1、1PLC 技术应用课程改革成果分析报告课程建设是学校办学水平的重要标志，中职院校如何改革课程建设，形成自己的办学特色，是各中职院校提升内涵的重点所在。PLC 技术应用作为山西省首批示范学校建设重点建设专业电气运行与控制的核心课程，2012 年 7 月开始启动，课程负责人为马苗玲，针对性开展调研，完善专业能力和职业能力培养体系建设，随着课程建设的研究在学院的不断推进和深入，在学院的支持下，我们与企业的专家、工程师合作，研究并实践了基于“工作岗位群和工作过程”的课程开发理念和开发模式，提出“工学结合”和“工学交替”课程体系建设和培养方案，于 2013 年 6 月完成课程建设、课程动画课件的制作及其
2、教学网站的建设，实行边课改边试点，取得了显著效果。一、 PLC 技术应用教学现状分析及主要问题可编程序控制器以其价格便宜、可靠性高、简单易懂、操作灵活等特点得到各行业控制领域的认同和推广。随着可编程序控制器在各行业的广泛应用，现代企业对 PLC 技术人员的需求日益增大。对于广大中职院校学生来说，它已不仅仅是一门课程，而是一项实用性较强的技术，掌握了这门技术，毕业后可直接应用于工作实践。1、 PLC 技术应用与相关课程的衔接。目前的 PLC 课程主要包括两方面的内容：一是低压电器控制，二是可编程控制器原理及应用，另外还可能涉及组态软件设计。教学内容众多，且都是实践性很强的项目，造成教学内容和课时
3、之间的矛盾。2、 PLC 技术应用教材内容安排不合理，理论性内容占比重大，实践应用型内容占比重小。教材对 PLC 的内容讲述主要集中在编程指令的说明上，缺少案例分析，不易于学生对课程的理解。3、教学试验资源有限，实验项目设计不合理，试验中进行重复性编程练习PLC 课程是一门实践性很强的专业课程，课程的开设有三分之一到二分之一的课时是实验课，但在实验室做该课程的实验又有其局限性，一般的 PLC 实验台，配备的是一台 PLC 基本单元，若干实验挂件，要实现的控制不但受挂件的限制，还受基本单元的功能的限制，如何在有限的实验条件下，让学生掌握好 PLC 的应用，是摆在我们面2前的课题。我校的 PLC
4、实验台是天煌教仪的 THSMS-C 网络型可编程控制器实验台，该装置采用的是 FX2N 系列 PLC 配备 CPU224CN，扩张了功能模块 EM223，及若干实验挂件。目前针对试验装置开设的十四个实验中不是简单的开关量控制的验证性实验，简单的开关量的重复编程，就是控制要求过于复杂的程序设计，在教学中不能收到良好的教学效果。例如就试验挂箱中的五相步进电机模拟、喷泉控制、8段显示器设计三个试验，虽然控制对象不同，但程序设计思路一致，学生在3个试验中做得工作是对相同指令的重复性编程练习。4、偏重编程练习，对实际项目缺乏整体认识PLC 本来是理论与实践的结合，硬件与软件的统一，可是在试验中，学生了解
5、主要是 PLC 的软件编程，对于其在工业控制中的地位、作用、和用法仍然缺乏整体认识。5、综合实训项目单一，与实际工作现场出入太大综合实训本来的目的是对 PLC 及其相关内容的整合，使得学生对 PLC控制有一个整体认识，但由于在实训设计中缺乏控制对象，使得学生的实训内容在很大程度上变成了对一个相对复杂的系统的程序设计，学生对 PLC 的实际用途仍然不了解，对 PLC 在实际工作现场的作用仍然缺乏认识。另外，目前开设实训项目单一，而学生水平不一，针对不同学生进行不同项目的实训设计，又利于更好的激发全体学生的积极性，也可以通过观察其他项目的设计安装，使学生们对 PLC 控制系统有更深层次的了解。二、
6、 PLC 技术应用课程建设过程及成果分析可编程序控制器作为电气自动化专业的重要主干课程之一，具有知识覆盖面广，更新发展速度快，既强调理论又偏重实践，与实际生产和应用紧密结合的特点。学生掌握后，可将这项技术直接应用于工作需要。可是目前的教学和实践存在上述诸多的问题，严重影响了PLC 教学效果，分析 PLC 课程特点，对 PLC 的理论教学和试验教学进行改革，对于促进 PLC 技术的发展和传授具有重大的意义。1、 本项目的研究背景中职教育是培养适应生产、建设、管理、服务第一线需要的高素质技能型人才，以就业为导向的职业教育，中职院校在办学过程中，围绕市场需求，不断探索、大胆创新、主动适应社会、适应地
7、方经济发展对人才的需求。在形成自己的办学特色中，课程是重要的载体，办学特色正是通过课程教学来实现的，抓好课程建设，对中职特色的3形成具有重要意义。 2 、研究并实践了基于“工作岗位群和工作过程”的课程开发理念和开发模式，将PLC 技术应用课程建设成为了2013年的山西省首批示范学校建设重点建设专业电气运行与控制的核心课程。以服务于工业企业自动化生产的PLC 技术应用课程的建设为研究对象，研究基于“工作岗位群和工作过程”的课程开发理念和开发模式，以就业需求为导向，整个课程开发流程为岗位群调研工作过程分析专业培养目标确定课程定位基于工作过程的教学内容设计教学情境设计考核评价体系设计，并以企业对学生
8、的能力评价作为检测参数，形成闭环控制，适时调整和更新教学内容，保证和提高教学质量。2.1课程的定位与总体设计(1) 课程的定位本课程是中职电气运行与控制等专业的核心课程，主要培养学生PLC 技术在生产一线的应用能力，本课程是一门职业性、实用性较强的专业课程，其前修课程是电工基础 、 电子技术基础 、 电机与电气控制技术 、 计算机应用基础等，后续课程为单片机 、 工厂供电 、 电气综合实训 、 组态软件与触摸屏应用技术 、 现场总线与工业以太网技术 ，维修电工考证等。通过本课程的学习，结合电气测量技术 、 液压传动控制技术 、 变频应用技术等知识，在电气控制设备改造、制造、调试、维修等综合职业
9、技能掌握方面会有很大的提高，它对电气运行与控制专业其它课程起到前后支撑作用，对学生核心专业能力形成起到关键作用。图 1 基于“工作岗位群和工作过程”的课程开发模式4图2 课程的定位(2)课程设计理念为了培养工作企业一线的高素质技能型人才， PLC 技术应用课程的课程设计体现了工学结合的理念，我们与企业的工程师、专家合作，以行业和岗位的需求为导向，以培养学生的职业能力、可持续发展能力为目标，进行系统化的项目课程开发。2.2基于工作过程的课程教学内容设计PLC 技术应用课程教学设计充分结合现代职业教育的思想和理念，符合工学结合的特点,体现工作过程的完整性和课程的系统化。(1) 教学内容的选取根据建
10、筑行业企业的发展需要,依据能够胜任建筑行业企业的施工技术管理员等职业岗位所必需的知识、能力、素质来选取教学内容，对后续课程、电工考证的应知应会内容等起到很好的支撑作用。课程内容的排序是基于由简单到复杂、由单一到综合的工作过程来组织序化教学内容，并兼顾理论知识的系统性和连贯性，为学生可持续发展奠定了良好的基础。图 3 教学内容的选取5本课程根据课程内容为选取依据，以三菱 FX2N 系列 PLC 机为载体，遵循学生认知规律，由浅入深，循序渐进，形成一个完整的课程体系。以项目式教学方式开展本课程的教学活动，结合本课程发展的情况，将课程划分为四个平台：入门项目平台、主导项目平台、自主项目平台和综合技能
11、训练平台；其中入门项目平台包含三个任务：PLC应用基础，FX 系列 PLC，FX 系列编程软件；主导项目和自主平台包含：指示灯控制系统、三相异步电动机控制系统、数码显示电路系统、十字路口交通灯控制系统；综合技能训练平台包含: 加工设备的组装与调试；通过有层次、有目的的教学方法，使学生掌握可编程序控制器的结构、工作原理、设计方法和实际应用。初步形成解决生产现场实际问题的应用能力，培养学生的思维能力和科学精神，提高学生的综合素质，以期能与未来工作衔接。在软件编程教学中坚持以案例为教学主线,根据教学目标和教学内容，通过典型而实用的案例，引导学生分析、讨论、设计程序，引发学生的学习兴趣。在案例选择上，
12、应捉住当前授课内容的重点和难点，注意案例覆盖的知识面，寻找有代表性的案例。透过案例分析，使学生能够比较容易的了解指令特点，比较深入地掌握授课内容。图4 课程开发的五个项目图 6 课程内容组织与安排图 5 项目一基于工作过程的六个要素6（2）课程内容组织与安排以项目为载体，每个项目分解为若干个任务，设计了基于工作过程的实训项目任务。将实际的“工作”与“学习”有机地结合在一起，在实训室模拟真实的工作过程，通过基于工作过程的实训项目任务的驱动，指导学生按照完成工作任务的六个步骤：资讯、决策、计划、实施、检查，评估来完成各个实训项目。通过完成渐次复杂不断拓展的实训项目，学生具备职业岗位所需求的专业能力
13、，掌握了 PLC 技术应用的基本知识，具备了分析、安装 PLC 控制系统的能力，同时使学生学会了工作的思路，知道怎样做更好，学生获取信息，制定策略的方法能力得到提高，学生的团队合作、沟通协作的社会能力得到增强，更重要的是，系统化项目课程的设计非常有利于培养学生的可持续发展能力。（3）实验设计实验设计的总体思路是以学生为主体，教师指导，变验证性试验为多种形式的设计性试验。将实验分为：验证性实验、读程序和修改程序、设计性实验三大类。验证性实验是基础实验，主要针对基本编程指令设计，目的是使刚接触 PLC 的学生能够很好地理解 PLC 的工作方式和它的基本指令用法；对程序和程序修改实验作为验证性实验和
14、设计性实验的过渡，根据一定实践案例的控制要求，给出控制程序，能实现其一定功能又存在问题，训练学生读程序和调试程序的能力；设计性实验是对已学知识的一个综合应用，在题目选择上要侧重不同的指令编程方法，避免将这类试验编程对一类指令的重复练习。图7 完成工作任务的六个步骤71）在验证性实验中，由于梯形图的编写和理解都比较简单，学生只需选做三个开关量控制实验即可，包括：基本位逻辑指令的练习 1主要是训练学生运用 PLC 的三大编程语言编程，PLC 的 I/O 地址分配，外围电路的接线。通过此类实验学生能加深对 PLC 的认识，理解输入输出单元的分配，梯形图的编写，掌握 PLC 的使用。定时器与计数器指令
15、的使用。 2定时器和计数器在 PLC 编程中有着广泛的应用，通过这个试验，掌握三种定时器与三种计数器的特点和使用方法。顺序控制实验 3PLC 顺序控制程序是应用状态转移图编写的，状态转移图是 PLC 三种主要的编程语言之一，该编程方法将控制过程划分为若干个状态，各状态具有不同的动作，状态间满足条件就实现转换。在一些复杂的控制系统中，往往采用顺序控制编程，可以简化程序，使程序具有直观易懂的特点。2）读程序和修改程序对程序的阅读和修改不再建立在对基本指令的理解上，而是针对一个实用的、具体的控制案例，给出控制程序，该程序可以实现控制的基本要求，同时又存在部分问题。通过学生对案例的分析，读懂程序，找到
16、程序的问题所在，并训练学生对程序的修改和调试能力。这类试验主要针对控制要求相对复杂的系统，学生下载程序到 PLC 后能够看到直观的运行效果，又很容易找到程序的症结所在，自然对修改它产生了兴趣，从而达到较好的实验效果。另一方面，学生也能通过这类程序，借鉴他人编程的思路，也为独立设计程序打好了基础。3）设计性试验设计性试验所占比例较大，在试验的选择上，要注意实用性、典型性，同时每个试验针对不同的指令或不同的编程方法又需要各具重点。教师在试验前，可给予学生适当的提示或给出基本的设计思路或提出程序设计中需要注意的问题，而程序的主题由学生独立完成。4）功能模块实验PLC 的功能模块的多少和功能的强弱，直
17、接反映该系列 PLC 的性能，正是功能模块的发展，使 PLC 的应用范围越来越广，功能越来越强大，实验室不可能将所有的功能模块购置回来，但功能模块的使用是 PLC 课程重要的一个环节，在课程内容上需对功能模块做一个较全面的介绍，从模块的技术指标、模块的连接及编号、模块的地址分配，到基本单元对功能模块的读写操作，利用实验室的 EM235模块，8设立综合性、设计性实验 “模拟温度控制” ，在该实验中，可培养学生的动手能力，实践能力，学生利用该模块，自己设计检测电路部分、模拟信号输入部分、基本单元与功能模块的读写操作、控制信号输出部分，是一种综合知识的运用和实践动手能力的锻炼。5） PLC 通信实验
18、随着工业自动化的发展和控制系统集成度的增高，PLC 作为工业控制的三大支柱之一，PLC 控制系统的网络化越来越普遍，让学生尽可能地接触和掌握 PLC 通信的内容，也是为社会输送具有现代控制技术和能力的具有竞争力的毕业生的需求。开设设计性、综合性实验 “PLC 通信结构的设计及数据通信的实现” ，全面掌握 PLC 联网通信以及上位 PC 机对 PLC 的现场通信控制。6）仿真试验受试验室硬件设备和条件限制，为了给学生提供更多的实践机会，可以指导学生利用仿真软机设计和调试程序。目前大多数公司的产品都提供仿真软件，它不需要实际的硬件设备，就可以扩展教学试验范围，学生学会后也可在自己的电脑上做编程练习
19、和完成习题，从而提高学生的研发能力。7）综合实训设计通过 PLC 的试验，学生可以掌握 PLC 的基本编程方法和 I/O 接口的接线方法，但对于提高学生对实际项目的整体认识，深入了解 PLC在控制系统中的作用和用法，它的收效甚微。而进行综合实训设计在这方面具有很好的效果。设计思路和内容 1综合实训设计的总体思路是使学生对控制系统从项目建立、项目分析、项目设计、项目施工到相应电气文档的建立做一个全面的接触和了解。实训内容包括： a、项目分析及项目选择b、系统设计c、软件程序分析与设计d、项目施工设计e、图纸绘制f、安装调试g、上位机监控界面设计与调试试验项目的选择 2在实训项目的选择上，既要兼顾
20、不同学习程度学生的要求，又要9考虑系统的典型性。经过精心研究考虑，选定三个课题：交通灯控制系统、电机的顺序启动、停止设计、某加工设备的组装控制系统，这三个系统在电气线路、程序设计上均各具特点：交通灯控制系统的电气控制线路相对简单，控制柜小；程序复杂，涉及定时器的使用，顺序控制的实现、LED 数显的驱动等方面内容。电机的顺序启动、停止设计不只涉及 PLC 课程内容本身，还设计低压电器控制方面的知识，控制柜和控制线路相对复杂。某加工设备的组装控制系统要用到模拟量输入/输出扩展模块的使用和传感器的使用，控制对象真实、直观。2.3 教学方法与手段（1）教学模式设计采取以项目为导向、以实训项目任务为驱动
21、、工学交替、 “教、学、做”一体化的教学模式，首先教师布置实训项目任务，学生在项目任务的驱动下进行资讯、决策、计划，即借助教师建设的网站，查阅学习资料获取信息，制定完成实训项目任务的计划、步骤，教师也可通过教学网站对学生决策过程中遇到的问题进行答疑，即在学生“做”中“教” 。教师只是指导者，以学生为中心，教师精心设计，巧妙构思，创设符合工作需要的工作学习场景，学生在“做”中“学”，教师在学生 “做”中“教” ，学生全程参与教学活动，通过意义建构的方式不仅获得知识和岗位的职业能力，而且增强了学习工作的方法能力和与人协作沟通的社会能力。通过采用全新的教学模式，使学生由外部刺激的被动接受者和知识灌输
22、对象转变为信息加工的主体、知识意义的主动建构者，教师由知识的传授者、灌输者转变为学生主动建构意义的帮助者、促进者。（2）将理论教学、实物直观教学、多媒体多种教学方法相结合的运用灵活运用多种形式的教学方法，例如项目驱动法、实物展示直观教学、现场教学、分组讨论、小组协作、多媒体课件教学、启发式教学、案例式教学等，突出以教师为主导，学生作为学习主体的教学原则，注重课堂教学的互动性，引导学生积极地参与教学的全过程，使学生由“要我学”变成“我要学” ，由“学知识”上升到“用知识” 。启发式教学法 首先运用激疑导入法，在复习旧知识的基础上，图8 教学模式设计10通过项目任务驱动、案例或演示实验，提出问题，
23、激发学生的求知欲，启发学生思考，引出所要讲授的课题。结合传统的课堂教学与网络教学的优势，在教学实践中，避免单纯地运用现代教育技术，充分发挥传统教学模式有利于直接交流的优势，以及运用实物进行直观教学和在实验（实训）室进行现场教学的优势。一边利用课件中的动画讲授，一边在实验（训）室利用实物操作演示教学，理论联系实际，使抽象的原理变得生动，使学生感到学有所用、容易理解，从而既解决了教学中的重点和难点，又激发了学生动手操作的欲望。将理论教学内容融合到实践教学中，让学生一边学习理论知识一边动手做实验，真正做到理论联系实际，并通过设置实训思考题达到培养学生在实践中发现问题、解决问题的能力。这样，既训练了学
24、生的动手操作能力又加深了学生对理论知识的理解和灵活运用。 暗示教学法 在检查学生的实训项目时，当发现学生的错误时，并不直接指出，而是通过暗示，激发学生的联想和抽象思维能力，从而找到错误所在。分组讨论、小组协作 组织学生进行讨论，小组协作式学习，及时地安排适当的实训、课题，组织学生以小组的形式进行讨论学习,培养学生运用知识的能力以及相互合作的精神。 “设故障”教学法 针对每个项目的难点和重点，教师事先在项目中设置故障，让学生加深印象，提高学生分析问题和解决问题的能力；2.4精品课程教学网站的建设教学团队从2013年开始利用 Flash 软件制作课程动画课件（见课程教学网站首页动画教学） ，动画课件构思巧妙，有效地解决教学中的难点和重点，将学生不容易理解的抽象的电路控制动作、PLC 程序运行状态生动地演示出来，帮助学生学习体会控制电路的控制方法和PLC 编程方法，受到了学生欢迎。充分利用校园网，从2013年开始建设PLC 技术应用课程的教学网站，摸索现代教育技术在教学中的应用，本课程网站资源丰富，主要包括有教学文件资源、网络课件教学资源、学习资源、题库资源、课外拓展资源、课程录像资源、学生作品资源，其中网络课件教学资源融合了课程教学情境设计和动画课件。图 9 课程教学网站
