高职PLC原理及控制技术课程一体化教学模式探讨

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  [摘要]文章分析了传统教学法的不足,指出了一体化教学模式的主要特点,并针对PLC原理及控制技术课程的教学提出了一体化教学模式的思路和内容。
  [关键词]PLC 一体化教学模式 制定项目 计划过程
  [作者简介]郭利霞(1972- ),女,武汉船舶职业技术学院电子系机电教研室主任,讲师,硕士,主要从事高职实践教学研究。(湖北武汉 430050)
  [课题项目]本文系湖北省教育科学“十一五”规划专项资助重点课题“湖北省高职高专实训基地建设方案设计及实现路径研究”的阶段性成果。(课题编号:2007A054)
  [中图分类号]G712[文献标识码]A[文章编号]1004-3985(2008)06-0050-03
  
  “PLC原理及控制技术”是机电技术应用专业中一门重要的专业必修课程。其应用性和实践性要求很高,由于新知识的不断增加,教学时间的相对减少,传统的教学方法已难以适应新形势的需要。所以,需要对课程体系和教学方法进行改革,实行一体化教学模式,让理论和实践有机结合,即“实践—理论—再实践”的一体化教学模式。
  
  一、传统教学法的不足
  
  受客观因素限制,传统教学方法的课程设置在“教”和“学”两方面都存在问题,影响了培养目标的实现。
  1.课程整合不够。PLC原理及控制技术课程涉及的选修课程主要有微处理器原理、数字逻辑、电子电路、低压电器、电气控制等。但由于各方面的原因,不可能在学习PLC原理及控制技术课程前开设上述全部课程,同时由于学生个体学习基础上的差异,致使本课程教学难度较大。学生普遍感到“专业技术理论”难学易忘,厌学心理普遍,靠死记硬背来应付考试。进入技能形成的实习教学阶段,虽较感兴趣,但专业技术理论知识已遗忘甚多,往往限于模仿性的操作训练,而无法触类旁通,形成系统技能。由于理论和实习教学的各个阶段认识方法单调,学生的专业兴趣得不到激发,学习积极性难以调动,学习专业技术的方法和能力难以得到很好培养。
  2.教学环境分离。传统的教学法把PLC课程分为理论教学和实践教学两部分。两者在教学上自成体系,互不干涉,各有一套人马。专业技术理论教学和实习教学分段实施,理论教师和实习指导教师各负其责,造成了相互脱节,在教学目标、教学内容和教学方法等方面难以形成有机结合。教学过程中往往出现“各自为政”和“相互推诿”的现象,教材之间的内在联系得不到协调,教学内容不能合理统筹。
  3.“双师”素质欠佳。以学科为中心的传统教学法,容易产生重理论轻实践的倾向,不利于造就一支既能讲授专业理论,又能指导学生实习的复合型专业教师队伍。
  针对上述问题,在教学过程中我们对课程安排和教学方法进行了改革,采用了先进的教学手段和充分的理论与实践相结合的一体化教学方法,以弥补教学过程中存在的缺陷。
  
  二、一体化教学模式的特点
  
  一体化教学,通俗的理解是为了使理论与实践更好地衔接,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,从而逐步实现三个转变,即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;从以课堂为中心向以实验室、实习车间、实训基地为中心转变。由此可见,一体化教学的特点是:教师一体化,即专业理论课教师与实习指导课教师构成一体;教材一体化,即理论课教材与实习课教材构成一体;教室一体化,即理论教室、实习车间、实训基地构成一体;学习主客体一体化,即充分调动学生学习积极性,实现教育客体主体化和学习主体客体化,“教学做”融为一体。
  这种教学模式能较好地解决理论教学与实习教学的脱节问题,减少理论课之间及理论课与实习课之间知识的重复,增强教学的直观性,充分体现了学生的主体参与作用,必将有助于教学质量的提高和高素质人才的培养。
  
  三、PLC原理及控制技术课程一体化教学模式的思路和内容
  
  1.确定课程整体目标。在课程设计中,坚持以就业为导向,以职业岗位需求为根据,以能力为本位的原则。首先要确定本课程的能力目标,本着导向性、自主性、开放性的原则,以学生为主体,结合实训室开放、课外科技活动和考试改革,引导学生转变学习观念,加强学生自主学习的能力以及分析问题和解决问题的能力。在技能训练中,本着实践性、创造性的原则,重在能力的培养,少讲多练,使学生在实践中动手动脑,给予学生充分的思考空间和时间,训练学生真正的实践能力和水平;突出培养学生的技术应用能力和职业素质;同时在课程的设计中,注意发挥学生的创造性,使他们勇于独立思考,标新立异,掌握从不同角度分析、思考和解决问题的办法,起到启发学生创新意识的作用。在教学中,还要针对高职学生的特点,培养学生的社会适应性,教育学生树立终身学习理念,提高学习能力,学会交流沟通和团队协作,提高学生的实践能力、创造能力、就业能力和创业能力。
  2.改造传统教材内容。职业教育课程的内容必须以职业活动为导向。课程的实例、实训和主要的课堂活动都要紧紧围绕职业能力目标的实现,尽可能取材于职业岗位活动和实际工作流程,以此改造课程式的内容和顺序。PLC课程涉及知识面广,教学难度大,故采用以专业理论“必需、够用、适用”为原则,淡化本课程中与其他课程紧密联系的纯理论性的教学内容。如,PLC系统物理模型,开关量、模拟量的采集和控制方法,PLC通信原理和方法等。这样,既回避了PLC涉及知识面广、学生基础薄弱这一环节,又能集中课时用于PLC实践性教学内容,突出本课程实践性和应用性的特点,有利于学生职业能力的培养。与此相反,凡涉及与PLC实践性教学密切相关的教学内容,如低压电器、继电器控制系统等,教师应该引起高度重视。PLC讲授前应补充讲授或先上好复习课,否则,学生就很难掌握将电气控制原理图转化为PLC梯形图的程序设计方法和有关PLC外围电路设计知识、安装接线等方面的操作技能,更谈不上根据工业现场的控制要求,形成利用PLC技术改造和革新传统继电器控制系统的能力了。
  编者在编写PLC教材时一般是按照基本原理、基本指令、基本应用、基本操作等分成各个独立的章节,按照结构的严谨性进行编书。如果教师按照教材的顺序进行教学,那么在一段时期内学生学习完所有指令后,印象不深刻,往往是学习了后面的知识又忘记了前面学习的内容,容易混淆概念、指令。到基本应用时,又得重新对所涉及的指令进行学习,效率不高,甚至使学生失去对本专业的学习兴趣。针对这种情况,在对教材的处理上,打破原来的教材顺序,以原来的教材作为教学知识点的基础,以课题模块为单元,以工程项目为主线,以学生参与为核心,通过设计不同的工程项目,将理论知识与实践操作融为一体。教师讲授完一个与工程项目相关的原理、指令后,就引导学生实践操作,这样既加深了学生的印象又节省了时间,同时还能充分调动学生学习的积极性,锻炼学生的动手能力。
  3.确定综合项目和单项项目。选择、设计一个或几个贯穿整个课程的大型综合项目,作为训练学生职业岗位综合能力的主要载体,这就是以项目为课程能力训练载体的原则。项目的选择要点是实用性、典型性、覆盖性、综合性、趣味性、挑战性、可行性。
  针对高职高专应用型技术人才的培养模式,在可编程序控制器应用技术课程的教学中,始终坚持以形成学生的职业技能为目的,在课程的教学中不断总结,逐步探索出“基础、应用、技能”的三段式课程结构体系。“基础”段,掌握可编程序控制器的发展史、特点、原理、基本程序的设计,继电器控制线路与可编程序控制器程序的移植方法等。在这个阶段,让学生逐步建立学习该课程的兴趣,培养学生的基本能力。“应用”段,掌握可编程序控制器的综合的程序设计、控制程序的调试、仿真等。这个阶段主要让学生在第一个阶段的基础上掌握综合程序的设计,初步培养学生的可编程序控制器系统的全局意识。“技能”段,掌握可编程序控制器网络控制系统的组态、电气控制外围电路的设计安装、系统的综合调试。这个阶段是形成学生核心能力的阶段,学生在这个阶段通过完成相关的任务形成PLC控制系统的设计、安装、调试、维护等综合技能。
  根据三段式的课程结构,选用一个8工位的小型生产线作为一个贯穿整个课程的大型综合项目,作为训练学生职业岗位综合能力的主要载体。我们把生产线的大项目分解成几个子项目,用于训练学生的单项能力。项目设计举例如52页表所示。
  4.教学过程一体化设计。教学过程设计是根据学生和教学项目的实际情况,设计教学计划的具体实施方案。教学过程要以学生为中心,以培养学生行为能力为目标,在教师的引导下,通过多种不定型的活动形式,激发学生的学习热情和兴趣,使学生主动动手、动心、动脑学习。这里以广场喷泉电气控制的教学过程设计为例进行介绍:(1)教学目标分析。了解喷泉的丛木组成和电气控制柜的基本结构、相关电气设备的控制顺序;按喷头工作的时序要求分析水泵控制的循环过程;能应用主控指令(MC,MCR)和时间继电器T等设计控制电路的梯形图;能有初步的PLC编程思路;能熟悉应用编程软件把程序输入到PLC中进行调试、修改;能画出外围设备接线图;能选择合适的外围电器元件并能对其进行质量检测;加电试运行并记录相关参数;分析、排除电路故障并作记录;简要说明电路工作原理和电路设计中的关键点;写出评价报告;进行知识总结与整理。(2)相关知识及教学法。现场讲解与试验:喷泉的组成与水泵的转向确定;讲授主控指令(MC,MCR)、时间继电器T及其扩展。(3)教学组织。参观广场喷泉,引导学生思考控制过程与方法,提出问题——如何设计控制电路的梯形图;教师进行基本知识介绍——喷泉的基本结构、安装方法、电气控制及其扩展应用、PLC相关知识;分组完成工程项目(每4人一组);教师引导学习——讨论、设计喷泉电气控制电路梯形图,画出外围电路接线图;利用PLC编程软件把程序写入到PLC中并调试;选择外围电路电器元件,检测电器元件质量,安装接线,检查并试运行;排除电路故障:排除试运行中的故障;学生之间相互设置自然故障;项目小组学生自我评价与教师综合讲评;学生总结项目知识,整理资料。
  5.师资力量一体化。既能胜任理论教学,又能指导实习操作的“一体化教师”队伍是实施一体化教学的关键。一体化教学要求教师不仅要有丰富的专业知识讲授理论,而且要有熟练的操作技能。在教学过程中,教师针对实际情况,采用讲解法、演示法、参观法、实践操作法等教学方法,并在巡回指导时善于发现问题、总结问题,做到共性问题集中讲解、个别问题个别指导。教师的一体化教学对理论与实际的有效结合、融会贯通是至关重要的。为了加大一体化师资的培养力度,使教师既具有较高的专业理论知识,又拥有较强的动手能力,可以派教师到企业学习,进行专业技能培训,并且要求专业教师每两年至少有两个月的企业实习经历。这不但增加了教师的实践经验,也是实现以就业为导向,以技能为核心,课程与行业企业需求协调发展,课程教材从静态制向动态制转变的保证,有利于“双师”素质的提升。
  


  6.教学场地一体化。教学条件是实现理论与实践一体化的基石。为了实现一体化教学,建议专门配备一体化教学教室,课堂采用小班教学,每班二十人左右,争取做到一人或者两人一台实验装置。我校现有电力拖动实训室、电工电子实训室、PLC实训室、普通车床铣床故障排除实训室等,理论和实践环节都在一体化教室完成。学生在学习理论知识的同时进行实践操作,有利于动手能力和创造性思维能力的提高。
  
  四、一体化教学实践中应该注意的问题
  
  作为高等职业教育的一种教学模式,一体化教学也必须与时俱进、不断充实、不断完善,才能发挥其积极作用,培养出适应社会需要的高素质人才。因此,笔者认为在今后的一体化教学实践中还应注意以下问题:
  1.把握专业发展前沿,实现教学设备、教材的不断更新。作为一体化教师应站在本专业发展的前沿,了解本专业发展动向,掌握本专业的新工艺、新产品、新材料、新设备,并将其及时充实到教学设备及教材中。这样才能使学生满足社会需要,跟上时代发展步伐。而要做到这一点,一方面教师要自我加压,关注科技动态;另一方面学校要为教师创造条件,如让教师进修、提高,实现网络办公等。
  2.应用现代教学手段,实现教学创新。从当前的发展来看,信息和通信技术正推动着教育教学的革命,一体化教学应及时引进现代教育技术,开发和使用符合教学需要的现代化教学媒体,实现学习目标、学习内容、学习方法和媒体的有效结合。应用多媒体(远程教学)技术的计算机辅助教学(CAI),可以把讲课、演示和实验生动、直观地结合起来,为学生提供边听、边看、边想、边做的一体化、个性化的学习机会,让学生有一种全新的感觉,对教育产生一个崭新的认识,从而对学习萌发出浓厚的兴趣,激发出更强的学习积极性、主动性。
  3.积极探索“教学做”一体化教学途径。职业教育以培养技能型、实用型人才为目标,必须给学生提供充足的实习材料、时间和岗位。当我们看到学生在一体化教学中心忙碌的身影时,一方面为学生技能的提高而感到高兴,另一方面也为每天大量实习材料的消耗而感到心疼。如果我们能探索出一条与“产学研”背景相适应的“教学做”一体化教学途径,不仅能有效解决材料消耗问题,而且使我们的教学能与企业紧密结合,紧跟企业发展步伐,从而进一步促进教学质量的提高。
  
  [参考文献]
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