引言:中職教育以培養(yǎng)適應(yīng)性較強的生產(chǎn)一線的技術(shù)應(yīng)用型人才為目標。為實現(xiàn)這一目標,我們在課程設(shè)置中盡可能地加大實踐課的比例。實際上,改變授課方式和方法同樣可以達到提高學生實踐動手能力的目的。
《電氣控制與PLC應(yīng)用》課程實踐性較強,若采用傳統(tǒng)的教學方法(即教師講授),自然不會取得良好的教學效果。中職教育強調(diào)學生的實踐動手能力,為此,我們將項目教學法引入《電氣控制與PLC應(yīng)用》課程的教學實踐中,取得了較好的效果。
一、PLC簡介:
可編程序控制器也就是我們通常所說的PLC,是20世紀60年代以來發(fā)展極為迅速,應(yīng)用面極為廣泛的工業(yè)控制裝置,它作為一項新型控制系統(tǒng),已和機器人、計算機輔助設(shè)計與制造成為現(xiàn)代工業(yè)的三大支柱,是現(xiàn)代工業(yè)自動化的三大支柱之首,是工業(yè)自動化的主要工具。它是計算機技術(shù)與繼電接觸器控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物,采用計算機存儲程序和順序執(zhí)行的原理,來控制各種類型的機械設(shè)備或生產(chǎn)過程。目前,PLC在國內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機械制造、汽車、輕紡、交通運輸、環(huán)保及文化娛樂等各個行業(yè)。
目前社會上對PLC人才的需求很多,我國各大、中等工科學校的自動化專業(yè)、電氣工程及自動化專業(yè)、機械設(shè)計及自動化專業(yè)、機電類專業(yè)等與工業(yè)自動化相關(guān)的專業(yè)以及職業(yè)技術(shù)等的培訓中均將該課程列為重要課程,我校也將《電氣控制與PLC應(yīng)用》課程作為機電一體化專業(yè)的專業(yè)課。
《電氣控制與PLC應(yīng)用》課實質(zhì)上是由《電氣控制技術(shù)》和《PLC技術(shù)應(yīng)用》兩門課組合而成,是一門重要的新技術(shù)課程。該課程知識覆蓋面廣、涉及內(nèi)容多、更新發(fā)展快、強調(diào)理論而又偏重實踐應(yīng)用。主要講授的是:常用低壓電器、電氣控制線路的基本環(huán)節(jié)、典型機械設(shè)備電氣控制系統(tǒng)分析、電氣控制線路設(shè)計基礎(chǔ)、PLC的構(gòu)成及工作原理、PLC的指令系統(tǒng)、梯形圖及編程方法、PLC的應(yīng)用、PLC的通信和安裝接線等。仔細探究《電氣控制技術(shù)》和《PLC應(yīng)用》這兩門課相近之處有兩點:一是PLC的編程語言之一梯形圖與繼電器、接觸器控制原理圖非常接近;二是PLC作為一種工業(yè)電腦在電氣控制系統(tǒng)中起控制作用,而繼電器的主要作用也是在電氣控制系統(tǒng)中起控制作用。不同之處是前者講的是繼電、接觸器控制技術(shù),而后者講的卻是計算機控制技術(shù)。故此,將兩門課合并或分開講授都有其道理和科學性。我校采用將兩者合并起來講授,在具體的教學實踐中教師們提出應(yīng)改革傳統(tǒng)的教學方法,制定一種確實可行的教學方法來解決教與學的矛盾,以達到最好的教學質(zhì)量。
二、傳統(tǒng)的的教學模式及其缺點:
由于PLC課程是一門具有多變性、綜合性、典型性、實踐性和實用性的課程,在教學過程中,既有理論又有實踐,既有工作原理又有編程方法,既有典型單元程序又有復(fù)雜實用案例,同時我校屬于職業(yè)學校,學生是一個學習基礎(chǔ)、習慣和動機差異很大的群體。因此在教學過程中采用什么樣的教學方法使學生能夠?qū)W好、學透這一門課PLC課程是自動化專業(yè)的專業(yè)課程,是一門隨著PLC工業(yè)控制的發(fā)展,PLC的教學方法也一直在變化,但還是不能滿足科學技術(shù)發(fā)展的需求。
《電氣控制與PLC應(yīng)用》課程是機電一體化專業(yè)中一門重要的職業(yè)技能課程,傳統(tǒng)的教學以課堂教學為主,實驗教學為輔,采用“先指令,后程序.再實驗驗證”的模式。即以教師為中心,在教學的過程中教師處于主導地位,學生
被動的接受知識的傳授,即教師在課堂上講理論,學生在實驗室做驗證。雖然教師在上理論課的時候.對原理進行過認真的分析.但在實操的過程中,學生仍不能正確運用所學的理論,需要教師不斷重復(fù)解釋。課程目標完成不佳,教師很費力氣,而學生在理論上仍然是一知半解,實踐技能也沒有很好的掌握,滿足不了學生以后從事相關(guān)工作的需要,更沒有達到職專培養(yǎng)高技能應(yīng)用型人才的目標。
這種教學雖然有一定的實踐操作機會,但是對學生來說是比較抽象的,知識點的接受有一定難度。而在PLC教學中,教學思想和教學方法手段的落后導致大部分教師仍采用傳統(tǒng)的知識傳授型課程教學模式,課堂上缺少對學生能力的培養(yǎng)和技能的訓練、理論與實踐脫節(jié)、注重理論而忽視實踐;以課本為中心,教學方法不靈活,達不到中等職業(yè)教育培養(yǎng)目標的要求。
我認為原因在于傳統(tǒng)的教學模式中的理論與實踐嚴重脫節(jié)。學生在上理論課的過程中,由于沒有與實踐直接聯(lián)系的情境.難以理解所學的理論知識。例如,在講授遞增、移位等指令時.盡管反復(fù)強調(diào),在實際應(yīng)用時要注意輸入使能端(EN)的狀態(tài).但在實習過程中.不少學生在使用這些指令時仍經(jīng)常出錯。這是因為學生沒有真正理解PLC的掃描工作方式。
三、教學改革:
PLC課程作為一門新型課程,具有很強的實踐性、綜合性和應(yīng)用性。目前,在該課程的教學中對實踐的重視和培養(yǎng)尚顯不夠,教學方法還有待進一步創(chuàng)新。企業(yè)反映,畢業(yè)生就業(yè)到崗后,在企業(yè)現(xiàn)場的應(yīng)用能力較差,未能體現(xiàn)職業(yè)技術(shù)學校學生在技能方面的優(yōu)勢。中等職業(yè)教育作為教育發(fā)展中的一個類型,肩負著培養(yǎng)面向生產(chǎn)、建設(shè)、服務(wù)和管理第一線需要的高技能人才的使命,所以在PLC課程教學中應(yīng)以培養(yǎng)學生對生產(chǎn)一線的應(yīng)用能力與創(chuàng)新能力為主。因此,我在PLC課程的教學中進行了改革和創(chuàng)新。
如何在短時間內(nèi)提高PLC知識學習和技能訓練的效果,在PLC課程教學中采用項目化教學法,做到以教師為引導,以學生為主體,以企業(yè)需求為導向的“三位一體”,是我們在教學改革中實踐的一種方法。通過理論與實踐一體化的教學模式,使學生在完成真實的工作任務(wù)的過程中.能夠根據(jù)任務(wù)的需要。學習和運用專業(yè)知識.分析和解決學習中遇到的實際問題.提高綜合素質(zhì)能力。
自2008年起,我們逐步探索及應(yīng)用項目驅(qū)動式教學方法,引入工程實例為藍本,利用先進的教學設(shè)施和生產(chǎn)設(shè)備 .讓學生了解在實際工作中利用PLC做項目的流程 ,并通過一系列實踐驗證來激發(fā)學生的學習興趣 ,了解開發(fā)過程 ,最后通過一個大的完整案例對學生進行綜合培訓和考核,從而大大增強了 教學效果,實現(xiàn)了專業(yè)理論知識和實踐操作的有機統(tǒng)一。
此外.生產(chǎn)一線技能人才的培養(yǎng)要求教師適時地結(jié)合行業(yè)需求、崗位能力的要求安排和設(shè)置教學內(nèi)容,開發(fā)先進的、接近生產(chǎn)實際的實訓項目.跟蹤學科的發(fā)展及時更新教學內(nèi)容,調(diào)節(jié)理論和實訓課時,適當?shù)卦龆喙δ苤噶?、順序控制、PLC通訊等內(nèi)容的教學課時。對于實訓項目中涉及到的傳感器,液壓氣動元件等相關(guān)知識,為學生做相應(yīng)的補充。在教學過程中,結(jié)合PLC技術(shù)的綜合性,將機械,電子、電工、液壓.氣動和計算機等知識與PLC知識有機地聯(lián)系和綜合運用起來。
四、項目教學法的認識
德國教育專家弗雷德·海因里希教授在德國及歐美國家素質(zhì)教育報告演示會上,曾以這樣一則實例介紹項目教學法:首先由學生或教師在現(xiàn)實中選取一個“造一座橋”的項目,學生分組對項目進行討論,并寫出各自的計劃書;接著正式實施項目——利用一種被稱為“造就一代工程師偉業(yè)”的“慧魚”模型拼裝橋梁;然后演示項目結(jié)果,由學生闡述構(gòu)造的機理;最后由教師對學生的作品進行評估。通過以上步驟,充分地發(fā)掘了學生的創(chuàng)造潛能,同時培養(yǎng)和提高了學生的分析能力、實踐能力及團隊合作等綜合能力。
現(xiàn)如今,項目教學法已越來越得到各國教育界的重視,甚至于美國工商管理碩士教育(MBA)也廣泛采用項目教學法。MBA采用的主要方法是:由學校和企業(yè)共同組成項目小組,深入實際,在完成指定項目的同時,學習和應(yīng)用已有的知識,在實踐的第一線培養(yǎng)解決問題的能力。這是一種“真刀實槍”的演練。
目前,我國中等職業(yè)教育的目標是培養(yǎng)生產(chǎn)、建設(shè)、服務(wù)第一線的高級技術(shù)應(yīng)用型人才,這同樣需要培養(yǎng)學生在生產(chǎn)一線解決問題的能力。因此,我們完全可以在實踐性較強的課程,尤其是工科的一些課程中引入項目教學法,促使學生的實踐能力得到較快的發(fā)展和提高。
五、項目教學法的設(shè)計理念
“項目教學法”就是以實踐為主要方式,師生共同完成幾個項目的教學方式。其目的是為學生創(chuàng)設(shè)學習情景,學生通過對實際項目的認識、了解并動手完成,學習并掌握相關(guān)的理論知識和實踐技能,做到理論與實踐相結(jié)合。在項目設(shè)計過程中為更好地適應(yīng)社會需求,我們主要考慮了以下幾個方面。
(1)明確培養(yǎng)目標
我校PLC主要培養(yǎng)對象是電氣技術(shù)應(yīng)用和機電一體化專業(yè),培養(yǎng)目標是:在具有必備的基礎(chǔ)理論知識和專門知識的基礎(chǔ)上,重點掌握從事本專業(yè)領(lǐng)域?qū)嶋H工作的基本能力和基本技能,具有良好的職業(yè)道德和敬業(yè)精神,適應(yīng)生產(chǎn)、建設(shè)、服務(wù)第一線需要的,全面發(fā)展的高素質(zhì)技能型專門人才。
為了適應(yīng)行業(yè)需求,要求學生能繪制并連接PLC的I/O接線,能使用基本指令、功能指令編寫PLC控制典型自動設(shè)備正常工作的程序;能對程序進行安裝調(diào)試;能用PLC控制自動設(shè)備中常用的變頻器等;注重學生職業(yè)技能的訓練、職業(yè)崗位能力、解決問題能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。
(2)了解企業(yè)需求
一種方法是通過調(diào)研、走訪企業(yè)及畢業(yè)學生反饋等形式,與相關(guān)專家共同分析員工從事某個崗位所需的人才素質(zhì)、知識與能力要求;了解企業(yè)的需求、學生與崗位要求的差距,把企業(yè)中的研究員、高工、工程師請進校園作為外聘教師授課,縮小這種差距。另外一種方法就是收集企業(yè)典型的PLC自動控制裝置,以此為載體設(shè)計教學項目。通過這幾種方法相結(jié)合確定的教學項目,主要目的是培養(yǎng)學生的專業(yè)知識、素質(zhì)和技能,走上工作崗位以后能快速適應(yīng)企業(yè)的要求。
(3)參考學生能力
在對項目的設(shè)置中另外一個要考慮的問題就是學生的能力,無論項目內(nèi)容多么完善,都要考慮教學活動的整體性原則,因我校有中專班和大專班之分,還有普通班和對口高職班,我一般是采取“因材施教”的項目實施計劃,即根據(jù)學生班級、作業(yè)成績和個人能力的差異,分別為其制定出可供選擇的項目活動。這種項目實施計劃方案的制定,不但有利于教學任務(wù)的完成,而且有利于教師與學生、學生與學生之間的互動和交流。
六、實施項目教學
在以上理念的支持下,下一步就是項目具體實施,PLC課程項目化教學,是師生通過共同實施一個完整的“項目”工作而進行的教學活動,建立師生間的良性互動,學中做,做中學,學做一體,培養(yǎng)學生一定的自我學習能力,實現(xiàn)學生對知識和技能的掌握。
PLC項目教學實施按照以下三個教學階段進行:
(1)確定項目內(nèi)容
在這一項過程中通常是教師選擇、設(shè)計一個或幾個貫穿整個PLC技術(shù)及應(yīng)用課程的大型綜合項目,作為訓練學生職業(yè)崗位綜合能力的主要載體,這就是以項目為PLC課程能力訓練載體的原則,項目選擇的要點是:實用性、典型性、覆蓋性、綜合性、趣味性、挑戰(zhàn)性、可行性。綜合項目的設(shè)計,最考驗任課老師的功力和水平,項目設(shè)計的好壞在很大程度上決定了該課程教學的成敗,當然還要考慮學生不同的層次水平。
針對課程內(nèi)容,我們在教學過程中分階段選擇基本指令的調(diào)試、定時器與計數(shù)器的使用、霓虹燈的控制、三組搶答器的控制、電機的正反轉(zhuǎn)及星三角轉(zhuǎn)換控制、水塔水位的自動控制、交通燈的控制、兩種液體混合裝置控制、機械手控制的設(shè)計等項目,將授課地點也改在實驗室。
(2)項目的實施
在項目內(nèi)容確定之后,接下來就是怎樣去具體地實施這些項目,我在教學當中一般項目式教學實施的步驟分為:任務(wù)布置,組建小組、分析項目,制定方案、知識培洲,項目實施、檢查評估七個環(huán)節(jié)。力爭做到理論與實踐一體、結(jié)合工程實際、精選項目案例。對課程內(nèi)容進行項目式劃分時結(jié)合實踐設(shè)備精心設(shè)計,實現(xiàn)理論與實踐的融合,激發(fā)學生學習興趣。
項目式教學在實際中的過程:
任務(wù)布置:通過多媒體講解任務(wù)的要求;
組建小組:學生尋找組員,教師注意調(diào)整組員組成.達到學生全面鍛煉的目的。每個組以3—4名學生為宜,將基礎(chǔ)好、動手能力強的學生與基礎(chǔ)相對較差的學生組合在一起。這樣,既能保證項目活動按時完成,又有利于學生間互相交流,有助于專業(yè)較差學生提高。
分析項目:根據(jù)任務(wù)要求,小組內(nèi)部進行討論,教師負責側(cè)面引導·
制定方案:各小組制定項目流程圖,包含時間、人員分配及需要哪些知識的支持;
知識培訓:教師根據(jù)各小組的方案,教授必要的知識,包括接線、指令、編程方法,注意事項等;
項目實施:通過知識培訓,小組按照制定的方案執(zhí)行,注意團隊協(xié)作;
檢查評估:教師對完成項目的小組進行檢查評估,主要是:I/0通道分配.接線圖接線,PLC程序,操作安全及過程中碰到問題的解決能力等,給予評分。對于沒有完成項目的小組,教師要及時的指正引導來幫助完成。
另外,鼓勵他們運用口頭、書面、討論、研討等多種方式進行交流,在項目實施工程中,引導學生通過收集資料與討論擬定工作方案,鼓勵學生合作完成工作任務(wù),使每一個人都能參與小組工作,培養(yǎng)學生的協(xié)作精神。在整個過程中學生按照自己確定的工作步驟和程序工作,教師起全程指導作用,在共性問題上,教師可以集中講解。
針對部分學生的就業(yè)去向,本課程還會在學生到企業(yè)頂崗實習期間得到練習,通過在企業(yè)的鍛煉使學生進一步熟悉實際電氣控制和PLC的應(yīng)用和工作環(huán)境,實現(xiàn)教育就業(yè)一體。
(3)教學方法與手段
綜合應(yīng)用情景教學法、任務(wù)驅(qū)動法、項目導向法、一體化教學法、示范教學法、相互交流教學法、主動參與法、自主學習法等多種教學法,突出任務(wù)驅(qū)動,培養(yǎng)創(chuàng)新能力。以項目為基礎(chǔ),通過任務(wù)驅(qū)動使學生先感性后認知,激發(fā)學生潛在的學習動力,圍繞完成任務(wù)中出現(xiàn)的問題、難題進行理論知識的學習,引導學生綜合運用所學的知識和技能,進行工作任務(wù)的策劃與設(shè)計、實施和評價,訓練學生有序的工作方法,培養(yǎng)學生的工作能力。在項目實施中鼓勵學生有一定的創(chuàng)新發(fā)揮,通過分析和解決完成任務(wù)中的創(chuàng)新要求,培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力。另外,為了給學生更多的動手動腦機會,長期提供開放實驗室和創(chuàng)新實驗室,讓學生不僅可以對課堂上的內(nèi)容進行加深與鞏固,而且可以做課外的小課題,如讓學生參與教師的科研工作,開展科技創(chuàng)新活動,建立課外興趣小組,等等,使學生有更多的時間進行實踐訓練,從而確保學生經(jīng)過培訓后掌握課程所要求的職業(yè)技術(shù),進一步提高學生的實踐能力和創(chuàng)新能力。
教學手段方面,通過制作多媒體課件、利用軟件仿真、PLC及高級電控柜模擬訓練、自動線實操訓練,結(jié)合企業(yè)參觀及現(xiàn)場教學多種教學手段組織教學。
(4)項目結(jié)束后的評價
在項目結(jié)束后先由學生自己進行項目結(jié)果的展示、自我評估及互相之間評價,再由教師對項目工作成績進行檢查評分。師生共同討論、評判在項目工作中出現(xiàn)的問題、學生解決處理的方法,并歸納總結(jié)在項目中應(yīng)用到的知識點。關(guān)注學生經(jīng)歷探究過程積累操作技能、經(jīng)驗知識和科學知識,獲得知識、能力、素質(zhì)的全面提高,最終的結(jié)果只占據(jù)一小部分。










