基于工作過程的《組態控制應用技術》項目式教學設計與實踐

賴永波　嚴　惠

隨著現代工程技術領域的不斷創新,大批的新器件、新工藝以及新的工業生產控制技術涌現,給高等院校人才培養目標提出了全新的要求。作為培養應用型、技能型人才的高職院校,要培養出合格的人才并體現教學特色,課程教學改革必不可少。《組態控制應用技術》作為電氣自動化和機電一體化專業中最先進的一門課程,如何開展教學,為學生提供一個能充分體現職業性的教學過程,加強技能教學,重視技能培養,是該課程教學亟須解決的問題

我院開設《組態控制應用技術》課程已兩學年,依托西門子公司授權,與我院聯合共建了先進的培訓實驗室——西門子小型自動化培訓中心,并將其應用于現場教學。整個教學過程以工作過程為導向,采用項目式任務驅動為教學手段,針對教學過程“做中學”的特點,設計了教學的實踐步驟、作用和保證措施。

課程目標設計

工作過程導向的目的在于克服學科體系內容的結構化差異,而有利于與工作過程相關內容的學習,即以職業的典型工作過程確定職業的實際工作任務,并歸納成教學工作任務,最終轉化成職業教育教學任務。通過本課程的學習,學生應掌握西門子S7-200PLC小型系統的基本組態控制技能,能根據具體工程應用需求,選擇、運用S7-200PLC與觸摸屏(K-TP178)技術構建基本的組態控制系統,并能成功調試。以工作過程為導向開展項目式教學要

制定如下目標:

知識目標掌握系統動力接線、控制接線及組態控制的基本硬件架構;掌握梯形圖和Winc-flexible程序設計方法;掌握觸摸屏組態畫面的設計方法、PLC與觸摸屏輸入輸出設計和相關的通訊設置方法;掌握輸入輸出硬件電器設備的特性和運行注意事項。

能力目標能根據控制目標和負載特點進行組態的類型和容量、導線的種類和截面選擇,并在安裝過程中防止電氣錯誤,注意工藝要求;能根據自動化控制系統選擇合適的控制方式、配置必要的保護。完成PLC與觸摸屏控制系統設計;能根據具體工程應用需求,綜合運用所學專業知識進行組態參數的設置、PLC控制系統的調試、PLC與觸摸屏系統的聯調;能根據調試結果判斷工作狀態、故障類型并掌握排除故障的方法。

素質目標通過分組完成項目任務,培養學生團隊協作精神,鍛煉學生溝通交流、自我學習的能力;通過項目需求分析與方案論證,培養學生搜集信息、整理信息、發現問題、分析問題和解決問題的能力;通過項目實施、系統調試與答辯,提高學生實踐動手能力、觀察與創新思維能力、解決問題能力及書面與口頭表達能力;通過培訓中心實施“5S”管理理念,培養學生形成規范的操作習慣,養成良好的職業行為習慣。本課程旨在培養學生的創新意識、分析和解決實際問題的能力以及工程實踐能力。

能力訓練項目設計

本課程主要選擇典型生產過程控制系統進行組態設計,以此為綜合實訓課程內容,將其分解成六大實訓項目,對應16個能力訓練子任務,通過反復訓練,融合課程知識點,通過“做中學”獲得16個可展示成果。

每個項目對應一個具體的工程實踐過程,包括能力訓練任務、能力實現目標、相關支撐知識、訓練方式及步驟、訓練可展示的結果等。在教師的指導下,灌輸高新技術,將知識點融入項目訓練中,通過設計五十多個豐富而有創意的組態工程畫面,完成系統設計的全過程,真正體現“在做中學”的教學理念。項目例選如表1所示。

進程表設計

對應能力訓練項目,按照教學大綱設定的課時數,將工程實踐過程進行時間分解,以能力訓練子任務為最小項目單元設計項目設施進程表。項目進程例選如表2所示。

主客體設計

基于工作過程為導向開展項目式教學,學生是主體,應充分發揮主體的能動性和積極性,主體的能動性高低直接決定了開展項目式教學實踐的成敗,小班教學可一人一臺設備操作,大班可2～3人一組合作。教學實踐中應充分調動主體的主觀能動性,注意培養主體之間的協作意識,加強職業素質教育。西門子小型自動化培訓中心按現代工業企業實施“5S”管理運行, 真正實現學校教學與企業工作現場的“零距離”對接。

以工作過程為導向開展項目式教學設計與實踐,整個過程中教師起主導作用,引導學生“做中學”,因此,培養和建設業務素質過硬的教師團隊必不可少。目前,我院西門子小型自動化培訓中心有教師5人,全部具有德國西門子工程師證書。為達到課程教學目標,應不斷加強教師團隊的建設,采取以下措施:學院鼓勵教師加強理論學習和深造;依托“長三角”現代加工制造產業群,加強與企業合作,教師走入企業生產一線,了解和熟悉現代工業控制生產新技術和新設備;走產、學、研一體化發展道路,使教師開展科研,不斷提高工程實踐能力。

考核設計

考核是教學實踐中最后一個重要環節,考核結果直接反映了教學設計與實踐的成敗和優劣。

考核方式本課程教學共有6個大項目,分成四個階段來實施,課程考核取消理論考試,充分注重過程考核,體現以工作過程為導向開展項目式教學的設計理念,優化教學成績考核措施。按項目考核,以完成子項目質量和時間評定成績,提高學生實踐學習效率;學習期間鼓勵交流和團隊協作,考核中獨立完成,真實公平地反映技能水平和學習效果。鼓勵學生進行自定義項目設計,積極參與制作創新性實踐。總評成績由四部分項目成績給出,具體成績分配見表3,子任務分組進行單獨考核、單獨評分。

考核反饋考核反饋是現代教學改革必不可少的過程,旨在通過考核的成績分布以及主體實踐過程的效率反饋優化課程能力訓練項目,調節能力訓練項目的大小和項目涉及知識內容與技術的深淺,提高教師在教學實踐過程中的導向功能,進一步加強教師在創建能力訓練項目任務時的科學性,為教學實踐成功提高保障。

采用以工作過程為導向開展項目式教學,并以此構建課程內容體系,可使專業課程教學實現任務驅動,教學主線清晰,目標明確,學生學習目標明確,避免傳統教學的缺陷,培養學生系統工作和處理問題的能力。基于工作過程為導向開展項目式教學,能夠涵蓋工作崗位所需要的技術、能力和知識體系,有效地實踐高等職業教育技能本位的教學指導思想,搭建教學與崗位之間的立交橋。本教學設計和實踐思想可推廣到當今機電類、電氣類、計算機工程應用類等高職教育相關專業的課程教學中。

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作者簡介:

賴永波(1975—),男,碩士,江蘇信息職業技術學院講師,主要從事機電和自動化教學課改與科研。

(本文責任編輯:尚傳梅)