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浅谈基于工作过程的《PLC控制系统设计与实施》的课程设计与开发 |
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【摘要】 本文从课程设计与开发背景、课程教学内容、课程教学方法三个方面阐述了《PLC控制系统设计与实施》的整体设计，提出了“基于工作过程”课程设计与开发思路，以及教学过程中采用“基于工作过程”能力培养的六阶段教学方法。
【关键词】PLC控制 工作过程 课程设计
0. 引言
为进一步深化高职专业建设和课程改革，适应社会和职业发展的需要，进行基于工作过程导向的专业课程设计开发，已经成为高职教育探索和实践的重要任务。
本方案按照基于工作过程导向的课程开发理念和开发模式，根据企业调研确定职业岗位，分析典型工作任务，融合国家职业资格技能（应知、应会）的标准要求，将实际的“工作 ”与“学习”有机地结合在一起，对高职《PLC控制系统设计与实施》课程内容的结构进行了设计开发。在实训室模拟真实的工作过程进行教学组织实施，实现教学和企业工作岗位的有效对接。
1. 课程设计与开发的背景
《PLC控制系统设计与实施》是我院自动化与信息工程系“机电一体化技术”、“计算机控制技术”专业的专业核心课程，是“应用电子技术”、“电子信息工程技术”专业的专业拓展课程，是一门实践性很强的专业课。课程在继电控制系统的基础上,着重讲述日本三菱系列PLC及变频器应用知识内容。在教学过程中，授课教师积极探索“知行并进，工学结合”人才培养模式课程体系建设的要求，不断优化课程结构，建立具有高职自动化技术教育特色的新课程体系。 以机电设备设备与系统运行与维护、电气自动化技术、现代维修电工等岗位的能力要求为依据，不断更新课程教学内容，改革课程教学方法、创新教学手段和教学模式，形成有利于培养创新人才的教学机制。根据课程特点，大胆进行课程改革，实现理实一体化，在PLC一体化教室开展项目式教学。
2. 课程教学内容设计
2.1 《PLC控制系统设计与实施》课程内容开发
根据工业现场与相关对应专业实际工作的需要，课程以小型三菱PLC与变频器应用技术为重点，课程内容围绕设计制作工业现场典型的小型PLC控制系统所需的知识和能力展开。课程强调工艺标准和规范，并贯穿整个教学过程，重视对学生进行创新精神、团队协作精神、创业品质、创造能力的培养，为学生可持续发展奠定良好的基础。
2.2《PLC控制系统设计与实施》课程学习领域确定
课程以培养学生的职业能力为重点，与行业企业结合进行基于工作过程的课程开发与设计。我们通过对重庆江陵仪表厂、重庆江东机械厂、重啤万州分公司等企业的铸板机、蓄电池专用生产设备、涂板机、空压机、数控机床的生产、装配、调试等工作领域的调研，机电设备维修维护工、维修电工、设备装配工、设备调试工等岗位对PLC和变频器应用知识和技能的需求情况，经课程专家的引领、企业专家与专业教师研讨与归纳，并结合我院若干个专业教学领域的培养目标，确定了PLC控制系统设计与实施的行动领域，并转化成学习领域。
下图是本课程的关联图：
图1 《PLC控制系统设计与实施》课程关联图
2.3 改革举措
图2 改革举措
2.4《PLC控制系统设计与实施》课程学习情境的设计
在课程设计的思路上，围绕PLC小型控制系统的设计、安装、调试及维护运行等工作过程，考虑由浅入深、由简单到复杂的原则，设计了5个学习情景，（不同专业选用不同教学情景）通过学生个体与模拟真实的环境互动，达到将认知过程与职业活动结合，逐渐实现专业能力和关键能力的培养。
序号 学习情景 学习子情景 课时
1 PLC基础与编程工具使用 1.1 PLC选型安装与接线 8
1.2 手持编程器使用
1.3 编程软件的使用
2 FX2N系列PLC基本指令应用 2.1 电动机的连续运行控制系统 20
2.2 电动机的正反转控制系统
2.3 电动机的时间控制系统
2.4 智力抢答器系统
3 FX2N系列PLC顺序控制设计法应用 3.1小车自动往返运动控制系统 24
3.2 自动门控制系统
3.3 按钮式人行横道交通灯控制系统
3.4离心式选矿机控制系统
3.5组合钻床控制系统
4 FX2N系列PLC功能指令应用 4.1 电动机Y-△启动控制系统 24
4.2 密码锁控制系统
4.3 倒计时钟系统
4.4 定时器系统
4.5 霓虹灯控制系统
4.6 交通灯系统
5 PLC与变频器综合应用 5.1 电梯变速控制系统 20
5.2 电梯轿厢开门控制系统
5.3 电梯轿厢开门控制系统
5.4 工业控制洗衣机控制系统设计与实现
6 四层电梯控制系统 28
合 计 124
课程教学情境设计完全体现了《PLC控制系统设计与实施》课程的教学特色：一是工学结合特色，完全采用工程实例，项目载体即是现场工程项目，做到了理论联系实际；第二是开放性教学特色，在项目完成过程中，教师为学生创造了一个开放的环境，学生可以充分发挥自己的能动性；第三是将职业标准融入教学，PLC应用技能不仅是维修电工考证的一个子项目，还是企业维修电工技师考证的必备技能。
2.5相关教学资源的开发
课程内容应以工作过程为导向进行重构、序化，体现教、学、做理论实践一体化。做中学，学中做。我们相继开发了《PLC控制系统设计与实施》课程教学计划、课程标准、学习情境描述、引导文、授课说明、考核标准等教学资源。同时还提供了国家标准与规范、PLC资料、变频器资料、低压电器资料、工程技术文件样本等相关标准、手册与资料，充分利用网络资源及网上优势，组建了校内校外实训基地，购买先进教学设备，建成了PLC一体化教室，为学生的学习创造了良好的环境，能够满足教学的需要。
课程考核方法：按照岗位职业能力的形成过程，设计课程评价体系进行课程考核。如图3所示：
图3 《PLC控制系统设计与实施》课程考核改革
3. 课程教学方法
3.1 《PLC控制系统设计与实施》课程教学组织设计
按照“资讯→计划→决策→实施→检查 →评估”完整的“行动”过程来进行教学组织。
基于工作过程的完整的教学行动就是在教学过程中模拟企业里真实工作任务并获得工作成果而进行的一个相对完整的流程，围绕1个或多个完整的真实项目而开展的教学活动。先由教师对项目进行分解, 并作必要的示范性指导, 然后让学生分组围绕各自的工程项目进行讨论、协作、实践、探究性学习, 最后以共同完成项目的情况来评价学生是否达到教学目的。它综合了当前传统探究教学、任务驱动教学和案例教学的特点, 旨在把学生的学习训练有效融入工程任务完成的过程中, 让学生积极学习、自主地进行知识的建构。
3.2 教学手段与方法设计
教学过程中，根据学生的个性特征、课程内容及教师的教学特点，灵活运用项目教学法、演示教学法、角色扮演教学法、案例分析教学法等行动导向的教学方法，引导学生积极思考、乐于实践，提高教与学的效果。
a.模拟真实的实践教学环境，紧贴生产实际，提高课程岗位实习的适应能力；
b.采用多媒体技术，利用网络课堂，网上资源建设等手段，丰富教学形式。
c、通过启发式、互动式、案例式、现场教学等多种教学方法，让学生成为学习的主体。
4. 结束语
通过“基于工作过程导向”的《PLC控制系统设计与实施》课程设计与开发, 对现代高等职业教育理论和教教学观念运用做了有益的尝试, 对传统的教学模式进行了改革。基于工作过程的课程设计开发方法是目前高职教育先进的课程设计方法之一，是一个庞大的系统工程，在我国还处于起步阶段，需要我们不断去努力探索。职业教育者要积极思考与探讨, 进行课程改革与内涵建设,培养高质量的技能型人才以适应社会发展的需要。
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