PLC控制系统设计与调试课程任务驱动教学研究与实践

冯晶晶 张伟 陈新娟

[摘           要]  遵循高职人才培养目标，以突出学生职业能力培养为导向，进行PLC控制系统设计与调试课程教学改革，努力打造以学生为中心的“金课”。针对当前高职学生在传统教学过程中学习动力缺乏、被动接受知识、课堂有效度低等现状，采用以“任务驱动”为导向的教学理念，以职业岗位典型工作任务来设置课程教学项目，将碎片化的课程内容呈现出来以适应互联网时代学生学习的特点。

[关    键   词]  任务驱动;教学改革;学生;中心

[中图分类号]  G712                 [文獻标志码]  A              [文章编号]  2096-0603（2021）04-0100-02

根据国家对培养创新创业人才的新要求，高职院校应发挥服务区域经济社会发展的优势，培养学生职业素养和职业技能的融合发展。职业教育是以就业为导向，以直接服务于经济建设为目的，要培养的是能够胜任某种职业或岗位的复合型高素质技术技能人才。动手能力强和尽快适应职业岗位的能力应该成为高职学生的突出特点和优势。

课堂教学改革是教育改革的核心，如何治理高职院校的“水课”，并将其打造成为“金课”是课堂教学改革的重点。传统教学中以讲授知识为主，用同样的内容面对有个性差异的学生，无法满足全体学生的发展，学生主动学习能力、探索学习能力没有得到提高。因此，以职业岗位典型工作任务的“任务驱动”为导向，重视学生自主学习能力的提高，培养学生职业能力是教学改革的大势所趋[1]。

本文立足以“任务驱动”为导向的教学理念，以职业岗位典型工作任务来设置课程教学项目，将碎片化的课程内容呈现出来以适应互联网时代学生学习的特点。通过课前布置项目任务、课中完成项目任务、课后巩固和拓展任务不断激发学习欲望，引导学生从实际项目任务出发，在对工作任务的体验过程中充分实现自主学习、合作学习和探索学习，提高课堂教学效果，实现教学改革实践[2]。

一、任务驱动教学法的阐述

任务驱动教学法是一种建立在建构主义学习理论基础上的教学法，它将以往以传授知识为主的传统教学理念转变为以解决问题、完成任务为主的多维互动式的教学理念，并将再现式教学转变为探究式学习，使学生处于积极的学习状态，每一位学生都能根据自己对当前问题的理解运用共有的知识和自己特有的经验提出方案、解决问题[3]。

二、PLC控制系统设计与调试课程教学现状

PLC控制系统设计与调试课程是我院机电一体化技术、电气自动化技术、电梯工程技术等专业的一门专业核心课，总共48课时。在前期学生已经通过PLC技术应用、变频器应用技术、组态工程技术课程的学习，基本掌握了PLC基本指令、变频器的调试、组态工程设计，但是缺乏PLC控制系统整体设计的能力。以往的传统教学采用的是先理论后实训的模式，把总的48课时分为两部分，理论32课时，实训16课时，在理论教学结束之后进入实训室完成实践操作。这种教学模式在理论授课阶段，课堂以教师讲课为主，而学生处于被动地接受知识，存在学生缺乏学习动力的问题;在后期进行实践操作时，学生因前期理论知识难以理解而无法良好地完成实操训练任务，导致理论和实践严重脱节，课堂教学效果差。

三、基于任务驱动的教学设计

（一）教学项目的来源

本课程依据工学结合、过程导向、学生主体、能力本位等课程建设理念，按基于工作过程的课程建设思路，与企业专家一起对机电一体化技术、电气自动化技术、电梯工程技术等专业所针对的自动生产线系统安装、调试与运行维护等工作岗位的典型工作任务进行梳理、归纳和教育加工，分析出逻辑控制、运动控制以及过程控制三大领域的主要学习任务，并遵循学生的认知规律和职业成长规律，设计学习情境、序化学习任务，按照任务驱动、理实一体的教学模式，让学生在做中学、学中做，突出学生的主体性。

本课程的学习确定为以下五个情境：四组知识竞赛抢答器控制系统、霓虹灯控制系统、十字路口智能交通灯控制系统、生产流水线小车控制系统、自动售货机控制系统。

（二）教学内容体系的建立

五个学习情境，各自成章，既相互独立又相互联系，从内容难易度上看，从易到难;从课程覆盖面上看，从单课程内容到综合多门课程内容，课程结合了PLC、变频器和组态等多门课程的内容。总体的内容遵循以学生为中心的理念，通过线上线下混合式教学，按照课前自学、课中发现问题解决问题、课后拓展创新的学习过程，注重理实一体，符合学生的认知规律，激发学生的学习兴趣，提高学生的学习效率。

根据典型工作任务的分析结果，结合教学实际对每个学习情境又安排了若干学习子任务。以任务四生产流水线小车控制系统的设计与调试为例，如图1所示。

生产流水线小车控制系统任务分为五个子任务，包括运料小车控制设计、多种运料线路选择模块设计、生产流水线小车组态模块系统设计、生产流水线小车变频控制系统设计以及生产流水线小车控制系统综合调试。其中子任务一和子任务二主要进行小车的基本运动轨迹和多线路选择的PLC控制系统设计;子任务三主要进行小车的组态模拟系统设计;子任务四主要进行小车的变频控制系统设计;子任务五是将PLC控制系统、组态模拟系统和变频控制系统综合起来进行设计和调试。通过多个内容层层递进、多课程结合的内容，激发学生的学习兴趣，提高学生的综合学习能力。

（三）线上线下混合式教学模式

课程采用以学生为中心，线上线下混合式教学模式。课程团队通过相互合作，已经完成了本门课程的在线课程资源建设，并在中国大学MOOC上多次开课，如图2所示。在线课程资源包含22个任务工单、38个动画微课视频、32个PPT、22个随堂测验、5个单元测验和单元作业以及测试题库。

线下教学主要是在自动化综合实训室进行，自动化综合实训室是我院集PLC、变频器、组态屏、电动机等多种设备的一体化综合实训室，学生可根据学习需要进行控制系统的设计与调试运行。

采用线上线下教学模式可以充分激发学生的学习兴趣，引导学生积极主动地进行自主学习，提高课堂学习效率。

（四）教学实施过程

教学的实施过程主要分为课前、课中和课后。课前，学生利用线上的动画、微课等资源进行自主学习，并完成在线测试，检验对本次课知识的初步认识程度。课中，教师通过发布任务，引导学生发现问题，利用动画、思维导图、视频直播操作过程等信息化手段，通过小组互助、教师巡回指导等方式，帮助学生分析问题、解决问题，掌握本次课的重点难点知识。课后，通过布置拓展创新实践任务，帮助学生巩固知识并实现拓展创新。

四、课程教学改革实施效果

该课程在进行教学改革后已经对三届学生进行教学，通过工作任务的引入，明显提高了学生的学习兴趣;通过自建的线上教学资源和校本教材，提升了学生自主学习、协作学习的能力;通过动画、思维导图、仿真平台、实践平台等多种信息化手段，学生对PLC的知识和技能掌握程度逐步加深，教学效果显著。

参考文献：

[1]盛丽梅，胥加美，徐兵.高职院校项目教学改革的探索与实践：以苏州信息职业技术学院为例[J].职教通讯，2017（2）.

[2]董连芬.任务驱动与项目教学法在《PLC控制技术》教学中的应用[J].湖北农机化，2018（12）.

[3]王涌泉，苏良昱，王武，等.任务驱动教学模式在高职电气自动化教学中的应用研究[J].冶金管理，2019（9）.

编辑 赵瑞峰