《現場總線技術及應用》課程教學設計

唐敏

摘 要：隨著Intranet和Internet的迅猛發展，現場總線技術作為一種用于工業生產現場的新型工業控制技術，廣泛應用于制造業自動化、流程工業自動化和樓宇、交通、電力等各領域。《現場總線技術及應用》課程它融合了電氣控制、可編程控制器等多門學科知識，并引進典型的現場總線Profibus、CC-Link、Modbus及工業以太網作為教學載體，實現現場總線的教學過程。本文根據實際教學情況對《現場總線技術及應用》這門課程的教學設計進行了詳細的闡述。

關鍵詞：現場總線技術；控制系統；教學設計；課程定位；教學方法

中圖分類號： G420 文獻標識碼：A 文章編號1672-3791（2015）10（a）-0000-00

課程教學設計是作為解決教學實際問題的一種工具與方法，非常巧妙地將教學理論與教學實踐結合在一起[1]。本文根據筆者所在學院的實際教學情況，圍繞課程定位、教學目標、教學內容、教學方法和手段及考核評價幾方面闡述《現場總線技術及應用》課程的教學設計。

1 課程定位及設計思路

現場總線控制技術是一門強調實際應用的課程。在工業現場，其發展與相關的應用層出不窮，目前具有不少于20 種國際標準的現場總線，在課程中不可能都作為授課內容[1]。 我院開設的《現場總線技術及應用》課程是機電一體化技術專業的一門專業必修課程。通過對本專業機電產品安裝、調試及服務、機電設備維修工作崗位分析，確定了課程的設計思路為：本課程緊緊圍繞相關崗位所需的職業技能要求，按照學生的認知規律和職業能力培養規律，選取典型的現場總線和工業以太網作為教學載體，實現現場總線的教學過程。通過理論學習和實踐訓練，逐步培養學生的職業工作能力和自主學習能力。

2教學目標

通過本門課程的學習，學生能夠系統掌握現場總線的基本概念、基本理論和基本方法，熟悉Profibus總線等幾種典型的現場總線及工業以太網的控制系統的構建方法，提高學生的知識應用能力與簡單總線的組建能力，初步具有總線的組建和維護技能，為提高學生的職業能力和可持續性發展打下基礎。

2.1知識目標

（1）掌握現場總線的基礎常識。

（3）能夠根據控制要求，組態現場總線和工業以太網控制系統。

（4）能夠熟練使用自動控制系統中常用的總線設備。

（5）能夠根據要求設計總線控制系統。

（6）能夠對總線控制系統進行日常的運行管理與維護。

（7）能夠管理相關的技術資料。

2.2能力目標

（1）能夠按照要求構建簡單的現場總線和工業以太網網絡系統。

（2）能夠處理現場總線中簡單故障。

（3）能夠學會收集、分析、整理資料。

（4）能夠在學習中發現問題、提出問題，并能初步解決問題。

2.3素質目標

通過理論知識學習和實踐訓練，培養學生嚴謹、規范的工作態度，愛崗敬業、崇尚科學的精神，理論聯系實際的良好學風，分析問題和解決生產實際問題的能力。

3教學內容

本課程學習從簡單的現場總線技術的特點、規范、接口標準、通信傳輸技術，逐步過渡到典型現場總線控制系統的構建，引導學生運用所學知識對現場總線進行系統設計，使學生在學習與交流過程中能力不斷得到提升。按照由簡單到復雜、由淺入深的原則，充分考慮了學生的認知規律和特點，設置了5個項目，共32學時。具體內容如表1所示。

表1 具體教學內容及學時安排

學習項目 教學內容 學時

項目一：

現場總線的認知 任務1.1：現場總線概述 2

任務1.2：現場總線的通信基礎 2

項目二：

Profibus總線及應用 任務2.1：Profibus總線基礎 2

任務2.2：Profibus-DP控制系統的配置 2

任務2.3：Profibus-DP單站的硬件組態 2

任務2.4：S7-300 PLC之間的Profibus-DP總線通信系統的構建和運行 2

任務2.5：S7-300 與S7 -200PLC之間的Profibus-DP總線通信系統的構建和運行 2

項目三：

CC-Link總線及應用 任務3.1：CC-Link總線的概述 2

任務3.2：主站模FX2N-16CCL-M

與從站模塊FX2N-32CCL 2

任務3.3：CC-Link總線通信系統的構建與運行 2

項目四：

Modbus 總線及應用 任務4.1：Modbus現場總線的概述 2

任務4.2：Modbus RTU通信 2

任務4.3：S7-200系列PLC之間的Modbus RTU通信系統的構建與運行 2

項目五：

工業以太網技術及應用 任務5.1：工業以太網的基礎知識 2

任務5.2：S7-300的PROFINET工業以太網控制系統的構建 4

4教學方法和教學手段

在教學過程中，根據教學內容和學生特點靈活運用了任務驅動法、案例分析法、講授法、討論法、巡回指導等方法。重視對學生綜合能力的培養，加強創新能力調動學生的積極性。并充分利用多媒體課件、網絡資源、動畫視頻等現代化的教學手段提高學生的學習效果。

隨著信息化教學的普及和越來越多的學生喜歡使用智能移動終端設備，微課作為一種新的教學資源應運而生[3]。因其短小精悍、資源多樣、實施靈活等特點，逐漸被更多的學生和老師喜愛。在教學過程中，針對現場總線技術課程的重點和難點開發出相應的微課，便于學生自主學習。

5教學考核和評價

本課程采用過程考核和終結性考核相結合的方式進行。考核的重點在于測評學生是否具備了現場總線的理論知識及實踐應用能力，以學生的學習態度、相關理論知識、實操質量等內容綜合評定。其中過程考核包括出勤、提問、作業和實驗報告等，過程考核占總成績的40%。終結性考核包括兩個環節，第一環節是將學生分成小組，各小組分別從試題庫中抽取一套試題，試題包括理論測試和實操題目，由小組共同完成，這部分成績占總成績的40%。由于小組分工不同，導致一些學生沒有參與到整個考核過程。為了公正公平全面對學生進行考核，加入了答辯環節，占總成績的20%。

6結束語

《現場總線技術及應用》是一門實踐性較強的課程，在課程教學設計過程中要根據課程特點、學院的實際情況及學生的認知規律進行教學設計。學院現有的PLC實訓室和自動生產線實訓室，基本能滿足教學要求。教師在教學過程中要不斷地探索和創新，做好詳細的教學設計，這樣才能夠全面提高教學質量和教學效率。

參考文獻

[1]李治國、李學鋒.課程教學設計的理論基礎與實踐路徑[J].學理論，2013（33）：240-241

[2]郭瓊.現場總線技術及其應用[ M].北京：機械工業出版社，2011

[3]胡鐵生.“微課”：區域教育信息資源發展新趨勢[J].電化教育研究，2011（10）：61-65