基于工作过程的PLC课程开发及实践

石 建 华

（武汉职业技术学院 湖北 武汉 ４３００７３）

摘 要：分析了基于工作过程的课程开发的指导思想，阐述了基于工作过程的《可编程控制器》课程开发，设计《可编程控制器》课程的６个学习情境及组织与实施方案。通过教学实践证明基于工作过程的课程改革能提高学生的学习主动性和学习效率。

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关键词 ：工程过程；ＰＬＣ；课程开发；学习情境

中图分类号：G42 文献标识码：Ａ

ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６６５－２２７２．２０１5．04．０28

０ 引 言

目前，可编程控制器已经普通应用于国民经济各个行业中，特别是在单机、单系统智能设备中占据主导地位。ＰＬＣ技术成为高职电类专业的学生所必须掌握和熟练应用的一项技术，ＰＬＣ课程在电类专业课程体系中占有核心地位。而开发基于工作过程导向的课程体系，是实现高职教育培养目标的有效途径。以武汉职业技术学院（简称学院）的可编程控制器（ＰＬＣ）课程的开发和实践为例进行分析。

１ 基于工作过程的课程开发指导思想

所谓工作过程是指在企业里完成一件工作任务并获得工作成果而进行的一个完整的工作程序，是一个综合的、时刻处于运动状态但结构相对固定的系统。工作过程导向下的高职教学的指导思想为：以素质培养为目标，以职业技能为核心，以工作任务为依据，以职业资格为参照，以典型项目为载体。其核心是以工作过程来引导教学内容，以典型任务为教学方式，以营造真实职业情境为代表的教学环境。基于工作过程为导向的课程，意味着相关的知识技术经验手段和方法的传授，要伴随着解决问题的过程，按照解决问题的具体活动展开，课程明显地要以学生活动为中心设计。

２ 基于工作过程的ＰＬＣ课程开发

２．１ ＰＬＣ课程设计思路

课程建设与改革是提高教学质量的核心，也是教学改革的重点和难点。课程开发应按“分析职业工作过程→确定职业行动领域→转换配置学习领域→设计学习情境”的流程进行构建。课程内容应根据企业调研、行业专家论证来确定完成职业岗位实际工作任务所需要的知识、能力、素质要求，通过融合国家职业技能的标准要求来选取课程内容。当然并非所有职业活动或真实的工作任务都适合教学，教师应对这些任务进行再加工与提炼，遵循由简单到复杂，由单一到复杂的认知规律，将实际的“工作”与“学习”有机地结合起来，设计适合于教学的学习情境。因此，学院ＰＬＣ课程组根据专业的人才培养目标，提出ＰＬＣ课程教学目标“常用低压器件会选用，典型控制电路会安装，工厂常用设备会检修，工厂电气线路会设计；ＰＬＣ控制器会选型，ＰＬＣ控制器会使用，ＰＬＣ基本程序会编写，ＰＬＣ小型项目会调试。”

２．２ 学习情境设计

在课程设计的思路上，结合学院现有的教学条件，围绕小型ＰＬＣ控制系统的设计、安装、调试及维护运行等工作过程，提炼并设计了６个由简单到复杂、由单一到综合的学习情境。在教学过程让学生以团队形式参与，在学习情境中模拟真实的工作过程，学生团队在教师的指导下层层推进，达到将认知过程与职业活动结合，逐渐提升专业知识和职业能力。课程在学习情境教学中以项目为载体，涵盖了课程的全部教学内容，基于工作过程系统化的项目，项目之间的选择具有重要意义，各个项目之间不能脱离，具有持续性系统性。ＰＬＣ课程的学习情境（见表１）。

２．３ 学习情境描述

学习情境１：以按钮和指示灯模拟餐厅餐位，以ＰＬＣ为控制主体，通过按钮实现客人的点餐需求，并通过相应的指标灯指示客人的呼叫。通过学习使学生初步具备简单ＰＬＣ控制系统的安装、调试能力，引导讲授与本项工作任务相关的ＰＬＣ概述、组成、工作原理、硬件控制系统设计安装、软元件、编程语言、编程软件使用方法、程序设计方法等。

学习情境２：采用三相异步电动机、工厂常用电器元件等，以完成由简单到复杂的５项工作任务（电动机连续运行、正反转运行、异动控制、两台电动机顺序起动、Ｙ－Δ降压起动），加强ＰＬＣ硬件控制系统的设计、安装能力及控制程序的设计，引导讲授与本学习情境相关的ＰＬＣ的编程软元件、基本逻辑指令等。

学习情境３：以十字路口交通信号灯控制工作任务为载体，采用不同编程方法来实现信号灯的指示，深化ＰＬＣ整体控制系统的设计、安装、调试能力，引导讲授与本情境工作任务相关联的定时器的基本原理及应用、定时器的传递、ＰＬＣ步进顺控指令等。

学习情境４：以不同尺寸产品的分拣与计数的自动生产线控制工作任务为载体，强化ＰＬＣ整体控制系统的设计、安装、调试能力，并使学生具备相应的方法能力和社会能力，引导讲授与本情境工作任务相关联的计数器应用、ＰＬＣ步进顺控指令、功能指令等。

学习情境５：以部件分配控制任务为载体，强化学生的软件调试能力，并引导讲授功能指令及编程调试技巧。

学习情境６：以升降机控制任务为载体，通过较为复杂的软件编程任务，强化学生ＰＬＣ项目的设计、编程、调试能力，并引导讲授ＰＬＣ项目的实施步骤与实施方法、功能指令的综合应用。

３ ＰＬＣ课程教学的实践

３．１ 教学的组织与实施

在教学的组织与实施的过程中，每个学习情境都以项目为载体的形式， 按照“资讯→计划→决策→实施→检查→评估”完整的“行动”过程来进行教学组织（见图１）。

如以学习情境３“交通灯控制系统”（步进指令编程）为例，其教学组织（见表２）。

在教学中，根据学校已有的教学设备将每一个教学班（一般为４０人）分为１０个小组。在每学期课程开始时，教师讲述ＰＬＣ学习的内容、方法、团队方式、团队成员组成、组长在学习中的责任与权利。然后公开竞选组长，同时小组成员采取自愿的原则由组长选定，小组成员对组长责任，组长对教师和项目负责。教学过程中，项目的实施、学生的考核、小组的成绩等都由组长与教师协商确定。

在教学组织与实施中，教师设计了项目任务书、引导文、任务分析过程记录单、方案、硬件、软件设计工作单、联机调试工作单、项目评价表等相关文件引导学生完成项目。

３．２ 教学考核

考核内容分为平时成绩与期末考核成绩。平时成绩主要按以下办法产生：其中教师根据平时教学情况给出每个小组的平时的平均成绩，由各个组长根据在教学活动中小组成员的表现来对每个成员进行调整，但每个小组的平时成绩平均值不变。期末考核主要采取电工竞赛的形式，由小组协作完成，教师期末从试题库选取十道试题，采取小组抽签的方式决定各小组试题。根据试题的要求，小组必须以团队的形式在规定时间内（一般为２４０分钟）按试卷的要求完成电路设计、程序设计、系统调试、操作演示与答辨。根据小组工作过程及评分要求，教师给出每个小组的平均成绩，然后由组长与教师共同对小组成员的期末成绩分别评定（保持各小组平均成绩不变）。将上述每个小组成员的平时成绩与期末成绩按学校规定的比例进行计算，就得到每个学生的考核成绩。

４ 教学效果

通过基于工作过程的教学开发与实践，逐渐提高了学生的职业能力、团队意识，其教学效果表现在以下几个方面：

４．１ 提高学生学习的主动性与积极性

学生在完成项目的过程中，意识到只有掌握了相关的专业知识和技能才能顺利地完成项目任务，因而学生能够在每个学习情境中，积极主动地学习相关的知识，变被动学习为主动学习，变盲目学习为有针对性的学习，提高了学习积极性和学习效率。

４．２ 小组的形式既彰显竞争意识，又增强学生团队的协作精神

在传统教学中，学生在课堂上的学习基本上是独立完成的，没有很多协作和配合的地方。而在项目教学中，整个过程是以小组为单位进行的。组长是通过竞选出来，既具备较强的专业知识，又具有一定的组织能力，组员是组长挑选的。组长对全体组员负责，对外要带领全组成员与其它小组竞争，取得好成绩；对内要根据组员的特点合理分工，协调项目任务实施中出现的各种问题。组员必须在任务实施中体现出其价值，与小组其它成员协作，才能得到全组成员认同，才能在考核中取得好的成绩。因而，在这种模式的学习中既培养了学生竞争意识，又增强了学生的团队协作的精神。

４．３ 项目的完成提高学生专业知识，提升学生的职业能力

项目的实施过程中，学生有针对性地主动地学习的相关的专业知识，提高了专业知识水平。项目是从职业岗位任务中提炼出来的，项目的实施提高了学生解决实际问题能力，增强了学生的职业安全意识，也锻炼了学生综合能力，提升了学生的职业能力。

５ 结语

目前，基于工作过程的课程已被大多数学校普通应用，这种课程的教学将理论教学与实践通过实际项目紧密结合起来，以教师为指导，以学生为主体的“教”与“学”模式，提高了学生的学习主动性与积极性，提高了学生独立思考能力、学习效率、职业能力，同时增强了学生的团队合作精神，为学生的可持续性发展奠定基础。

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参考文献

１ 霍俊．基于ＣＤＩＯ模式的ＰＬＣ课程教学设计［Ｊ］．职业教学研究，２０１１（７）

２ 姜大源．职业教育学研究新论［Ｍ］．北京：教育科学出版社，２００７

３ 王莹．基于工作过程的数控加工编程课程改革［Ｊ］． 中小企业管理与科技， ２０１１（１）

４ 杨成美．基于工作过程为导向的《自动线的安装与调试》课程改革［Ｊ］．广西轻工业，２０１１（２）

（责任编辑 要 毅）