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【摘要】高职教育的课程应使学生能够获得结构完整的工作过程中所涉及到的程序性知识、职业技能和相关的职业体验，以促进职业能力的形成为目的。“可编程控制器技术及应用”以项目或案例为载体，革新课程组织模式，逐步实现学习领域与工作领域一致、学习过程与工作过程一致、学习任务与工作任务一致，初显实施成效。
【关键词】PLC;电机控制;案例教学
Abstract：Higher vocational education curriculum should enable the students to obtain work process involved in the complete procedural knowledge，occupation skill and related occupation experience，in order to promote the formation of occupation ability as purpose."The programmable controller technology and application" is carried by the project or the case，innovates the organization mode of the curriculum，gradually realizes the learning areas and work are as consistent，the learning process and work process consistent，the learning task and work task consistent，Initial implementation.
Key words：PLC;Motor control;Case teaching
1.引言
高等职业教育肩负着向特定的行业和岗位培养合格的生产或服务第一线的高素质技能型专门人才的使命，如何提高学生的技能水平和综合素质，是高等职业院校一直在探索的一个具有现实意义的课题。本文以《可编程控制器技术及应用》课程教学改革为例。该课程是理论性与实践性均很强的课程，且PLC可应用的指令较多，传统教学采用逐个指令的使用讲解为主，先介绍基本指令、再讲授高级指令，很难从根本上提高学生学习质量和实效性。为加强高职学生就业竞争力，我们改革教学方法，实施了将实际案例引入到教学过程中，采用了项目教学法教学，充分调动了学生的学习兴趣，引导和激励了学生们学习新的知识，大大地提高学生的各种技能，包括独立思考、独立操作、创新等方面，取得了明显的教学效果。
2.课程设计
本课程设计打破以知识传授为主要特征的学科课程模式，从“工作任务与职业能力”分析出发，设定职业能力培养目标，变书本知识的传授为动手能力的培养，开发基于工作过程的项目课程，以工作任务为中心组织课程内容，让学生在完成具体项目的过程中来构建相关理论知识，并发展职业能力。本课程以电气自动化岗位能力需求为主线，培养学生PLC基本编程能力、PLC控制系统调试能力、PLC控制系统维护管理能力;以交通灯设计、PLC控制传送带和气动机械手、现场PLC模块故障诊断排除等工作任务为中心，组织课程内容，融合高级维修电工对PLC技术知识、技能的要求，实现理论与实践一体化教学。课程内容突出对学生职业能力的训练，理论知识的选取紧紧围绕工作任务完成的需要来进行，同时又充分考虑了高等职业教育对理论知识学习的需要，并融合了相关职业资格证书对知识、技能和态度的要求。本课程按照上述设计原则，设计了三大学习领域，课程内容根据工业生产系统的典型控制设计，采用12个项目加一周校外实训进行教学。各个项目包含的学习内容不同，采用循序渐进、由简单到复杂的顺序进行设置。其中项目一到项目八选用教学中相对较简单的完整工作过程作为教学案例进行情境设计，包含了电机控制、交通灯系统设计、多种液体混合系统设计等项目，通过该部分项目的练习，达到对学生PLC系统基本编程能力的培养。项目九到项目十一设置了较复杂系统的设计，包含MPS系统、锅炉液位系统及电梯系统的控制，通过该部分项目的训练，达到对学生PLC控制系统调试能力的培养。一周校外实训可以满足对学生控制系统维护管理能力的培养。
3.项目实施
在运用案例教学法时，《可编程控制器技术及应用》课程可引入的案例有很多，教师要善于设置案例，引导学生思维，适时地进行案例讨论，并通过相类似案例的练习，从而不断提高学生的理论知识与操作能力。货物升降机上升、下降的控制线路是实际生产机械运动的典型控制线路，在实际生产中广泛应用。下面就以“小型货物升降机的PLC控制”项目为案例说明。
3.1 案例描述
某货物升降机由交流电动机M控制，由电动机的正反转实现货物升降机的上升和下降运行。以该货物升降机的继电-接触器控制为载体，用PLC实现升降机的上升和下降运行。其基本结构示意图如图1所示。SQ1～SQ4 可以是行程开关，也可以是接近开关，用于位置检测，起限位作用。控制要求：手动实现上升和下降的切换。按下上升按钮，货物升降机上升并连续运行，按下下降按钮，货物升降机下降并连续运行。按下停止按钮，升降机停止运行。
图1 升降机结构示意图
3.2 案例实施
（1）实施环境
该项目在PLC实训室进行。该实训室现有西门子S7-200PLC装置13套，学生分组进行，3人一组进行项目的实施进展。
（2）实施方法
采用“做中学、做中教”的方法教学。教师先启发学生了解一些够用的基本指令，结合实际进行适时的讲解，再将PLC的主要设计步骤要求具体化，包括输入、输出点的分配，PLC型号的选择、外部接线、编程设计、运行等环节。 （3）实施步骤
①提出任务，引入新知识;
本次课要求学生完成小型货物升降机的PLC控制系统设计。要求设计硬件接线图、原程序并调试成功。教师简单介绍系统控制要求及工艺结构。
②介绍授课目标、学习方法和考核要求;
授课目标：了解PLC基本原理;掌握PLC基本指令;了解PLC内部元件;掌握继电接触器控制如何改造为PLC控制;熟悉编程软件的使用。学习方法：小组讨论设计系统控制方案并上机调试。考核要求：分小组考核，每小组向每个人提问，打出个人成绩。
③讲练过程;
第一阶段：学生分组设计该系统的电气控制线路，教师解答学生设计过程中遇到的问题。第二阶段：介绍将继电接触器控制线路改造为PLC程序控制的基本方法，以点动控制及连续运行控制为例讲解转换过程。介绍PLC基本工作原理;讲解PLC基本指令，包括常开、常闭触点及线圈的使用方法;介绍梯形图编制的基本规则;介绍内部元件输入映像寄存器和输出映像寄存器。第三阶段：介绍PLC编程的基本步骤。根据控制要求列出PLC控制的输入输出分配表见表1。第四阶段：学生分组讨论，设计系统梯形图程序。教师解答学生设计过程中遇到的问题。第五阶段：教师讲解PLC硬件接线图的设计。学生根据接线图完成接线。系统硬件接线图如图2所示。第六阶段：学生分组调试已设计的程序，并观察结果。教师解答学生调试过程中遇到的问题。参考程序如图3所示。
表1 输入输出分配表
输入分配表 输出分配表
输入电器 输入地址 输出电器 输出地址
正转起动按钮SB2 I0.1 正转接触器KM2 Q0.0
反转起动按钮SB3 I0.3 反转接触器KM1 Q0.1
停止按钮SB1 I0.2
过载保护继电器FR I0.0
图2 输入输出配置及外部接线图
图3 系统梯形图程序
④学生休息;
⑤各组对本次内容进行总结陈述，教师最终总结;
⑥根据课程能力训练项目设计要求布置相关课后项目作业，请同学们课后认真完成。
（4）案例反馈
通过该案例，让学生从实际例子中学会选择PLC型号、掌握接线知识，理解PLC的基本应用，重点是常开、常闭及线圈等基本指令的使用。同时掌握西门子编程软件的使用。在具有基本设计的基础上，进行知识点的拓展，此时就需要教师在教学中的创新应用，包括知识如何拓展，拓展的知识量，拓展知识的前后联系。结合实际，可参考下面的案例设计。案例拓展控制要求：在上例的基础上，将题目要求适当增加，增加SQ1～SQ4行程开关的控制，按上例步骤组织教学，让学生参与设计。
4.教学效果
（1）加强了学生团队合作的能力。
项目进行过程中，要求学生以小组的形式，进行软硬件设计、系统调试，并写出总结及心得。通过项目训练及考核测试，重在给学生传递一个信息：注重团队合作能力的培养，而且从学生写的实训日记、总结及心得体会中均能看出学生深刻体会到了团队间相互合作的重要性。
（2）提高了学生学习的积极性。
以前该课程教学模式主要以讲授为主，该模式效率低下，学生积极性不高。改革后的教学模式，完全跳出了旧有教学模式，使知识能够最快速、最大限度地让学生吸收，并能够大大提高学生学习的积极性，教学效果也显著提高。
5.结束语
本文以《可编程控制器技术及应用》课程建设为切入点，对高职教育中的项目教学模式进行了探索与实践。着重在教学设计、教学方法方面进行实践和探索，提出一些具体措施，从而激发学生的学习兴趣，培养学生的职业能力，实施教师指导下的学生自主性学习，在教学实践中取得良好的效果。
参考文献
[1]张胜宇.可编程控制器课程建设的创新研究[J].职业教育研究，2007（2）.
[2]薛士龙.《电气控制与可编程控制器》课程建设的实践与探索[J].教育教学论坛，2012（11）.
[3]徐良雄.《可编程控制器》课程“教学做一体化”的实践探索[J].武汉交通职业学院学报，2011（1）.
作者简介：张芬（1980—），女，陕西渭南人，硕士，西安航空职业技术学院教师，主要研究方向：PLC控制技术、组态控制技术。
【关键词】PLC;电机控制;案例教学
Abstract：Higher vocational education curriculum should enable the students to obtain work process involved in the complete procedural knowledge，occupation skill and related occupation experience，in order to promote the formation of occupation ability as purpose."The programmable controller technology and application" is carried by the project or the case，innovates the organization mode of the curriculum，gradually realizes the learning areas and work are as consistent，the learning process and work process consistent，the learning task and work task consistent，Initial implementation.
Key words：PLC;Motor control;Case teaching
1.引言
高等职业教育肩负着向特定的行业和岗位培养合格的生产或服务第一线的高素质技能型专门人才的使命，如何提高学生的技能水平和综合素质，是高等职业院校一直在探索的一个具有现实意义的课题。本文以《可编程控制器技术及应用》课程教学改革为例。该课程是理论性与实践性均很强的课程，且PLC可应用的指令较多，传统教学采用逐个指令的使用讲解为主，先介绍基本指令、再讲授高级指令，很难从根本上提高学生学习质量和实效性。为加强高职学生就业竞争力，我们改革教学方法，实施了将实际案例引入到教学过程中，采用了项目教学法教学，充分调动了学生的学习兴趣，引导和激励了学生们学习新的知识，大大地提高学生的各种技能，包括独立思考、独立操作、创新等方面，取得了明显的教学效果。
2.课程设计
本课程设计打破以知识传授为主要特征的学科课程模式，从“工作任务与职业能力”分析出发，设定职业能力培养目标，变书本知识的传授为动手能力的培养，开发基于工作过程的项目课程，以工作任务为中心组织课程内容，让学生在完成具体项目的过程中来构建相关理论知识，并发展职业能力。本课程以电气自动化岗位能力需求为主线，培养学生PLC基本编程能力、PLC控制系统调试能力、PLC控制系统维护管理能力;以交通灯设计、PLC控制传送带和气动机械手、现场PLC模块故障诊断排除等工作任务为中心，组织课程内容，融合高级维修电工对PLC技术知识、技能的要求，实现理论与实践一体化教学。课程内容突出对学生职业能力的训练，理论知识的选取紧紧围绕工作任务完成的需要来进行，同时又充分考虑了高等职业教育对理论知识学习的需要，并融合了相关职业资格证书对知识、技能和态度的要求。本课程按照上述设计原则，设计了三大学习领域，课程内容根据工业生产系统的典型控制设计，采用12个项目加一周校外实训进行教学。各个项目包含的学习内容不同，采用循序渐进、由简单到复杂的顺序进行设置。其中项目一到项目八选用教学中相对较简单的完整工作过程作为教学案例进行情境设计，包含了电机控制、交通灯系统设计、多种液体混合系统设计等项目，通过该部分项目的练习，达到对学生PLC系统基本编程能力的培养。项目九到项目十一设置了较复杂系统的设计，包含MPS系统、锅炉液位系统及电梯系统的控制，通过该部分项目的训练，达到对学生PLC控制系统调试能力的培养。一周校外实训可以满足对学生控制系统维护管理能力的培养。
3.项目实施
在运用案例教学法时，《可编程控制器技术及应用》课程可引入的案例有很多，教师要善于设置案例，引导学生思维，适时地进行案例讨论，并通过相类似案例的练习，从而不断提高学生的理论知识与操作能力。货物升降机上升、下降的控制线路是实际生产机械运动的典型控制线路，在实际生产中广泛应用。下面就以“小型货物升降机的PLC控制”项目为案例说明。
3.1 案例描述
某货物升降机由交流电动机M控制，由电动机的正反转实现货物升降机的上升和下降运行。以该货物升降机的继电-接触器控制为载体，用PLC实现升降机的上升和下降运行。其基本结构示意图如图1所示。SQ1～SQ4 可以是行程开关，也可以是接近开关，用于位置检测，起限位作用。控制要求：手动实现上升和下降的切换。按下上升按钮，货物升降机上升并连续运行，按下下降按钮，货物升降机下降并连续运行。按下停止按钮，升降机停止运行。
图1 升降机结构示意图
3.2 案例实施
（1）实施环境
该项目在PLC实训室进行。该实训室现有西门子S7-200PLC装置13套，学生分组进行，3人一组进行项目的实施进展。
（2）实施方法
采用“做中学、做中教”的方法教学。教师先启发学生了解一些够用的基本指令，结合实际进行适时的讲解，再将PLC的主要设计步骤要求具体化，包括输入、输出点的分配，PLC型号的选择、外部接线、编程设计、运行等环节。 （3）实施步骤
①提出任务，引入新知识;
本次课要求学生完成小型货物升降机的PLC控制系统设计。要求设计硬件接线图、原程序并调试成功。教师简单介绍系统控制要求及工艺结构。
②介绍授课目标、学习方法和考核要求;
授课目标：了解PLC基本原理;掌握PLC基本指令;了解PLC内部元件;掌握继电接触器控制如何改造为PLC控制;熟悉编程软件的使用。学习方法：小组讨论设计系统控制方案并上机调试。考核要求：分小组考核，每小组向每个人提问，打出个人成绩。
③讲练过程;
第一阶段：学生分组设计该系统的电气控制线路，教师解答学生设计过程中遇到的问题。第二阶段：介绍将继电接触器控制线路改造为PLC程序控制的基本方法，以点动控制及连续运行控制为例讲解转换过程。介绍PLC基本工作原理;讲解PLC基本指令，包括常开、常闭触点及线圈的使用方法;介绍梯形图编制的基本规则;介绍内部元件输入映像寄存器和输出映像寄存器。第三阶段：介绍PLC编程的基本步骤。根据控制要求列出PLC控制的输入输出分配表见表1。第四阶段：学生分组讨论，设计系统梯形图程序。教师解答学生设计过程中遇到的问题。第五阶段：教师讲解PLC硬件接线图的设计。学生根据接线图完成接线。系统硬件接线图如图2所示。第六阶段：学生分组调试已设计的程序，并观察结果。教师解答学生调试过程中遇到的问题。参考程序如图3所示。
表1 输入输出分配表
输入分配表 输出分配表
输入电器 输入地址 输出电器 输出地址
正转起动按钮SB2 I0.1 正转接触器KM2 Q0.0
反转起动按钮SB3 I0.3 反转接触器KM1 Q0.1
停止按钮SB1 I0.2
过载保护继电器FR I0.0
图2 输入输出配置及外部接线图
图3 系统梯形图程序
④学生休息;
⑤各组对本次内容进行总结陈述，教师最终总结;
⑥根据课程能力训练项目设计要求布置相关课后项目作业，请同学们课后认真完成。
（4）案例反馈
通过该案例，让学生从实际例子中学会选择PLC型号、掌握接线知识，理解PLC的基本应用，重点是常开、常闭及线圈等基本指令的使用。同时掌握西门子编程软件的使用。在具有基本设计的基础上，进行知识点的拓展，此时就需要教师在教学中的创新应用，包括知识如何拓展，拓展的知识量，拓展知识的前后联系。结合实际，可参考下面的案例设计。案例拓展控制要求：在上例的基础上，将题目要求适当增加，增加SQ1～SQ4行程开关的控制，按上例步骤组织教学，让学生参与设计。
4.教学效果
（1）加强了学生团队合作的能力。
项目进行过程中，要求学生以小组的形式，进行软硬件设计、系统调试，并写出总结及心得。通过项目训练及考核测试，重在给学生传递一个信息：注重团队合作能力的培养，而且从学生写的实训日记、总结及心得体会中均能看出学生深刻体会到了团队间相互合作的重要性。
（2）提高了学生学习的积极性。
以前该课程教学模式主要以讲授为主，该模式效率低下，学生积极性不高。改革后的教学模式，完全跳出了旧有教学模式，使知识能够最快速、最大限度地让学生吸收，并能够大大提高学生学习的积极性，教学效果也显著提高。
5.结束语
本文以《可编程控制器技术及应用》课程建设为切入点，对高职教育中的项目教学模式进行了探索与实践。着重在教学设计、教学方法方面进行实践和探索，提出一些具体措施，从而激发学生的学习兴趣，培养学生的职业能力，实施教师指导下的学生自主性学习，在教学实践中取得良好的效果。
参考文献
[1]张胜宇.可编程控制器课程建设的创新研究[J].职业教育研究，2007（2）.
[2]薛士龙.《电气控制与可编程控制器》课程建设的实践与探索[J].教育教学论坛，2012（11）.
[3]徐良雄.《可编程控制器》课程“教学做一体化”的实践探索[J].武汉交通职业学院学报，2011（1）.
作者简介：张芬（1980—），女，陕西渭南人，硕士，西安航空职业技术学院教师，主要研究方向：PLC控制技术、组态控制技术。