基于行动导向的“电气控制与PLC”课程教学改革研究.pdf

第 2 5卷 第 3期 2 0 1 3年 9月 浙江水利 水电专科 学校 学报 J ． Z h e j i a n g Wa t ． C o n s＆H y d r ． C o l l e g e Vo 1 ． 25 NO． 3 Se p． 2 01 3 基于行动导 向的“ 电气控制与 P L C ’ ’ 课程教学改革研究 王 红 梅 浙江水利水电学院 ， 浙江 杭州3 1 0 0 1 8 摘要 基于 电气控 制与 P L C 课程 的特 点和对毕业生 的就 业 岗位调研 ， 重新 确定 了电气控制 与 P L C 课程教 学 任务 ， 设计 了教 学情景 、 教 学 内容和 多样化考核模 式， 课 堂教 学采取 “ 教、 学、 做” 一体化 ， 形成 了“ 资讯 、 计 划、 决策、 实施 、 检 查、 评估 ” 的行动导 向教 学模 式， 并借助现有 实验 实训设备设 计 了课 程 实训 项 目． 实践证 明， 采取 行动 导向 教 学模式 ， 教 学效果显著提 高， 既培养 了学生 的实际动 手能 力、 团队协作 能力和创 新能 力， 又提 高 了学生的就 业竞 争 力． 关键词 电气控制与 P L C； 行动导 向教 学 ； 课程教 学设计 ； 实训项 目设计 中图分类号 G 7 1 2 文献标 志码 A 文章 编号 1 0 0 8 5 3 6 X 2 0 1 3 0 3 0 0 8 3 0 5 Re s e a r c h o n T e a c h i n g I n n o v a t i o n o f E l e c t r i c a l Co n t r o l a n d PL C Ba s ed o n Ac t i o n． 0r i e n t e d Mo de WANG Ho n g - me i Z h e j i a n g Un i v e r s i t y o f Wa t e r Re s o u r c e s a n d E l e c t r i c P o we r ，Ha n g z h o u 3 1 0 0 1 8，C h i n a Abs t r a c t El e c t r i c a l Co n t r o l a nd PLC，u s e d wi d e l y i n t he pr a c t i c e，i s a n i mpo r t a n t c u r r i c u l u m o f me c h a t r o ni c s a nd e l e c t r i - c a l e n g i n e e r i ng s pe c i a l t y ．Th e t r a di t i o n a l t e a c h i n g mo d e i s un a b l e t o me e t t h e d e ma n ds o f p e r s o n n e l t r a i n i n g mo d e o f h i g h e r v o c a t i o n a l t a l e n t s ．Ba s e d o n t h e c h a r a c t e r i s t i c s o f t he c u r r i c ul um a n d e mpl o y me n t r e s e a r c h，t he t e a c hi n g t a s k s，l e a r n i ng e n- v i r o nme n t s ， t e a c hi ng c o nt e n t s a n d di v e r s i fie d a s s e s s me nt me t ho d s a r e d e v e l o p e d． Th e t e a c h i n g mo d e i s i n t e g r a t e d a t “t e a c h i n g，l e a r ni n g a n d pr a c t i c i n g”． S o t he a c t i o n- o r i e n t e d t e a c h i n g mo d e o f“i n f o r ma t i o n，p l a n ni n g，de c i s i o n- ma ki ng， i mp l e me n t a t i o n，i n s p e c t i o n a nd a s s e s s me n t ” i s f o r me d．Mo r e o v e r ，t he t r a i n i ng p r o g r a ms a c c o r di ng t o t he e x i s t i ng t r a i n i ng e q ui pme n t s a r e de s i g ne d．Th e p r a c t i c a l r e s u hs s ho w t ha t t he a c t i o n o r i e n t e d t e a c h i n g mo de c a n i mpr o v e t h e t e a c h i n g e f f e c t a n d c u l t i va t e v a r i o u s a b i l i t i e s o f c o l l e g e s t ud e n t s ，s u c h a s pr a c t i c a l a bi l i t i e s ，t e a mwo r k s pi r i t ，i n n o v a t i o n a b i l i t y a n d s o c i a l c o mpe t i t i v e c a p a c i t y ． Ke y wo r ds e l e c t r i c a l c o nt r o l a nd PLC；a c t i o n o r i e n t e d t e a c h i n g；c ur r i c u l u m d e s i g n；t r a i ni n g pr o g r a m d e s i g n 0 引 言 可编程控制器 P L C 是结合计算机技术 、 自动 控制技术 、 通信 技术为一体 的一 种 自动控制装 置， 由于其具有 编程 简单、 可靠性高 、 抗干扰能力强等 优点 ， 已广泛应用于工业控制 的各个领域 ， 是 现代 工业 自动化三大支柱之一 ． 电气控制与 P L C 以下 简称 “ 本 课 程 ” 是 一 门 与生 产 实 际和 工 程 应 用密切结合 的重要课程 ， 也被很 多高校设置为重点 收稿 日期 2 0 1 3 0 l - 3 1 基金项 目 浙江水利水 电学院课堂 教 学改革研 究项 目 浙 水 电 专教 [ 2 0 1 2 ] 2 1号 作者简介 王红 梅 1 9 7 8一 ， 女 ， 湖 北大悟 人 ， 硕 士 ， 副教 授． 主 要研究方 向为机 电一体化专业教学与研究． 课程． 本课程在传统教学模式中， 存在很 多弊端 ， 如 教 材不 适用 、 理 论 教 学 与 实 践 教 学 脱 节 、 实 训 项 目 设计不合理、 考核模式单一等等 ， 受到学生的强 烈反感 ， 引起 了广大教师的关注． 为了适应 高职高 专人 才 培养质 量 的要 求 ， 很 多 高校 积 极 探 索新 的教 学模 式 和教学 方法 ， 行 动 导 向教 学 模 式 由于其 系 统 性强 、 可 操 作 性 强 、 教 学 效 果 良好 ， 受 到 极 大 的 关 注 ， 被 认 为 是 实 现 高 职 教 育 培 养 目 标 的 有 效 途径 ． 1 电气控制与P L C 课程特点及要求 电气 控制 与 P L C技术 在 近几 年 应 用 范 围 迅 速 扩大 ， 广泛应用于电机调速控制 、 机 电传动与控制 、 8 4 浙江水利水 电专科学校 学报 第 2 5卷 电梯 应用 、 楼 宇 自动 化 、 过 程 控制 等行 业 中 ． 机 电 类的高职高专学生， 主要就业方 向有 机电设备 的 安装 、 运行 、 调试 与维 修 ； 机 电产 品生产 现 场 的 工艺 实施 、 检测 、 调试 与维 修 ； 机 电设 备 的技 术 改 造 与技 术管理； 机 电产 品 的设 计 与加 工 ； 生 产一 线 管理 等 ， 针对本课程 ， 则要 求学生既掌握 电气控制与 P L C基 本知识 ， 又 能 熟 练 应 用 于 实 际 ， 具 备 一 定 的 动手 操作 能力 和维 修维 护 经 验 ， 以及 一定 的创 新 能 力 ． 本课 程 的主要特 点及要 求如 下． 1 知识 点多 ， 连贯性 强 本课 程包 含 电 气控 制 技 术 和 P L C控 制 技 术 两 部 分 内容． 这 两 部分 侧 重 点 不 同 ， 涉 及 的知 识 点 很 多， 但连贯性强， 电气控制技术部分 中关于 电气控 制系统的原理分析 、 设计 、 执行元件 的控制等知识 在 P L C技术部分可借鉴、 继承和延伸． 因此在课程 内容设计 上需 注重 两 部分 知 识 点 的共性 和连 贯 性 ， 有 利于学 生 的掌握 ． 2 控制对象多种多样 ， 但具有共性 电气 控 制技术 与 P L C技术 结 合起 来 ， 广 泛应 用 于电机调速控制、 机电传 动与控制 、 机床 电气控制 系统、 过程控制等行业中， 控制对象主要有电机 、 阀 门、 传送带 、 泵 、 风机等执行元件 ， 但是控制方法不 外乎借助于 P L C去控制接触器、 继电器等低压电器 元件 ， 从而 控制 电机 、 阀门等 执 行元 件 ． 因此 教 学 时 详细讲解几种典型的控制系统即可 ， 实际应用时可 举 一反 三． 3 理论与实际结合紧密， 要求具备较强 的动 手 能力 在机电类高职高专毕业生 的就业方 向中， 主要 就业岗位包括技术员 、 操作员 、 维修员等， 要求学生 动手能力强 ， 不仅要具备电气控制 与 P L C相关 的理 论知识 ， 也要具备安装、 调试和维护典型 电气控制 线路 、 采用 P L C设 计和 调试典 型控制 系统 的能 力． 4 适 应社会 需求 ， 要求 具备 一定 的创新 能力 对于高职高专毕业生 ， 创新能力也提 出了一定 的要求 ， 要求 他们 除 了具 备 安装 与 调试 典 型 电气 控 制线路的能力外 ， 还应具备运用 已有 的专业知识解 决实 际 问题 的能力 ， 能 提 出新 的见 解 、 设 计 或 改 进 系统 结 构 、 具 备 一 定 的 创 新 能力 ， 这 也 就 对课 程 教 学提 出 了更高要 求． 2 课 堂教 学改革 思路 根据本课程 的特点以及对学生的要求 ， 传统的 课程教学模式已经无法满足 目前 的教学要求 ， 因此 在探索课程教学改革时 ， 按照以下步骤进行 1 根据高职高专学生的就业 岗位及所需 的 典型职业能力 ， 确定课程的典型工作任务及课程 的 教 学 内容． 表 1为课 程建设 思路 ． 表 1课 程 建 设 思 路 主要工作 岗位 典型工作任务 工作岗位 所需知识 、 能力和素质要求 课程教学内容 1 ． 能 识 别 各 种 常用 低 压 电气 兀 件 ； 2 ． 能对所需低 压电器元件进行选型 1 ． 各类机 电或 数控设1 ． 识别 、 安装低压电器元件 ； 3 ． 能熟练识读控制 系统 图； 备的生产 、 安装 、 调 试 2 ． 识读复杂控制系统图 ； 4 ． 能设计控制系统 图； 工作 ； 3 ． 典型生产设备 控制系统 的配线5 ． 会安装与调试 常用现场仪表和检测元 件； 2机 电或数控 设备 的和安装 ； 6 会安装与调试 常用机械 、 液压 、 气动执行机构 ； 维修 和 销售 、 管 理工4 ． 典型生产设备的维修和保养 ； 7 能协助完成设 备现场安装与调试 ； 作 ； 5 ． 现场 仪表 安 装 、 简 单 测试 和故8 能正确填写设 备调试记 录； 3 ． 数 控 机 床 的 编 程、 障诊断； 9 能分析与检修机电设备故障 ； 操 和 维 舡眠 常 规 电 控 设 备 的 腻 并 裳 墓 4 单 片 机 、 P L c 产 品填写相应 记录； 1 2 ．掌握一般 电气系统的简单选型和计算 ； 的销售 和维护工作 ； 7 一般电气控 制系统 的选 型和计1 3 ．能绘制简单控制系统的原理图 、 接线图和安装 图； 5 机电产品的 C A D制算 ； 1 4 ．掌握技术文件的编制方法 ； 图工作 ；8 P L C控制系统设计和调试 ； 1 5 ．理解并执行相关国家标 准和行业规范 ； 6 ． 对 电 器、 电子 产 品9 - P L C控制 系统的故 障诊断 和排1 6 ．理解并执行安全防护规程； 进行 组 装 、 维 护 和 制除 ； 1 7 ． 主动学习新技术 、 新工艺、 新方法 ； 造工作等． 1 0 ． 机电设备运行监控等． 1 8 ． 学会工作组织与安排 ； 1 9 ． 学会协调人际关系 ； 2 0 ． 具 备 团体 协 作 能 力等 ． I 三 相 异 步 电机 典型 控 制 线 路 的 安装与调试 2 ． 三 相 异 步 电机 典型 控 制 线 路 的 分析 3 ． 生 产 设 备 控 制 线路 的分析 、 安装 与维护 4 ． 基 于 P L C的 简 单控 制系 统设 计 、 安装与调试 5 ． 基 于 P L C的 复 杂 控 制 系统 的 设 计 、 安装 与调试 第 3期 王 红 梅 基 于 行 动 导 向的 “电 气控 制 与 P L C” 课 程 教 学 改 革研 究 8 5 2 根据课 程特点 和教 学要求 ， 设 计教 学情 境 ， 分配教学项 目， 确定教学步骤和实施流程． 3 按照行动导 向模式组织教学 ， 并尽可能要 求学生独立获取信息 、 制定计划 、 决策 、 实施、 检查 和评 估 、 经 历 完整 的工 作过 程 ． 课程教学分 组进行 ， 每个小组成 员冠 以不 同职位 名称， 如技术员、 材料员、 电工 、 质检员 、 操作员等 ， 承 担不 同的工作任务 ， 而且 不 同项 目中各个 成员 的角色 逐一轮换 ， 使得每个学生在不同职位的能力都得以训 练， 以此培养个人综合能力和团队协作能力． 采取行动导向教学模式 ， 最终形成 以岗位典型 任务 为 引 导 ， 以 教 学 项 目为 驱 动 ， 以训 练 过 程 为体 现 ， 以训练 结果 为评 价 的教学 模 式 ． 3 课 程教 学设计 在 课程 教学 上 ， 根 据 表 1课 程 建 设 思 路 ， 对 本 课 程 进 行 了教 学 情 景 设 计 、 教 学 内容设 计 、 考 核 方 式设 计 、 实训 项 目设 计 ． 3 ． 1 教 学情境 设计 根据表 1课程建设思 路 中关于毕业生 的就业 岗位和典型工作任务及所需 的专业能力 ， 设计 了 5 个典型的教学情景 三相异步电机典型控制线路的 安装 与调 试 ； 三相 异 步 电 机 典 型 控 制 线 路 的认 知 ； 生产设备控制线路 的分析 、 安装 与维 护； 基 于 P L C 的简单控制 系统 的设计、 安装与调试 ； 基于 P L C的 复杂 控制 系统 的设计 、 安 装与 调试 ． 3 ． 2教学 内容 设计 本 课程 根据 5个 教 学情 境 共 设 计 了 2 6个 典 型 的教 学项 目， 如 表 2所 示 ． 项 目包 括 认 知 项 目、 安装 调试 项 目、 设计 一 仿 真 一调试 项 目、 自学 项 目、 考 核 项 目等． 在 每个项 目实施 过程 中 ， 按 照 “ 课 程 导 人一 确定 学 习 目标 一 项 目整体 分 解 一 知 识 点 介 绍 一 操 作 示 范一分 组 操 作 调 试 一 过 程 监 督 与 评 价 一 项 目 讨 论 与总结 ” 的流程进 行 ． 表 2教 学内容设计 8 6 浙江水希 lj 水电专科学校学报 第 2 5巷 为 了保 证 项 目实施 效 果 ， 在 项 目进 行 过 程 中 ， 安排 了监督 和评 价环 节 ， 设计 了和 项 目相 关 的 过程 监督评 价表 ， 根 据 成 员 “ 职位 ” 评 价其 工 作 成 绩 ， 根 据项 目最终 成果评 价 小 组 团 队协作 情 况 ． 采 用此 项 目实施流程 ， 有助于巩 固学生的专业知识 、 培养每 位成 员 的实 际 动 手 能力 、 安装 调 试 排 故 能 力 、 岗位 责任 感及 团 队协 作能 力． 3 ． 3考核 方式 设计 传统的课程考核采取试卷考试这种单一考 核 模 式 ， 这种 考核 模式 只 能 简单 检测 学 生对 课 程 知 识 点 的 掌握 程 度 ， 对 于学 生 实 际 动 手 能力 、 设 备 维修 维护 能力 和创新 能 力完 全 没有 涉 及． 因此 在 采 取行 动 导 向教 学模式 后 ， 对课 程 考 核模 式 进行 了大 幅 度 改革 ， 采取多种考 核模式相结 合 ， 如 项 目考核 占 3 5 ％ 、 理论 考 核 占 3 0 ％ 、 平 时实操 项 目评 价 占 2 0 ％ 、 作业 ， 考 勤 ， 综 合 报 告 等 占 1 5 ％ ． 采 取 这 种模式后 ， 学生对理论知识的掌握程度 、 实际动手 能力、 团队协作能力 、 以及作为学生 的基本要求都 能得 以兼顾 ， 有助于学生综合能力 的培养和检测． 3． 4课 程实训项 目设 计 传统的课程 教学模 式 中， 实训 项 目多是虚 拟 的、 仿真的， 与实际应用脱节严重 ， 学生学 习兴趣不 高． 因此改革课程教学 ， 不仅要对教学方法和教学 内容 进 行 改 革 ， 还 需对 实训 项 目进 行 改 革． 为 了让 学 生在 掌握 电气 控 制 与 P L C技术 基 本 知识 的基 础上 ， 发挥个人特长和培养一定 的创新能力， 实训 时让学生 自由组合分组 ， 根据 已有的实训设备 ， 选 用或开发与实际应用结合紧密的实训项 目， 如典型 电气控 制 系统 的设 计 与安 装 、 典 型 电气 系 统 的 编程 与控 制 、 实 验 实 训设 备 的拆 装 与 维 护 、 实 用 教 学 仪 器的研发等等 ， 以培养学生综合能力和一定的创新 能力 ． 表 3为可开 展 的实训项 目一 览表 ． 表 3可 开 展 的 实训 项 目 一览 表 4教学效果 在本课程的教学改革探索过程中， 通过改变教 学理念 、 教学方法 、 整合和完善教学 内容、 创新设计 实训项 目， 教学效果 较传统教 学模式有 了显著提 高 ， 主要表 现在 以下 几点 1 提高 了学 生 的学 习 积极 性 ． 学 生从 传 统 课 堂上的听众 ， 转变为具有特定 “ 工作岗位” 的职员 ， 按照分配的任务工作 ， 在工作 中学习， 学 习积极性 显著 提高 ． 2 提高了学生 的课 堂参 与度 和实际动手能 力． 传统的课 堂上， 学 生的参 与度参 差不 齐， 开小 差 、 走 神等 情况严 重 ． 教 学方 法 改 革 后 的课 堂 ， 每 位 同学轮流承担不 同岗位和不同任务 ， 均需 实际动手 第 3期 王红梅 基于行动导 向的“ 电气控 制与 P L C ” 课 程教 学改革研 究 8 7 参 与教学项 目， 受过程评价体系监督 ， 并受 时间限 制 ， 课堂气氛紧张而充实． 学生在“ 做 中学， 学中做” 过程中参与度高 ， 实际动手能力显著提高． 3 培 养 了 学 生 的 团 队 协 作 能 力 和 创 新 能 力 ． 不管 是 课 堂 教学 还 是 实 训 项 目中 ， 分 组 模 式 很 好 的培养 了 学 生 的 团 队 协 作 和 团 队 沟 通 能 力 ． 实 训 项 目中特 别 安 排 了典 型 教 学 仪 器 的 研 发 ， 既 实 现 了理论 与实践 的紧 密结合 ， 又培 养 了学生 的创 新 能 力 ． 4 提 高 了学 生 的就 业 竞 争力 ． 课 程 教 学 内容 是根 据学 生 毕业后 从 事 的主 要 工作 岗位 设 计 的 ， 与 岗位贴合紧密， 且在教学过程 中学生承担不 同岗位 和 不 同任 务 ， 在 学 习 中就 受 到 良好 的职 业 训 练 ， 毕 业 即能上 岗 ， 大大 提高 了就 业竞 争力 ． 5 结 语 电气控制与 P L C 课程是机电类 、 电气类专业 的重 点 课 程 ， 广 泛应 用 于 工 程 实 际 中 ， 采 用 行 动 导 向教学 方 法彻底 打 破 传 统 的教 学 模 式 ， 通 过 对 毕业 生 的就 业 岗位 调 研 、 确 定 课 程 教 学任 务 、 进 行 了课 程教学情景设计 、 教学 内容设计和多样化考核模式 设计 ， 教学采取“ 教 、 学 、 做” 一体化． 并借助现有实 验 实 训 设 备 ， 根 据 学 生 兴 趣 设 计 课 程 实 训 项 目， 培 养 学生 创新 能力 ． 通 过 行 动导 向教 学改 革 模 式 实践 证 明， 教学效果 良好 ， 学生 的学习兴趣显著提高， 全 面 培养 了学 生 的实 际动 手 能力 和一 定 的创 新 能 力 ， 提 高 了学生 就业 竞争 力． 参 考 文献 [ 1 ] 杨帆． “ P L C控制技 术” 课 程改 革与创 新 [ J ] ． 中 国电力 教 育， 2 0 1 2 1 0 7 6 。 9 O ． [ 2 ] 王红梅 ， 方贵盛． 电气控制 与 P L C教学 方法 改革的探 讨 [ J ] ． 浙 江水利水 电专科学校学报 ， 2 0 1 1 ， 2 3 2 7 3 7 5 ． [ 3 ] 李莹 ， 冯小玲． 项 目法在 高职 P L C教 学 中的应用 [ J ] ． 职 教 论坛 ， 2 0 1 2 2 2 4 2 5 ． [ 4 ] 阮友德 ， 林丹 ． 基于工作 过程导 向的 P L C课 程建设 与实践 [ J ] ． 实验室研究与探 索， 2 0 1 1 ， 3 0 8 4 4 6 4 4 9 ． [ 5 j 郑海英． P L C技术及应用 课程教学 改革 的研 究与实践 [ J ] ． 辽 宁工业大学学报 社会科 学版 ， 2 0 1 2 ， 1 4 2 1 3 41 3 5 ． [ 6 ] 方贵盛． 机电一体 化专业 实验室建设 与管理 [ J ] ． 实验 室研究 与探索 ， 2 0 1 1 ， 3 0 1 2 2 1 2 2 1 6 ， 2 2 1 ． 厅工会领导慰 问水专监理公 司兰溪钱塘江农 防工程监理部员工 8月 1 4日下午 ， 省水利厅工会工作委员会主任 陈永根专程赴兰溪市钱塘江农防加 固工程， 亲切慰问冒 着酷 暑奋 战 在水 利建 设工 程一 线 的水专 监理 公 司兰溪 监 理 部全 体监 理 人员 ， 校工 会 主席 顾 培熙 带 领监 理 公 司领 导 随 同慰 问． 陈主任听取了监理部高景泉总监的汇报 ， 对本工程 的监理工作给予了充分肯定 ， 叮嘱大家做好防暑降温 工作 ， 并对在高温下坚持工作的现场监理人员表示慰问． 陈主任代表水利厅发放 了高温慰 问金 ， 顾主席代表 校 工会 向现场监 理 人员 赠送 了消 暑用 品 ． 兰溪市钱塘江农 防加固工程全长 6 1 k m， 4 8座闸泵 ， 共分 3 7个标段 ， 工程总投资约为 7 ． 6亿元 ， 于 2 0 1 1 年 1 O月 1 8日正式开工， 计划于 2 0 1 4年 3月底完工． 摘 自浙 江水利 水 电 学院 网