試析項目法在高職PLC教學(xué)中的應用論文
論文摘要：以項目導向，任務(wù)驅動(dòng)的教學(xué)模式改革傳統的PLC課程教學(xué)，從設計思路、教學(xué)目標、項目與任務(wù)三個(gè)方面進(jìn)行整體設計，科學(xué)地組織實(shí)施PLC項目教學(xué)，著(zhù)重學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力的培養，綜合地、全面地評價(jià)學(xué)生的學(xué)習情況。
論文關(guān)鍵詞：PLC；項目法；教學(xué)設計；組織實(shí)施；考核評價(jià)
可編程控制器（PLC）是自動(dòng)控制技術(shù)、微計算機技術(shù)和通信技術(shù)相結合的通用工業(yè)控制裝置，目前已被廣泛地應用于機電一體化、工業(yè)自動(dòng)化控制等各個(gè)領(lǐng)域，被譽(yù)為現代化工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化的三大支柱（PLC技術(shù)、機器人、計算機輔助設計和制造）之一�；赑LC廣闊的發(fā)展空間，PLC課程已成為高職院校的機電、電氣類(lèi)等專(zhuān)業(yè)的核心課程。
PLC課程實(shí)踐性、應用性較強，強調理論知識和技能訓練并重。傳統的教學(xué)方式是依照教材，按基本工作原理、基本指令、基本應用、基本操作的順序進(jìn)行理論講授和實(shí)驗訓練。一方面由于高職生整體學(xué)習能力較弱，另一方面由于指令多而抽象，大多學(xué)生在學(xué)習過(guò)程中學(xué)了后面的就忘了前面的，對各指令的功能混淆不清，不能正確地理解與應用，學(xué)生學(xué)習的主動(dòng)性和積極性差。為了改變這一狀況，采用“項目導向，任務(wù)驅動(dòng)”的項目式教學(xué)，通過(guò)師生共同完成學(xué)習項目和學(xué)習任務(wù)，有效地提高了學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，提高了教學(xué)效果與教學(xué)質(zhì)量。
一、PLC課程項目教學(xué)法的整體設計
�。ㄒ唬┐_定設計思路
課程整體設計充分體現項目導向，任務(wù)驅動(dòng)的思想，依據企業(yè)需求和崗位技能需求，遵循學(xué)生認知規律，將課程的教學(xué)活動(dòng)分解設計成若干由簡(jiǎn)單到復雜的項目和任務(wù)，以項目為單位組織教學(xué)，以典型任務(wù)為載體，引出相關(guān)專(zhuān)業(yè)理論知識，使學(xué)生在實(shí)踐操作過(guò)程中加深對專(zhuān)業(yè)知識、技能的理解和應用，培養學(xué)生的綜合職業(yè)能力。
�。ǘ┟鞔_教學(xué)目標
確定PLC課程知識目標與能力目標，這是PLC教學(xué)的出發(fā)點(diǎn)，也是PLC教學(xué)的歸宿。具備PLC控制系統維護能力以及PLC程序設計能力是PLC崗位對PLC技術(shù)人員的核心能力要求。依據這一要求，高職PLC課程的知識目標是：使學(xué)生掌握可編程控制器技術(shù)的基本組成、工作原理及PLC編程軟件的使用，掌握PLC基本指令、應用指令及編程規則，掌握PLC基于梯形圖的常用的設計方法，掌握PLC應用系統的設計、安裝、調試和維護，并具備PLC的通信與網(wǎng)絡(luò )的基本知識。能力目標是：培養學(xué)生具備PLC安裝能力、硬件接線(xiàn)能力、常用指令的分析應用能力、PLC程序設計與調試能力、PLC控制系統設計、安裝、接線(xiàn)、調試及故障排除能力。進(jìn)而實(shí)現培養學(xué)生學(xué)習的能力、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力及溝通協(xié)作的能力。
�。ㄈ┰O計教學(xué)項目與任務(wù)
PLC課程的項目與任務(wù)的設計即是教學(xué)內容的設計，它是課程設計思路和教學(xué)目標的具體體現。它即要符合企業(yè)和崗位技能需求，具有針對性，又要保持PLC知識的系統性與完整性。因此，可以將PLC課程按項目教學(xué)模式分為五個(gè)學(xué)習項目，即PLC基礎、基本指令及應用、常用應用指令及應用、PLC控制系統的設計、PLC的通信與網(wǎng)絡(luò )。然后詳細分解每個(gè)學(xué)習項目所包含的知識點(diǎn)和能力點(diǎn)，形成具體的學(xué)習任務(wù)。例如在項目四“PLC控制系統的設計”中，按邏輯設計法、時(shí)序圖設計法、經(jīng)驗設計法、繼電器控制電路圖轉換設計法、順序控制設計法分別設計一個(gè)學(xué)習任務(wù)。任務(wù)有時(shí)也被稱(chēng)為子項目。任務(wù)的選取要注意三點(diǎn)：一是盡量采用學(xué)生易懂的三相電動(dòng)機控制及易演示的彩燈（交通燈）控制和機械手控制；二是盡量按由簡(jiǎn)到繁、循序漸進(jìn)的方式安排任務(wù)順序，并注意控制PLC課程的整體難度；三是各任務(wù)針對性要強，要能充分體現相應知識點(diǎn)的學(xué)習和相關(guān)能力的培養。
二、項目教學(xué)的組織與實(shí)施
科學(xué)地組織項目教學(xué)是實(shí)現教學(xué)目標的有效途徑。堅持項目導向，任務(wù)驅動(dòng)的教學(xué)思路，按照“任務(wù)目標－任務(wù)分析－關(guān)聯(lián)知識－任務(wù)實(shí)施－擴展知識－能力測試－效果評估”的順序組織教學(xué)，實(shí)現完整的“教、學(xué)、做”一體化。以項目四中的任務(wù)“搬運機械手控制設計”為例，教學(xué)活動(dòng)組織過(guò)程可以分成三個(gè)階段：
�。ㄒ唬蕚潆A段
在一項新的學(xué)習任務(wù)啟動(dòng)之初，首先要明確任務(wù)的目標，它決定著(zhù)本次任務(wù)的教學(xué)方向，指引著(zhù)師生教與學(xué)活動(dòng)的開(kāi)展。第二步是確定任務(wù)載體，任務(wù)載體應是實(shí)現任務(wù)目標最直接、最有效的`途徑。在“搬運機械手控制”學(xué)習任務(wù)中，任務(wù)目標是掌握順序控制設計法，考慮到在搬運機械手手動(dòng)、單步自動(dòng)、單周期自動(dòng)、連續自動(dòng)多種工作方式中，連續自動(dòng)控制最能突出順序控制設計的特點(diǎn)，所以選擇搬運機械手連續自動(dòng)控制作為任務(wù)的載體。第三步任務(wù)分析，針對機械手連續自動(dòng)控制，細致地分析機械手的工作方式、機械手每個(gè)工作步的控制要求及應禁止的誤操作，繪制出機械手自動(dòng)工作流程圖。工作流程圖是順序功能圖的基礎，因此是這一步教學(xué)活動(dòng)的重點(diǎn)內容。第四步是關(guān)聯(lián)知識即順序功能圖知識的學(xué)習，這是學(xué)生運用順序控制設計法實(shí)現機械手自動(dòng)控制的理論基礎，學(xué)習的內容包括順序功能圖的組成、結構類(lèi)型、順序功能圖與梯形圖的對應關(guān)系、根據順序功能圖畫(huà)梯形圖的方法等。
在準備階段，為保證知識的完整性，同時(shí)兼顧時(shí)間限制，任務(wù)訊息（任務(wù)目標、任務(wù)載體、任務(wù)分析）與相關(guān)知識主要由教師講授，教師是這一階段的活動(dòng)主體，時(shí)間安排為2個(gè)課時(shí)。需要說(shuō)明的是，如果將機械手每個(gè)工作步驟、自動(dòng)流程圖、順序功能圖制作成動(dòng)畫(huà)，用多媒體進(jìn)行演示，將增加授課的趣味性、直觀(guān)性，提高教學(xué)效果。
�。ǘ⿲�(shí)施階段
在任務(wù)實(shí)施階段，學(xué)生是活動(dòng)的主體。首先學(xué)生按2－4人一組，根據機械手控制要求確定輸入輸出元件，進(jìn)行I/O點(diǎn)分配，設計外部接線(xiàn)，繪制機械手自動(dòng)控制順序功能圖，初步設計PLC控制程序，這些活動(dòng)由學(xué)生課外完成。教師負責布置任務(wù)，提供咨詢(xún)。第二步學(xué)生匯報，教師檢查評價(jià)。教學(xué)活動(dòng)主要以師生共同討論的方式展開(kāi)，著(zhù)重對比置位復位指令、位移位指令、步進(jìn)指令三種編程方案。步進(jìn)指令在項目三“常用應用指令及應用”中有過(guò)初步的學(xué)習，大多學(xué)生可能并不熟悉，但不排除有好學(xué)的學(xué)生會(huì )應用它來(lái)編程。采用置位復位指令和步進(jìn)指令編程的程序會(huì )較長(cháng)，但邏輯關(guān)系清楚，而運用位移位指令編程的程序則顯得緊湊而簡(jiǎn)捷，而且位移位指令在這里的妙用對學(xué)生更具吸引力。學(xué)生設計的每一種方案都應該得到教師的鼓勵，即使不完整或有明顯的錯誤。師生討論的主要目的在于確定方案、完善程序，時(shí)間安排為2個(gè)課時(shí)。第三步是程序輸入與調試。學(xué)生分組上機操作，教師進(jìn)行指點(diǎn)和檢查。時(shí)間安排也為2個(gè)課時(shí)。對于提前完成的小組，可以安排他們先進(jìn)入下一個(gè)環(huán)節，即機械手手動(dòng)控制、單步自動(dòng)、單周期自動(dòng)控制設計。上機操作完成后，學(xué)生在課外完成程序設計與調試報告。第四步擴展知識的學(xué)習。在熟悉掌握機械手連續自動(dòng)控制設計后，機械手手動(dòng)控制、單步自動(dòng)、單周期自動(dòng)控制設計在教師指導下，也可以較快地被學(xué)生掌握，時(shí)間安排為1個(gè)課時(shí)。至此用順序控制設計法實(shí)現的完整的搬運機械手控制的學(xué)習基本完成，總計7個(gè)課時(shí)。對于學(xué)習能力較強的學(xué)生，教師還可以指導其將中斷指令應用于機械手控制中。
在任務(wù)實(shí)施階段，教師主要是營(yíng)造學(xué)習氛圍，創(chuàng )設學(xué)習情境，提供幫助與咨詢(xún)，引導教學(xué)過(guò)程順利進(jìn)行。
�。ㄈ┰u價(jià)階段
在這個(gè)階段里，需要做個(gè)能力測試檢查評估任務(wù)目標完成情況。教師可以布置用順序功能圖實(shí)現某些簡(jiǎn)易的順序控制的作業(yè)由學(xué)生分組完成，根據學(xué)生作業(yè)評定成績(jì)。這一階段的師生活動(dòng)均安排在課外。
由上所述，每個(gè)任務(wù)教學(xué)過(guò)程劃分為任務(wù)的準備、實(shí)施與評價(jià)三個(gè)階段，每個(gè)階段又細分為子階段，每個(gè)子階段所要進(jìn)行的具體的教學(xué)活動(dòng)不同，師生在各個(gè)階段所處的地位與作用也有所不同。
在PLC課程項目教學(xué)組織與實(shí)施過(guò)程中，教師還要注意三點(diǎn)：一是要選擇既能體現項目教學(xué)理念，又適合學(xué)校實(shí)驗實(shí)訓條件的教材，必要時(shí)可以自編教材；二是要充分利用現場(chǎng)教學(xué)、多媒體技術(shù)等方式生動(dòng)直觀(guān)地進(jìn)行講授和指導，使枯燥、抽象的PLC硬件系統學(xué)習形象化，使復雜、難以理解的PLC控制任務(wù)趣味化，有效地激發(fā)學(xué)生學(xué)習的興趣。三是項目教學(xué)中，學(xué)生不再是被動(dòng)的接受者，不確定的因素會(huì )有所增加，如教學(xué)進(jìn)度的減慢、學(xué)生掌握程度不一、專(zhuān)業(yè)知識涉及面擴大等，教師只有不斷提高教學(xué)能力和業(yè)務(wù)水平，才能較好地運用項目教學(xué)法。
三、項目教學(xué)的考核與評價(jià)
PLC課程項目教學(xué)的考核與評價(jià)是檢驗教學(xué)目標是否實(shí)現，判定教學(xué)效果是否達到預期的重要環(huán)節。在PLC課程結束時(shí)進(jìn)行綜合項目考核，依據PLC項目實(shí)現的功能是否完整、設計方案是否最優(yōu)、I/O接線(xiàn)是否正確、聯(lián)機調試是否按時(shí)完成、技術(shù)報告是否規范等五項指標，考核評定學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。但綜合項目的考核成績(jì)并不是學(xué)生學(xué)習PLC課程的最終成績(jì)，它在總成績(jì)里所占的比例是40%，另有60%是平時(shí)成績(jì)。PLC項目教學(xué)的評價(jià)堅持以下幾個(gè)原則：
�。ㄒ唬┻^(guò)程評價(jià)與結果評價(jià)相結合的原則。評價(jià)的活動(dòng)滲透在教學(xué)的整個(gè)過(guò)程之中，課堂表現、活動(dòng)小組中的表現、操作技能水平、各項任務(wù)完成程度等都是教師平時(shí)采分的內容。
�。ǘ┬〗M評價(jià)與個(gè)人評價(jià)相結合的原則。教師對小組的整體評價(jià)在于鼓勵團隊協(xié)作能力的培養，教師對小組成員個(gè)人的評價(jià)在于督促個(gè)人學(xué)習自覺(jué)性的培養。
�。ㄈ┞殬I(yè)能力評價(jià)與職業(yè)基本素質(zhì)評價(jià)相結合的原則。從學(xué)生所獲得的分析解決問(wèn)題能力、學(xué)習能力、創(chuàng )新能力等職業(yè)能力，以及所培養的勞動(dòng)紀律、安全操作等職業(yè)基本素質(zhì)兩大方面進(jìn)行全面、科學(xué)的評價(jià)。
四、結語(yǔ)
PLC課程的項目教學(xué)以項目為單位，以典型的任務(wù)為載體，貫徹項目導向，任務(wù)驅動(dòng)的思想，將“教、學(xué)、做”有機地結合在一起。通過(guò)項目教學(xué)，學(xué)生能較好地掌握PLC應用技術(shù)，為今后順利地走上崗位奠定了良好的基礎。
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