基于职业技能的“工业网络与组态技术”课程教学改革研究

2022-08-09余丹

科技风 2022年20期

余丹

江西工业职业技术学院江西南昌 330096

1 绪论

“工业网络与组态技术”课程作为高职高专电气类专业的一门专业核心课程，是一门具有很强实践性、技能型的课程。传统的教学模式是教师根据教材讲解知识点，布置教材设定的任务，项目内容单一，学习兴趣不高，理论教学和实训教学结合不紧密，理论学得不够扎实，学生的技能训练少，动手实践机会少，知识理解不够深入。为了提高学生学习兴趣，掌握工业组态的应用，理解组态的概念，加强实际动手能力，对课程教学进行改革。

为了使学生在校期间能提前接触岗位需求、企业标准等，更好明白为什么学、怎么学、学有什么用等，所以课程的教学方式方法尤为重要。课程的教学更要贴近实际、贴近生产，教学的内容需要更新，教学的方法需要创新，教学的手段需要变化。目前网络化学习越来越多，能随时随地进行学习，加强信息化教学能带动学生的主动性、积极性和创造性，能融入职业技能大赛项目，内容渗入课程知识点及实训项目当中，结合线上线下学习模式，达到更好的学习效果，推动“工业网络与组态技术”及其类似课程教学改革。打破传统教育教学模式，根据岗位需求及岗位特点，将职业技能大赛项目内容融入课程教学中，内容跟生产实际贴合，加强实践操作机会，提高实践能力，进行课程的改革。

2 课程介绍

“工业网络与组态技术”是电气自动化技术专业的核心技能课，工业组态控制技术作为工业生产运行监控的核心技术，在电气自动化技术专业中是一门职业性、实用性很强的技术课程，它对电气自动化技术专业学生的职业能力养成起主要支撑和明显促进作用。课程使学生明确工业生产现场组态技术的基本概念及组成，并能对工业生产过程的监控管理系统构建网络通信、画面组态、监控、调试，为今后从事工业生产、自动控制等领域的工作打下基础。

通过课程学习，能根据计算机控制系统的构成，掌握现场总线、以太网在工业生产上实现数据通信的方法，实现不同现场总线通信。能够熟练运用组态软件，实现现场采集、数据处理和监控设备的功能；能够熟练掌握组态软件的工程建立、画面设计、数据库建立、设备连接和运行画面的调试，实现数据的采集与控制，通过趋势曲线、报表和报警来学习数据分析；掌握组态软件与监控设备、触摸屏的通信设置。能够进行较简单监控系统的组态设计，懂得组态设计的基本原则及步骤，强化实践操作能力。

3 教学改革研究

3.1 教学模式

传统教学模式大多是教师讲授，学生听，学生缺乏学习的主动性、积极性，学习兴趣不高。讲授的内容只在课堂上呈现，对于在课堂中还未掌握的，课后缺乏教师指导，学习的资料少，对学生掌握情况的反馈不及时，学生学习的效果也掌握不到位。为改革传统教学模式的不足，采用线上线下的方式，通过教学方法和教学手段改革，促进教学质量的提高。在线上建立资源，拍摄教学PPT、教学视频、微课，建立题库等，课前进行预习、活动的发布，提前带领学生进入课程环境，课中发布讨论、问卷、提问、抢答、测验等，及时了解知识点掌握情况，课后布置作业、评价，了解课堂效果，对知识点进行巩固加强。线上教学资源，能随时随地登录线上平台进行自主学习，也能进行问题反馈、教师答疑。

打破传统教育教学模式，根据岗位需求及岗位特点，贴合生产实际，紧贴社会需求的人才，做好课程的设计，教学模式突出以学生为本。本课程采用理实一体化，采用线上线下结合的模式，理论讲授与实践操作相结合，增加实践课时；教材选用项目化教材，项目化教学，任务驱动式，网络化学习，信息化教学，通过线上教学平台教学资源自主学习；课堂加入线上模式，掌握学生学习情况，线上巩固学习效果，线下实操检验，更加突出学生的自主学习、主动学习、实践技能，强化学以致用，明白为什么学、怎么学、学有什么用等，使课堂气氛活跃，增强独立思考，激发学习兴趣。

3.2 教学内容

根据课程特点，积极探索符合教学规律、符合企业岗位需求能力要求、符合学生的教育方法和实践的项目。在教学过程中，不断丰富和完善教学资源库，实现教学和考核的全面改革和创新。进一步调整课程标准，提高实践占比，加强实践技能。教学PPT中多采用图片、操作视频、微课、实际案例讲解等插入，减少理论知识学习的枯燥性，将知识点以通俗易懂的方式进行讲解。多引入企业中的职业标准、岗位需求，与课程知识点有效结合，将讲授的知识用于实际中，达到学以致用的效果。由此可以活跃课堂的气氛，激发学生的学习兴趣，加强信息化教学，易于学生接受。

在教学内容上，根据岗位需求，将职业技能大赛赛项内容有效融入课程知识点及实训项目中，并设计职业技能相关的考核实训项目，贴合生产实际，培养符合社会需求的高技能人才。课程中引入技能大赛获奖选手的日常训练及操作解说，宣传职业精神，激发学生的学习热情。在课堂上，注重引入现代先进技术，如在计算机控制系统中，组态具有硬件组态和软件组态两个层面的含义。利用组态软件，工程技术人员可以方便地进行监控画面制作和程序编制[1]。计算机与生产过程之间的信息传递是通过生产过程的输入/输出设备进行的[2]。在课堂中，有机融入思政元素，提高学生的爱国主义精神，要有认真的工作态度、精益求精的职业精神、良好的职业素养等，对学生进行正确的价值引领，塑造良好品格。结合课堂表现，适时调整教学方法，以学生为本，关注学生，帮其提高学习兴趣，增强职业技能。

3.3 教学资源

为了达到有效的学习效果，利用信息化手段开展线上线下混合教学，在线上平台上完成教学课件PPT、教学视频、动画、微课、题库等资源建设，线下课堂教学中加入线上活动讨论、问卷、测试、作业等环节，更好掌握学生学习情况。进行线上线下教学相结合的模式，从而为今后的信息化改革打下坚实的基础。每年对课程资源进行更新，优化教学资源，增加题库，拍摄教学视频、新增活动等，如对西门子S7-200 PLC与S7-300 PLC的系统集成，运用以太网方式连接起来，运用WinCC触摸屏实现两个类型PLC的信息交互，也还可以运用实训室设备一台三菱PLC作为主站，两台三菱PLC作为从站，运用CC-Link现场总线实现主、从站PLC的通信，MCGS触摸屏通过串口与主站PLC通信，在MCGS触摸屏中可以监控每台PLC，通过硬件、软件组态，运用不同现场总线实现工业网络的系统集成，拍摄此部分实操过程进行讲解，制作教学视频作为学生拓展的学习内容，进一步掌握实践操作，提高学习效果。

3.4 考核方式

项目化教学，能有效地对知识点的引入和讲授进行过程化考核，注重学生平时的表现，而不是以最终期末考试成绩为终结评价。通过理实一体化教学，加强实践项目，能形象感知知识的应用，达到高效、高质量的理实一体化教学效果。

“工业网络与组态技术”课程强调的是学生在学习过程中的真实感受与体验，强调的是过程，而不仅是传统学习中的学习结果，本课程采用线上和线下融合的平时评价、过程性评价相结合的多元化考核评价体系。平时评价采用线上线下的考核方式，平时评价和过程化评价分别占该课程成绩的40%和60%。线上对教学资源的学习，如教学视频、教学PPT的学习，线上课程活动的参与，如课堂答题、讨论、问卷、提问、抢答、测验、课后作业的完成度等，线下主要看平时的考勤、课堂的纪律、课堂表现、实操项目的实践能力，过程性评价主要是设定的考核项目，在课堂上规定的时间内进行实操考核，还有理论知识点的考核，以所有实操考核项目的平均成绩作为过程化考核成绩。课程评价体系如图1所示。

图1 课程评价体系

3.5 实践教学条件建设

为了加强实践操作能力，避免讲授式教学模式，课程采用理实一体化的形式，在具有PLC的实训室进行授课。工业网络是将企业生产中各种现场网络设备、控制器、监控室、系统管理等各层级联网起来，实现实时查询控制。为了在课程中实现网络通信，通过设置实操项目讲解，进行理解通信，通过考核项目实现通信考核，进一步加深理解与掌握。组态技术是通过组态软件对项目进行工程组态，采用MCGS触摸屏。MCGS即“监视与控制通用系统”，它是一套基于Windows平台、用于快速构造和生成上位机监控系统的组态软件[3]。课程以MCGS触摸屏与西门子PLC-200系列进行通信，也介绍了三菱PLC-3U系列主从站设计案例，MCGS触摸屏与三菱PLC主站进行通信。通过多个厂家的PLC通信方式，掌握监控系统，贴合实际生产。

在实操项目设计上，紧密联系技能大赛赛项内容，根据生产实际设计项目，旨在培养高技术、高技能人才。每位学生可以通过计算机，在编程软件上进行PLC程序编写，并下载到PLC中，实现由PLC控制现场，也可以将控制功能在组态软件中实现，通过将控制程序写在触摸屏的脚本中，对组态软件进行功能的二次开发，将整个工程下载至触摸屏中，实现触摸屏与PLC的通信。在触摸屏的画面中，进行监视和控制现场。通过PLC编写程序、组态软件编写程序来查看结果，理解PLC控制、触摸屏控制的方式。实践教学加强了对现场控制、网络通信的概念，课中通过实操、项目化教学，深刻理解教学目标，达到技能能力的提高。实践教学条件需要满足具备计算机、PLC、MCGS触摸屏及相应的通信线缆，本课程采用的理实一体化实训室为PLC综合实训室，供每个学生进行独自操作，实训设备如图2、图3所示。