训练为中心转变；从任务与职业能力分析出发，变书本知识的传授为职业能力的培养和综合素质的提高。以工作过程为导向，以情景教学为基础，用工作任务来组织教学，使学生在学习中能融会贯通，学以致用，提高学生解决实际问题的能力。教学计划体现以职业岗位为中心，构建以就业为导向、能力为本位的教学体系，知识点以“必需、够用、实用”为原则，实践教学不再根据理论教学需要进行，而是将教学以教师、课堂、教材为中心变为以学生、现场、任务“教、学、做合一”为中心。教学过程中，以掌握零件测量和产品检测的专业技能为载体，把公差配合基本知识、最新国家标准、通用量具和测量仪器的基本原理和使用方法相结合，融“教、学、做”为一体。每课题教学过程实施时，要求教师与学生互动共同完成教学任务，教师在教中做，学生在学中做，边做边教，边做边学。充分运用图、文、视频等多媒体技术，为学生营造一个和谐、自主的学习环境。

三、创新教学方法、教学手段

根据测量课程理论的抽象性，本课程主要采用案例教学法，八个教学项目均以典型零件和模具零件为载体，编制典型教学案例，让学生在案例中学，在案例中做，注重“学”与“做”的互动，实现学做交替。理论联系实际，按照多元智能理论，边学边做的案例教学法，极大地提高了学生的学习兴趣，使学生主体作用和创新意识得到很好的发挥，教学效果好。

积极探索新的教学方法，除采用案例教学法外，还积极推行情境教学法（营造企业工作情境的氛围）、体验式教学（设置企业情境――测量活动――体验――感悟）、师徒式教学法、任务分析法、分组讨论法、启发式教学法等，达到教师与学生的双向互动，引导学生主动思考，培养学生的质疑精神。在整个教学过程中，教师示范和学生分组操作训练互动，学生提问与教师解答、指导有机结合，提高了学生学习兴趣。教师从课程单纯的实施者转换为既是实施者，更是开发者、建设者。例如在讲授尺寸公差、形位公差选择等实践性较强的课程内容之前，给学生布置活塞、减速箱典型零部件等，进行相关内容准备，学生课下通过查阅资料、类比分析、讨论等多种方法，完成实例的精度设计，课堂教学结合ppt、视频等教学手段进行讲授，让学生充分发表意见，大大提高了学生学习的主动性，提高了探究性学习的热情。

四、一体化教学场所建设规范性

随着测量技术的飞速发展，测量仪器也呈现出日新月异的变化，为提高实验条件，改善实验环境同时为创新性实验项目的开设提供平台，我院积极投入测量实训室建设，先后增添光学平直仪、影像仪、万能工具显微镜和三坐标测量机等精密测量设备，以满足学生的正常实验教学需要。在实验室常规管理上，仪器设备由实验室管理人员负责，精密测量仪器与大型设备采用专人负责。在制度上，建立，健全仪器设备使用情况登记薄、精密测量仪器的维护与保养信息表，使实验室管理工作制度化、规范化、科学化。

五、《测量技术》一体化课程特色

本课程通过任务驱动的项目教学，使学生获得零件和机械典型结构的几何量测量、公差知识、最新的国家标准，掌握通用量具和最新精密测量仪器的检测技能，能胜任产品质量检测岗位的工作。

1.基于生产实际与项目模块为导向，将授课内容和企业需求紧密相结合，并在实际应用中加以巩固和提高。

2.课程内容与企业实际案例相结合。

3.通用量具与测量仪的使用相结合。

4.传统检测方法和现代科学计算方法相结合。

5.以充实的测量仪器和测量工具支持模块设置内容。

6.以培养学生分析和解决实际问题能力为教学重点。

参考文献：

[1]曹志斌.一体化课程浅析[J].职业，2012年

第5篇：机电一体化课程设计案例范文

关键词：一体化课程；有效职业学习；课程设计

引进和推广工学结合理论实践一体化课程的目的，是要缩小高等职业教育的培养效果与社会需求、职业生涯可持续性发展之间的距离。要保证一体化课程的成功实施，需要我们在课程开发、课程设计、教学设计以及教学实施、教学评价等诸方面进行积极的探索，改革教学的方式方法，实现有效的职业学习。

《PLC应用技术》是高职工科机电类专业重要的专业基础课程。课程目标是培养学生学会分析PLC控制系统、阅读和编制以及调试自动控制程序，实现对机电一体化设备、自动化生产线设备的电气控制，为学习后续专业课程、形成职业核心能力提供重要支撑。我们在该课程的课程设计和教学设计及教学评价等方面进行了积极探索，并进行了教学实施，取得很好的学习效果，为理论实践一体化课程的开发及教学设计提供了很好的借鉴作用。

一、课程理念与课程模式

职业教育的课程目标不仅仅是培养学生应对当前就业需要的岗位能力，而且还是培养学生完成整体化工作任务的综合职业能力，奠定持久职业生涯发展的基础。要实现上述目标，就要让学生在校学习期间系统化地完成一系列典型工作任务，获得专业知识和工作过程知识，具备一定的工作能力和基本工作经验。这就对实现课程的方式方法提出了全新的要求。专业课程的内容必须是来源于具体工作实际的、理论与实践一体化的综合性学习任务。

基于上述要求，根据《PLC应用技术》的课程目标我们将本课程定为理论实践一体化课程。一体化课程的种类较多，有任务引领课程、项目课程、学习领域课程等。结合本课程的性质是专业基础课，此阶段的学生知识水平和学习能力都还处于较低的层次，为满足工学结合要求和有效职业学习原则，我们确定本课程的课程模式为项目课程。

二、采用基于工作过程的、整体化的行为导向理念进行课程设计

本课程按基于工作过程的行为导向理念和整体化的工作过程思路进行设计。课程教学组经过基于工作过程的、整体化的职业资格分析，同时兼顾工作过程分析、职业生涯发展以及便于教学设计，本课程精选了10个工业控制中PLC的典型应用项目，将其转化为学习任务，并紧紧围绕完成这些工作任务的需要来组织课程内容，重构知识系统，突出职业能力的培养。这10个学习任务分别是：三相异步电机的运行控制、PLC电子时钟控制、竞赛抢答器系统控制、交通灯信号控制、产品合格率统计监控、步进电机运行控制、管道温度（压力）控制、液体搅拌装置的触摸屏控制、交流电机的变频调速控制、住宅小区控制系统。

项目任务的排列使学生经历从简单到复杂的过程，教学实施也从手把手、引着走到放开手的过渡，使学生获得专业知识和工作过程知识，提高学生分析问题、解决实际问题的能力，培养逻辑思维、合作精神和创新意识，奠定继续学习的潜能。

三、按照有效职业学习的原则进行教学设计和组织实施

为满足培养综合职业能力、奠定持久职业生涯发展的教育目标，就要改革教学方式方法，提高职业学习的有效性。有效职业学习的四个基本原则是：以学生为中心的学习、基于行动导向的学习、整体化的学习和自我管理式的学习。

1.满足以学生为中心的、基于行动导向的学习原则

行动导向教学强调“思维”和“行动”的统一，即这里的行动不仅仅指日常生活中的行动，而是指为达到学习目标而进行的有意识的行为。每一个完整行动过程的起点都是理智的常识性行动，终点都是行动目标与行动成果的比较。

综合职业能力中要求能独立制定计划、实施计划并检查结果，这就需要采用以学生为中心的教学方式。在教学活动中，学生是主体，围绕已明确的学习目标独立完成学习任务，教师的任务是为学生独立学习起咨询和辅导作用。但以学生为中心的教学方式也要遵循因材施教的原则，对于不同阶段、不同层次的学生要区别对待。由于《PLC应用技术》是专业基础课，学生学习本课程的专业基础和自学能力尚不具备。因此，要采取行之有效的办法进行教学过渡，培养学生的自学意识和自学能力。把“学生围绕学习目标独立完成学习任务”作为本课程的一个培养目标。因此，培养学生的独立学习能力既是工学结合一体化课程的教学要求，更是职业教育的重要目标。

本课程采用案例导向、项目训练的模式进行教学设计和组织教学。在课程初期，采取以工作任务为中心组织教学内容，以边讲边练、讲练结合、师生互动的方式进行案例教学。依据PLC控制系统设计的完整工作过程为导向进行讲授和练手，每讲解一段新知识就引导学生完成一段工作任务。通过巡回辅导、校正答案、反馈交流实现重难点的突破，让学生在完成工作任务的过程中完成新知识的学习，实现教学做一体化。然后给出工程项目，引导学生进行项目训练，如图1所示。在实训阶段，学生可以从多种可能的行动方式中选择自己的方式，而且在行动前就能对可能产生的结果做出预测。通过有计划的行动，达到有意识地影响行动结果的目标。

随着学习的深入，知识的积累，学习基础和学习能力的增强，教师案例引导的内容越来越少，学生自己学习和选择方案的比例越来越大。到后期阶段，放手让学生在没有教师的直接帮助下，围绕已明确了的学习目标独立完成学习任务，教师只是为学生独立学习起咨询和辅导作用，帮助学生独立获得必需的知识并构建自己的知识体系。实现了专业能力、工作过程能力以及学习方法能力都发展的教育目标。

2.满足整体化的、自我管理式的学习原则

职业教育的整体化学习过程包括：专业学习、解决问题的学习、社会合作和交流式学习、情感伦理学习等。

本课程在确定课程目标时就提出了知识与能力目标，过程与方法目标、社会与交流目标以及情感态度目标。课程内容的选取都是来自工控实际的典型工作任务，并且是以完成整体化工作任务的工作过程为导向、着眼于职业能力和生涯发展进行提炼和转化的。目的是促进学生职业能力、职业意识和社会责任心的综合发展，促进学生的个性发展。

实现学生自我管理式的学习是职业教育的最高目标。学生以现实生活和工作情境为基础，根据自己的需要设定学习目标，选择学习资源和方法，确定学习进度、时间和地点，并评价自己的学习成果。学生对自己的学习负责，成为学习的主体，教师只是帮助学生更好地管理自己的学习活动。

本课程的后期阶段以小组合作共同完成实训项目的方式，即小组学习的方式引导学生学会自我管理式的学习。小组学习的内容可以相同也可以不同，由组长负责安排和分配学习任务，合作完成项目实训，并进行工作成果总结。

四、课程考核评价

本课程的考核方式和成绩评定方案也是围绕培养综合职业能力这个目标制定的。本课程的考核方式分为期末理论考试和平时实训考核。成绩评定为百分制，各教学环节占总分的比例为：平时实训考核40%，期末理论考试40%，平时作业、出勤及课堂考核20%。不以单一的期末考试评定成绩，注重过程考核和实训成绩。

平时的实训考核以课外设计方案和程序、现场调试程序的方式进行。主要观察操作结果的正确性，方案的可行性、完整性，程序设计的正确性、简洁性；调试操作的规范性等，兼顾学习态度、团队合作、实训报告等因素。

期末理论考试采用闭卷形式进行，主要考察学生对基础概念的理解和基本编程应用能力。

平时成绩注重课堂表现，强化过程考核。降低作业和出勤的比例，减少抄袭现象，督促动手动脑能力的训练。

综合实训按单列成绩计算，考核标准与平时的实训考核相似。由于综合实训项目范围比平时实训的项目范围广、难度大，因此，有现场方案和程序设计辅导环节。考核标准加强了对这一环节的考核，包括对查阅资料、综合应用能力的考察以及合作交流的考察。

《PLC应用技术》课程的教学实施效果很好，得到有关专家、老师和学生的一致肯定，学生应用PLC技术完成机电控制的能力得到实现，而且很好地完成了课程目标，提高了学习积极性和综合职业能力，为学习后续专业课程、形成职业核心能力打下了坚实的基础。

第6篇：机电一体化课程设计案例范文

Wang Juye；Zhang Liran

（Zhengzhou Vocational College，Zhengzhou 450121，China）

摘要：在《电气控制与PLC技术》课程中引入基于工作过程导向的课程设计理论，从工作任务分析、学习情境等方面对该课程内容进行重新设计，并应用于三个班级的教学实践，教学质量得到明显提高。

Abstract: In the course of Electrical Control and PLC Technology, it introduced the curriculum design theory based on work process orientation, redesigned the content of curriculum from the work task analysis, learning environment and other aspects, and applied it to the teaching practice for three classes. The teaching quality was improved significantly.

关键词：工作过程 课程设计 实践

Key words: work process；curriculum design；practice

中图分类号：G42 文献标识码：A文章编号：1006-4311（2011）29-0215-01

0引言

《电气控制与PLC技术》是电气自动化技术、机电一体化技术、数控技术等专业的核心课程，本文以该课程为例，尝试采用基于工作过程导向的课程开发方法，通过调研，将课程内容按照工作过程的实际需要设计、组织和实施，为高职院校学生尽快适应工作岗位服务，希望对其它高职院校课程改革有所启发和借鉴。

1课程改革的必要性

据调查目前各高职院校的《电气控制与PLC技术》课程教学主要采用传统教学法和项目式教学法。传统教学法是根据所选用的教材，按章节授课，逐个知识点进行介绍。这样的教学法据调查获知大部分学生基本能够掌握每一个知识点，但一接触到工程实际却不知所措。项目式教学法就是在课程实施标准中加入项目。从教学效果来看，这样的教学法比传统教学法先进，但由于多数项目仅仅是验证性实验，脱离实际工作岗位任务要求，学生学起来普遍感到费时费力，难以掌握该技术的实际应用。

因此，有必要对《电气控制与 PLC技术》课程重新进行设计。

2课程内容设计

2.1 典型工作任务分析我们通过对郑州四维机电设备有限公司、郑州卫华钢结构有限公司等企业传统机床零件加工、数控机床的生产、装配、调试等工作领域的调研，与企业专家及专业教师研讨，并结合我院专业教学领域的培养目标，确定了基于工作过程的《电气控制与PLC技术》课程内容。课程内容分两大模块，共7个典型工作任务，两大模块分别是电气控制模块和PLC应用技术模块，7个典型工作任务基于课程对应岗位群的工作场景模拟设计，结合我院实践条件进行实施。根据认知学习规律将典型工作任务转换为学习领域，如表1。

2.2 课程学习情境设计学习情境是在典型工作任务的基础上设计的，是对典型工作任务进行“教学化”处理的结果。一个典型工作任务可以划分为几个学习情境。按照递进与包含的关系设计基于7个典型任务的25个学习情境，如表2。

3课程内容实施

3.1 教学方法的选择本课程根据设计的学习情境进行组织与实施。在学习情境中引入项目教学法，每个项目实施的过程都是完整的一个工作过程。例如三相异步电动机正反转控制线路安装、调试及试车这个学习情境，以实际工程案例起重机起重货物引入，结合C6140普通车床控制系统进行学习。实施项目教学法，学生有更多的机会动手实际操作。一方面有利于学生就业；另一方面学生在每一个学习情境中都是完成一项完整的工作，在学习过程中产生更大的兴趣，更有利于教师的教学。

3.2 课程的考核基于工作过程教学的考核方式不再以单一的闭卷考试来评定学生的优劣，随着模块与任务的进行，因材施教，随时考核。考核分为三种形式进行，即学习小组考核、指导教师考核和期末闭卷考核。所占比例为：学习小组考核40%、指导教师考核10%、期末闭卷考核50%。这三种形式分别是：①学习小组考核由学习小组长负责展开自评和互评考核方式，小组长在课程开始时任命。②指导教师考核主要是以抽查提问加课堂笔记和项目总结的形式进行。③期末闭卷考核在学期全部课程结束时进行，主要从知识的掌握及应用情况考查学生对本门课程的掌握程度，督促学生巩固所学内容，而不是学完一个项目就丢掉一个项目。

4课程评价

针对《电气控制与PLC技术》这门课程，从07机电1、2、3班平时表现来看，这三个班级的学生实际操作能力比往届的学生有明显的提高，学习兴趣比较浓，个人素质也得到很大提升，收到良好效果。

综上所述，以工作过程为导向，对《电气控制与PLC技术》课程内容重新设计，课程的教学质量得到明显提高，在实践中证明基于工作过程导向的课程设计理念的确符合当前职业教育课程设计方向。

第7篇：机电一体化课程设计案例范文

关键词 机械专业；电类课程；典型装置；教学方法

中图分类号：G642.4 文献标识码：B 文章编号：1671-489X(2012)27-0090-02

Teaching Methods Practice of Electrical Courses for Major of Mechanics based on Typical Equipment//Li Jun, Fan Jian

Abstract Because of the different curriculum compared with that of major in electronics, many mechanical engineering students feel it difficult to learn electrical courses. In order to improve the teaching quality of electrical courses for major of Mechanics, a teaching method based on typical equipment is introduced in this paper.

Key words major of mechanics; electrical courses; typical equipment; teaching methods

Author’a address School of Mechanical Engineering, Taizhou University, Taizhou, Zhejiang, China 318000

1 电气技术对现代机械工程的重要意义

随着计算机技术、信息技术、自动控制技术在机械行业中的广泛应用，现代机械产品从结构、性能到应用水平都已发生革命性变化，结构上已出现机械、电子、计算机并存的局面[1]。同时随着人力成本的不断上升以及体力劳力者的短缺，要求用自动化、信息化技术提升改造传统的生产制造设备，以提高劳动生产率，减轻劳动强度。这些自动化设备的改造及维护需要大量的机械专业人员参与，作为现代机械专业技术人员，若没有相应的电气控制技术知识，就像当代人不懂电脑，难免有些缺陷。近年来，许多著名高校机械专业人才培养计划中，电气控制类课程比例不断上升，加之这些高校学生基础好，自学能力强，学生的电气类专业知识掌握得比较扎实，能较好地将电气技术应用到机械工程中去。

2 目前机械专业电类课程存在的问题

但在大多数地方高校，往往存在这样的情况：相比机类课程，电类课程设置较晚且很不全面。在机类课程体系中加入的几门课程，如电工电子技术、微机原理等，很难形成自己的体系，机械专业学生难以学到系统的电类课程知识[1]。与重点高校相比，地方高校学生的学习基础及自学能力存在一定的差距，许多学生反映电类课程比机类课程难学。如微机原理这门课，许多非电类专业学生普遍感觉概念抽象、难理解记忆、内容前后交错、上手较慢，再加上学时数紧、授课时间短，更增加了教师教学和学生学习的难度[2]。大多数学生很难将学得的有限电类知识灵活运用到机械设计与制造中去，以满足现代机械对电气技术的需求。许多地方高校机械专业的师生认为，电类课程“不学不行，学了没用”。

笔者认为上述问题的存在，一方面是因为机械专业教学中没有处理好“机”与“电”的关系，“机”强而 “电”弱；另一方面是学生缺少相应的电类课程工程体验。俗话说“百闻不如一见”，对于专业基础薄弱，缺少实践经验的学生，教师理论讲得再好，其效果可能还不如让学生自己到现场去体验，让学生亲自动手去实践。

3 基于典型装置的现场教学法实践

基于上述认知规律，在机械专业电类课程教学中开展“基于典型装置的现场教学”实践与探索。具体做法是选择当地企业的典型机电产品或生产装置，进行解剖分析，寻找与电类课程相关联的知识点，将所学的大部分电类课程知识串联起来。将这些装置作为项目案例进行现场讲解教学，课外时间让学生利用这些装置进行课程设计或开放性实验，让学生进行模仿设计和二次开发创新设计。

3.1 典型装置的选择原则

该教学方法的第一步，是选择适用于教学的典型装置。所选典型装置一般要求满足：

1）装置来自当地企业生产一线，以实现教学与地方经济的有效关联，体现地方性，让学生了解当前企业的技术现状，激发学习兴趣与热情，同时也鼓励任课教师关注地方产业发展，树立服务地方的理念；

2）装置是机电一体化产品，体现机械专业特色，强调机电融合，实现“以机为平台，电为机服务”的理念，尽可能多地涵盖电类课程知识；

3）所选装置应具有透明性与开放性，装置中相关电控单元尽可能透明开放，而不是黑匣子，相关单元有对外开放的接口，以利于检测以及二次开发；

第8篇：机电一体化课程设计案例范文

关键词 机械 高职升本 专业基础课 教学改革

中图分类号：F740-4 文献标识码：A

0引言

据有关数据统计，辽宁省2012年、2013年各有高职毕业生8.8万人、9.7万人，2014年高职毕业生9.8万人，目前每年仅安排5000人左右的高职升本科计划，涉及机械、电气、会计、计算机等专业。近期教育部等6部门公布的《现代职业教育体系建设规划（2014-2020年）》，根据规划，到2020年专科层次职业教育在校生数将达1480万人。随着我国职业教育的全面推进，高职升本的学生将越来越多，课程体系的改革愈发显得急切，在高职教育的基础上对学生进行本科层次的职业教育就显得尤为重要。

1现状分析

（1）学生基本信息调研不够。“高职升本”的生源来自不同的专科学校，如我校机电专业14级“高职升本”学生来自10多所不同的高职专科学校，专科阶段的专业也不相同，有机电一体化、数控技术、汽车检测与维修、自动化生产设备应用等，若不进行详细的调研分析，所设的高职升本的课程体系注定是不合理的；学生专业基础不同，教学内容的设计更需要兼顾到大多学生；学生的毕业目标不同，有准备考研的，有准备搞设计的，有准备搞维修施工的，还有考公务员的，这些心理动态都往往被忽视。

（2）课程重复现象严重。对于“高职”和“高职升本”，无论是专业基础课的知识体系，还是实践体系，都具有较大的重合性：如相关专业的理论知识大部分都学过，只需要再进行部分内容的加深；实践技能基本都掌握，“高职升本”的学生只有部分专业可以增加高级工的职业资格要求；“高职”普遍都实行“两年理论教学+一年实习”，在技能方面已能基本满足社会和企业的部分岗位要求。

目前高校对于“高职本科”，一般的做法是挑选重要的课程进行重新讲授，配套相应的实践环节，而且每种实践技能无论是内容还是时间的安排主要针对一门课程。这种课程体系设置导致学生用大量的时间进行重复性学习，积极性不高，学习效率低下。如何将两年的高职本科最大效率化和最大成效化，是摆在所有职业教育工作者面前的一道难题。

（3）教学模式与职业教育理念不匹配。通过研究目前高校中“高职升本”机械设计制造及其自动化专业的相关资料，发现大多数高校的专业基础课组织方式不清晰，教学方法和教学手段也与普通本科没有太大的区别。是对于高职升本这样一个教育层次，对学生采取与普本类似的教育教学合适与否？答案显然是否定的。“高职升本”是职业教育的高阶延续，秉承职业教育的属性，应继续推行课堂进实验室，教学进现场的教学模式，校内建设多功能的“理实一体化”教室，倡导“工作流程”的教学模式，努力营造与生产过程一致的教学过程，尽可能地使职业教育与生产岗位相互衔接。

2教学方法改革探索

2.1基于工作过程导向，建立合理的专业基础课课程体系

改革传统学科式课程体系，将学习过程与工作过程联系起来，将“工作过程的学习”和“课堂上的学习”融合为一个整体，建立新的专业基础课课程体系，项目组教师经过讨论，重组与整合了“机械设计制造及其自动化”专业部分主干课程。组合原则以技能鉴定考核为导向，以实用技能培养实训为重点，结合大量的典型实例。注重技能培养，便于学习与掌握。其中将《互换性与测量技术》、《机械制图》、《CAD绘图技术》、《Solidworks三维建模与工程图》整合为《Solidworks与机械制图》；将《机械设计基础》、《工程力学》、整合为《机械机构分析与设计》；将《机械制造工艺学》、《金属材料及热处理》、《机床夹具》等课程整合为《机械制造综合实践》。将《测试技术》、《信号分析与故障诊断》等整合为《设备检测与故障诊断》，该课程体系主要讲授内容围绕一个综合实践对象，详见表1。

2.2改革教学内容

进行广泛岗位调研，确立典型工作任务，以典型工作任务为载体，让学生在完成具体任务的过程中学习，掌握岗位技术知识，获得职业能力，实现学习与工作的紧密衔接。

2.3改革课程设计

课程设计是人才培养方案中综合性的实践教学环节，从整个教学过程来看，课程设计是一个重要环节，是学生对所学知识的复习、归纳、总结、应用的过程，是对教学质量最直接的检验。而目前对“机械设计制造及其自动化”专业来说，大多高校的课程设计主要针对1～2门课程，系统性不足。本次改革在高职课程设计的基础上，增加典型工作流程的引导，知识与技能相结合的、多门课程相组合的、体现出机械设计、选材、力学分析、制造加工等于一体的、模拟真实工作岗位的综合课程设计，做一个从设计――绘图――加工制造――安装调试―故障诊断的一个全面的设计。

2.4改革课程考核方式

进行课程考核方式的转变，多采用团队合作、现场操作、制作样件、过程考核等多种形式相结合的考核方式，对专业知识、实践技能、合作能力、创造能力、组织管理能力、获取信息能力、语言表达能力、社会活动能力等进行综合素质考核，以此带动综合职业能力的锻炼和提高。对于课程设计、实践实训等环节，采用撰写调研报告与答辩相结合；也可以采用开放式思维测试，着重考核学生的思维方法、思路、见解等。

2.5改革教学手段

2.5.1改革手段之一：理实一体化教学

本科层次的职业教育强调的是强化实践技能与理论知识的结合，因此课程的开展要注重是理实一体化教学。因此，将课堂搬到实训基地、实验室，让学生看实体、看操作，教师的授课是在实物演示中进行，是在操作中讲授，实现从单一的理论讲授、少学时的实验实践操作，到以实验实践操作为主的理论教学模式的转变。教师可以广泛采用任务驱动式、项目式、案例式等教学方式，调动学生的学习兴趣，让学生在理解的前提下记住相关的知识和理论，达到理论和实践融合、相互提高的目的。

2.5.2改革手段之二：集中与分散相结合的学习方式

第三次教育革命的特征是从规模化教育走向生态化、分散化、网络化、生命化的个性化教育。本次改革将引进慕课、微课等多种个性化的学习方式，进行课上学习和课下自学、教师教和学生自学、教室学与网上学的混合式教学改革。

2.6实验室改革

我校目前实验室没有实现对学生的开放，主要原因为我校校址在开发区，离市内较远，设置专门的教师负责管理又存在一定难度。开放式实验室已经成为大多高校学生提升实践能力的平台之一，因此，本项目探索一种以学生管理为主体的开放型实验室，以及配套的教学项目的开发与研究，主要内容包括：根据就业导向，结合行业基本知识和前沿进展，重新设计整合研发开放型项目化实验项目，建设实验项目库，项目库要根据专业发展前沿，制定实验室管理规范和操作流程，保证学校的实验室资源高效利用。

3结语

“高职升本”课程体系尤其是专业基础课的设计及教学，必须结合地方和各校实际情况，对其进行科学、合理的教学改革。培养满足区域经济产业调整和发展职业人才，成为当前，以致将来很长一个阶段的一项重要工作。

参考文献

[1] 巫宏星.对“专升本”培养模式的思考[J].广东药学院学报，2004（04）.

[2] 罗t敏.“专升本”教育人才培养模式的探索与优化[J].产业与科技论坛，2014，13（17）.

第9篇：机电一体化课程设计案例范文

关键词 PLC 开放式教学 教学模式

0 引言

可编程控制器（简称PLC）是以微处理器为核心，综合了计算机技术、电气控制技术、自动控制技术和通讯技术而发展起来的一种通用的工业自动控制装置。已成为工业控制领域内占主导地位的基础自动化设备。PLC的功能强大、可靠性高、实用方便，已广泛应用于钢铁、冶金、机械加工、汽车制造、石油轻工、轻工食品、能源交通、污水处理等几乎所有的工业领域。目前PLC仍处于不断的发展之中，其功能不断增强，通讯能力增强，在大型自动化网络控制系统中占有不可动摇的地位。

本文介绍的基于三菱FX2N系列的PLC实验系统，硬件采用模块化结构，综合性和应用性较强。整个实验系统以开放性和设计性为主，改变了原有的单一实验、单一设备或单一课程、单一实验装置的模式，可以满足电气控制技术、PLC原理及应用、PLC课程设计及毕业设计等多门课程教学、实验和综合实训的需要。

1 开放式教学的目的和特征

PLC课程是机电一体化专业、机械工程及其自动化、电气工程及其自动化专业中一门重要的专业必修课，该课程的应用涵盖了多门学科知识，包括：电机、电气控制技术、继电控制，PLC原理等，具有很强的理论性、实践性和综合应用性。传统的PLC实验多是在实训台、实验箱或仿真软件上完成，这些实验设备上用按钮、行程或限位开关等来模拟传感器的输出信号，用发光二极管模拟工业现场的电机，报警灯，蜂鸣器，以及工业现场的执行机构等的输出动作。这种传统实验模式直观性较差，学生只能通过LED等的点亮情况来判断程序运行的正确性，而不能接电机等实际的执行机构。这种实验属于验证性实验，直观性差，不够开放。

开放式教学模式是在给定实验目的和实验设备的条件下，学生在给定的时间内，自己设计实验方案，并完成整个实验的硬件和软件设计和调试过程。在这个实验过程中，学生以小组为单位，通过自主学习，制定实验方案，完成硬件原理图的设计和组装，进行软件的编程，最终完成软、硬件的调试。整个过程中，以学生为中心，以培养学生的综合能力为目标；以教师为辅，教师是学生学习过程中的引导者和监督者。

2 教学模式的构建与实施

PLC作为整个电气控制系统的控制核心，不能独立存在，必须和控制设备一起组成一个控制系统。在进行PLC开放式教学课程之前，学生必须先修以下课程的知识：电机、电气控制技术、继电控制、PLC原理；并且能够把握每门课程之间的联系和衔接关系。针对传统的PLC教学模式的不足，我们在电气和机电一体化专业进行了基于PLC的开放式教学模式的探索。

2.1 实验室硬件设备

实验室硬件设备配置是工科实验室建设最基本的环节之一。实验室购买了三菱FX2N系列PLC主机模块和模拟量、数字量输入输出模块，三菱A950GOT系列触摸屏，三菱变频器，联想台式电脑（配备三菱编程软件、仿真软件）等设备，同时，配备了四层电梯模型装置、龙门吊装置、红绿灯等实验配套装置。此外实验中心还有电气控制实验室和电机实验室；购买了中间继电器、热继电器、熔断器、接触器、按钮开关、指示灯、彩灯等电器散件。这些实验室硬件设备，为建设开放式PLC实验室打下了良好基础。

2.2 教学环节设计

对于一个完整的自动控制系统，PLC只是其中的控制核心，还必须包含控制对象。在整个开放式教学过程中，我们不仅要进行控制系统的设计，还必须要设计控制对象。根据实验室的实验设备情况，教师制定多个控制系统的设计，学生根据组员自身情况选择一个来进行设计。控制系统具体包括：（1）电动机的顺序启停控制（带触摸屏）；（2）三相交流异步电动机的调速控制；（3）四层电梯控制；（4）十字路通灯控制；（5）造型彩灯控制；（6）挖掘机模型控制。

2.3 开放式教学实践

开放式教学模式是基于一个实际项目的教学，以学生的自主学习为主导，教师给出项目题目，并在教学实施过程中进行引导和辅导。学生根据自己的能力和爱好选择项目题目，组成5～6人的团队，一起完成项目的系统设计，原理设计，程序设计，联机调试及总结报告的编写。

以十字路通灯控制系统为例。控制要求如下：（1）设计双向红绿灯控制系统，要求每向车道能够实现直行和左转控制，四个路口红绿灯控制；（2）通过按钮和触摸屏实现红绿灯系统的两地启动和停止控制；（3）设有红绿灯运行模式切换开关，并能够实时监控双向车道的红绿灯和人行横道的红绿灯的运行情况。

开放式教学实施过程分为6个阶段：

（1）系统方案设计阶段：该阶段依据系统的控制要求，确定总体设计方案，包括硬件的选型和软件流程的设计，初步确定输入/输出（I/O）分配。

本系统需要设计交通灯控制系统模型，采用AD16-22D/S 220V指示灯（红、黄、绿）来模拟十字路口指示灯。

主要设备和器件有：三菱FX2N系列PLC主机（I/O点数为48点）和模拟量/数字量扩展模块（I/O点数为24点），三菱A950GOT系列触摸屏，2P漏电保护空开，熔断器，AD16-22D/S 220V按钮指示灯。

（2）模型及电气原理设计阶段：使用AutoCAD绘图软件对十字路口模型进行设计，并完成电气原理图、电气元件布置图、电气安装接线图的绘制。完成后提交电子档给指导老师，并展开小组讨论方案的可行性，确定最终设计方案，并对实验室不具备的元器件提交采购单。

（3）模型和控制电路的组装：要求学生严格按照电气元件安装的国家或企业标准，进行模型的组装和电路的安装、接线和调试。完成后，学生可先自查，再由老师确认无误后，方可进行上电调试。

（4）程序设计阶段：根据控制要求完成触摸屏程序和PLC控制程序的设计。

触摸屏程序在软件GT Designer3中完成，并GT Simulator2中进行仿真。PLC控制程序的设计包括系统的顺序功能图的设计及PLC程序的设计。

在该阶段，教师可以对触摸屏程序的设计和PLC顺序控制系统编程设计进行入门讲解，学生可通过查找资料及自学的方式完成程序的设计。

（5）联机调试阶段：在全部硬件组装完成和程序设计完成后，就进入到程序设计阶段。将程序下载到触摸屏和PLC中后，上电测试，并详细记录上电后控制系统的运行情况，有问题小组分析讨论，并对程序进行修改，直至功能完全实现。

（6）总结并提交报告阶段：控制系统调试成功后，每个团队成员根据所完成的任务提交一份完整的设计报告和控制系统操作说明书。教师根据小组的完成情况，组织学生进行答辩，并根据小组完成情况，进行综合评价。

3 结束语

基于PLC的开放式教学是一种近工业应用的教学方式。在这种教学模式下，学生能够综合自己所学的专业知识，应用到项目的设计和实现中；在项目的实施过程中，遇到难题可以查找资料再学习。教师不再以讲授课程为主，而是已学生自主学习为主，教师指导为辅。

学生能够将所学的专业知识，应用到项目的实施过程中，增强了学生的自主学习的能力，提高了学习的积极性，取得了较好的教学成果。在完成整个控制系统的设计的过程中，大部分学生直接体会到了专业理论知识在工程实践中的运用，使学生对实际的工程控制系统有一个完整的了解和把握，对将来从事的工作和行业有一个准确的定位。

参考文献

[1] 张祥，杨志刚.基于模块化S7-200PLC的开放实验室研究与实践[J].重庆与世界，2014.31（10）：101-103.

[2] 游珍珍. PLC实验教学中的开放式思维教学法研究[J].中国电力教育，2014（33）：106-107.

[3] 余传祥，侯世英，邓力，李昌春.可编程控制器开放自主实验模式的思考与实践[J].实验室研究与探索，2011.30（4）：114-116.

[4] 韩军，常瑞丽.基于工控机和PLC的过程装备控制实验系统开发[J].机床与液压，2011.39（12）：98-100.

[5] 屈刚.案例教学法在PLC教学中的运用与探索[J].职业，2012（20）：150-150.