任務驅動法在PLC教學中的實踐與探索

吳江賢

（江陰職業(yè)技術學院機電系，江蘇 江陰 214405）

PLC是機電類專業(yè)重要的專業(yè)方向課程，它具有很強的實踐性。PLC項目化課程的教學目的就是讓學生掌握可編程控制器原理及編程方法，具備一定的PLC程序設計和PLC應用能力。通過系列典型的工程化項目，培養(yǎng)學生能根據具體生產工藝過程和控制要求正確選用PLC和編制用戶程序。著重培養(yǎng)學生的實際動手能力和操作技能，通過任務驅動法教學把所學理論知識充分融合到項目實踐中[1]。

工程監(jiān)理主要指在保證工程施工質量的基礎上，采取監(jiān)控和督查等多種方式管理工程建設的質量、造價和進度以及工程的安全，確保其滿足相關法律和制度的規(guī)定和要求。而市政公用工程監(jiān)理主要是指監(jiān)控市政公用工程的質量、工程造價、工程進度和工程安全。現階段，我國工程監(jiān)理工作機制越來越成熟也越來越完善，其也在一定程度上保證了市政公用工程建設的綜合水平。

每個項目包含有若干個任務，各個任務結合知識點有機的編排，通過任務鏈條循序漸進從簡單到復雜鏈接貫通起來，并扎實地通過模擬裝置的實踐和調試演練驗證。以任務驅動法為項目化的模塊教學培養(yǎng)模式，以培養(yǎng)適應地方經濟發(fā)展和企業(yè)生產一線具有高技能“現代班組長”型技術應用人才。

一、皮帶運輸機控制項目

皮帶運輸機是PLC教學中典型的項目，以皮帶運輸機中多級傳送帶控制作為任務驅動教學內容之一。通過多級傳送帶控制的任務驅動法教學，掌握經驗編程設計法的運用法則，了解控制電路硬件布局，掌握輸入輸出地址分配表和皮帶運輸機外部硬件接線圖繪制，掌握順序功能圖設計繪制，掌握如何將啟保停電路設計梯形圖等，靈活實施任務驅動法達到理想的教學效果[2]。

（一）任務描述與項目分析

任務描述就是在教學前結合項目具體課題，把需要執(zhí)行的教學任務要求和細節(jié)包括執(zhí)行任務的結果作出分析與交代，給學生理清思路，有的放矢[3]。皮帶運輸機的教學任務就是如何來完成多級傳送帶控制任務，結合多級傳送帶具體的運行控制要求，明確任務目標要求，思考如何來實現多級傳送帶的多級傳送任務，并引導學生應該具備哪些基本技能和知識。

（二）項目知識與相關技能

項目知識就是結合具體項目本身學習相關技能和知識點，本項目中要求學生掌握外部硬件接線圖設計與繪制方法、掌握順序控制設計法核心思想、能夠根據控制要求準確繪制順序功能圖、順序功能圖的基本結構、掌握選擇序列功能圖設計特點、啟保停電路設計梯形圖方法等。

小蟲喝了微醉，上床睡了。玉敏睡不著，像服了咖啡因，一直興奮著，在床上翻來覆去。玉敏想，這個月的提成能拿到五千多，快趕上兩月工資了。如果每月都能有一筆這樣的大單，十年就能在凌州買房了，就不用住出租房了。玉敏想到這，心里美滋滋的。玉敏又想，許沁買走的那個鉆戒，的確太漂亮了，就像個夜明珠，在玉敏眼前晃悠著，那么晶亮，那么溫馨。玉敏覺得許沁的眼力不錯，那款鉆戒雍容華貴，有一種難以言喻的魅惑。玉敏她們平時都不舍得用手去觸摸，怕汗?jié)n灰污把鉆戒弄臟了。又想許沁那女人看上去蠻高貴的，個性沉穩(wěn)，說話淡定，有板有眼的，很有些氣質，估計是個有身份的人，或是個老板也未嘗不可。不然怎么會出手那么闊氣呢？

（三）項目引入與任務實施

皮帶運輸機中多級傳送帶控制就是指項目控制由三級或者三級以上傳送帶控制組成，傳送帶分別由電動機來控制，具體的項目控制要求如下描述：①開始啟動階段，按下啟動按鈕，圖D電動機先行啟動工作運行，傳送帶由電動機控制拖動，經過3秒定時，圖C電動機開始工作，再經過3秒定時，圖B電動機開始工作，再經過3秒定時，圖A電動機開始工作，這樣確保物料不在傳送帶上的堆積影響。②停止運行階段，按下停止按鈕，A電動機先停止，其他傳送帶繼續(xù)運行，經過3秒定時，B電動機停止工作，再經過3秒定時，C電動機停止工作，再經過3秒定時，D電動機停止工作，這樣也是確保物料不在傳送帶上的堆積影響。③故障急停階段，假如任意一條傳送帶發(fā)生故障，那么該傳送帶和該傳送帶前面的傳送帶立即自動停止運行，該傳送帶后面的傳送帶則繼續(xù)運行3秒分別依次停止。④重物輔助急停階段，假如任意一條傳送帶上有重物，則該傳送帶前面的傳送帶立即停止運行，該傳送帶繼續(xù)運行3秒后停止，而該傳送帶后面的傳送帶則繼續(xù)運行3秒后停止運行[4]。多級傳送帶控制如圖1所示。

2．任務信息與學習知識收集

圖1 多級傳送帶控制

教師在教學過程可以先進行示范教學，學生自己模仿繪制順序功能圖，再根據功能圖設計出梯形圖程序，并用模擬裝置進行模擬實物調試，在示范過程中掌握編程軟件的使用以及梯形圖程序的一種設計方法。學生在調試過程中教師不斷進行巡視并分析學生在調試過程中遇到的常見問題，可以單獨指導，結合采用“打籃球”式暫停法，學生錯誤修正再示范教學，確保學生掌握設計方法后再由學生獨立設計，教師只是起到引導化解和監(jiān)控作用[5]。例如故障急停階段，如果當M2故障，M1、M2立即停，經過定時3秒后，M3停，再經過定時3秒，M4停。則由學生結合選擇序列的設計方法，繼續(xù)完成選擇序列功能圖設計，并根據功能圖設計出對應的梯形圖程序，最后通過模擬裝置來驗證性調試運行，教學練做反復交叉，使得課程深度與進度進一步拓展與延伸。

圖5給出了熱流密度=30W/cm2時，質量流率和微通道分支數n對最大熱應力σ的影響。由圖5可知，在相同微通道分支數的情況下，最大熱應力σ隨質量流率的增大而減小，但降幅逐漸減小。以質量流率分別為4.5g/s和1.5g/s時的最大熱應力進行比較，n分別為3、4、6、8時，σ分別降低0.216、0.192、0.178、0.163GPa，降低幅度分別為54.8%、55.0%、56.9%、56.6%。即當冷卻流體質量流率增大3倍時，各熱沉的熱應力降低超過一半，高質量流率下能夠有效降低熱沉熱應力。

2.1 原氣管套管固定帶的更換方法 需雙人共同協(xié)助操作，其中至少1人為醫(yī)師。當氣管套管固定帶有潮濕或污染時，一人剪去氣管套管原先的固定帶，把2根清潔的氣管套管固定帶各自穿過外套管底板的左右兩側的半圓形門洞狀孔隙，于頸后3個外科結固定，松緊一指為宜。另1人始終用手按住外套管底板的左右兩側，防止氣管套管脫出。

設計方案確定后，收集相關知識，復習有關知識要點和內容提要，學生同時學習掌握相關新的知識要點，按照新的項目要求思考問題解決方案，并進一步制定有關課題的合理設計方案和解決思路等。

結合皮帶運輸機的傳送系統(tǒng)要求繪制順序功能圖，即初始步用雙線方框，其它步用矩形方框表示，方框中用代表該步的編程元件的地址作為該步的編號，如M0．0等。多級傳送帶啟動時先起動最末一條皮帶機，經過3秒延時，再依次起動其他皮傳送帶，因此包括初始步共需要五步，分別用M0．0～M0．4表示對應步。多級傳送帶停止時應先停止最前一條傳送帶，待料運送完畢后再依次停止其他傳送帶。所以當按下停止按鈕，還需要增加三步，分別用M0．5～M0．7表示對應步。

（2）如復習經驗設計法，學習順序功能設計法，結合四條皮帶運輸機的傳送帶控制的順序功能圖，初步思考嘗試設計對應的梯形圖程序等。

（1）研究如何設計與正確繪制順序功能圖？（2）思考輸入輸出地址分配，如何繪制PLC外部硬件接線圖？（3）如何解決順序起停控制問題？（4）分析如何設計選擇序列分支？（5）確定如何采用啟保停方法編程？

3．任務實施與知識拓展延伸

引導學生熟悉順序控制設計法。順序控制設計法：即根據系統(tǒng)的工藝過程，畫出順序功能圖，然后根據順序功能圖畫出梯形圖。順序控制設計法的核心思想就是將系統(tǒng)的一個工作周期劃分為幾個順序相連的階段，這些階段稱之為步，并用編程元件儲器M代表相應的步。

（1）如根據對順序功能圖的分析，與其他三級傳送帶比較，思考與修正輸入輸出I/O地址分配等。

1．任務方案與教學設計制定

4．任務總結與項目考核評價

在學生的設計與繪制過程中可以采用點評式的教學，可以創(chuàng)新性地采用不同的方法來設計梯形圖程序，不僅讓學生掌握了順序功能圖的設計方法，更讓學生體會到由不同的方法設計梯形圖程序的異曲同工之妙，達到知識拓展延伸之目的。

在相關知識講授完后進行總結再提高，并針對多級傳送帶項目進行過程性考核，考核內容包括外部接線圖繪制、梯形圖程序設計和運行調試的結果是否成功等。最后根據小組互評，老師總評，確定學生的實踐操作考核成績。這不僅是對在整個項目實踐過程中的職業(yè)素養(yǎng)考核，還主要體現思考、探索、創(chuàng)新能力和安全操作等職業(yè)規(guī)范要求。

射了五槍才命中靶子，但不管怎樣，我成功了!‘‘噌”的一股熱血涌上心頭，頓覺渾身能量充沛。我又清醒過來了，眼睛又睜大了，手又有了熱度。然后我放下槍。毋庸多言，控制帶來力量，獲得控制權就能造成極大傷害，就這么簡單。

或許就應該承擔更多的壓力和指責，畢竟，作為新任總經理，大紀在山東省體育局和山東西王以及山東省籃球界，都背負了太多的期望。然而，聯(lián)賽常規(guī)賽過半，七連敗以及季后賽資格岌岌可危的形勢，讓大紀也面臨著更多的不確定性，畢竟，貴為俱樂部總經理，他是除了主教練之外的第一責任人。

二、任務教學法在PLC教學中應用的成效

在皮帶運輸機控制項目教學中實施項目教學法取得以下成效：一是有效地激發(fā)了學生的學習潛能，調動學生的課堂參與性。任務教學法突出項目任務的引導，學生在教師的正確指導下，有效地參與到項目的實施完成中，這樣能夠有效地激發(fā)學生的學習潛能。例如在運輸機控制項目教學中通過實施項目教學法改變了傳統(tǒng)的教學模式，突出學生的學習主體地位，增加了師生的互動性；二是增強了學生的實踐操作能力。高職院校是培養(yǎng)學生實踐操作能力，在PLC教學中由于其實踐性較強，需要學生具有豐富的實際操作鍛煉經驗。而項目教學法的引入能夠讓學生按照完成特定項目的思路開展實踐學習，這樣能夠調動學生參與實踐鍛煉的積極性。例如學生為了完成運輸機控制項目需要在課下反復訓練，無形中增加了學生的實踐技能；三是增強了學生的項目意識，培養(yǎng)高素質的實用型人才。項目意識是現代職業(yè)教育人才培養(yǎng)的核心要素之一。基于PLC崗位群人才培養(yǎng)標準要求，企業(yè)對于高職人才的要求需要其樹立加強的項目管理意識。任務教學法的實施則可以有效滿足新時代人才培養(yǎng)要求，例如研究專業(yè)崗位群人才培養(yǎng)標準，針對企業(yè)調研，在PLC教學中靈活運用任務驅動法，加強了學生動手能力的培養(yǎng)，充分樹立項目意識，培養(yǎng)學生在沉浸式學習中積極主動體驗式參與。

其次，高職院校在實施任務教學法時容易忽視教師在PLC教學中的作用，例如在教學中過度突出學生的主體性，而缺乏教師合理引導的作用。因此在實際教學中，教師必須發(fā)揮引導作用，結合PLC教學的內容，對照學生學情，有目的的引導學生開展任務學習[6]。

總之，PLC是一門重要的課程，基于新時代職業(yè)教育改革的要求，高職院校必須不斷優(yōu)化PLC課程教學模式，構建任務教學法，以此增強學生的實踐操作能力，為社會培養(yǎng)高素質的機電一體化專業(yè)人才。