主頁 > 技術文章 > 關（guān）於（yú）項目教學法在電氣控製及PLC中的應用 2024-10-15

關於（yú）項目（mù）教學法在電氣控製及PLC中的應（yīng）用

摘要：介紹引進（jìn）典型電氣控製項目“節能環保中水回用水處理廠智（zhì）能控製（zhì）係統”來輔（fǔ）助電氣控製及（jí）PLC可編程項目教學（xué）的開展，以實際工程項目為（wéi）基礎來設計教學模塊、開展教（jiāo）學，使電氣控製及PLC中的應用課程（chéng）的絕大多數知識點都能在該項目中（zhōng）得以（yǐ）體現和應用，學生感受真實項目、學以致用，同時項目具有綜合性（xìng），鍛煉學生項目設（shè）計能力，提高綜合素質，教學效果良好。
電氣控製及PLC應用課程是電氣控製及自動化專（zhuān）業的主幹課（kè）程，其內容（róng）與工（gōng）程應（yīng）用（yòng）緊密結合，在工業自動化控製、智能儀器儀表、精密加工、數控機床以及機電一體化技術等領域中得（dé）到日益廣泛的應用。本課程是（我校（xiào））電氣工程及（jí）自動化教育專業和機械工程及（jí）自動化教育的專業必修課。通過本課程的學習，除了讓學生學習電氣控（kòng）製和PLC可編程控製器應（yīng）用技術基本知識外，還以提高學生的素質和全麵能力為宗旨。具體教學要求是熟（shú）悉常用低壓電器的結構、工作原理（lǐ）、特（tè）性及應用，掌握繼電接觸器控製係統基本分（fèn）析和設計能力，掌（zhǎng）握典型電氣控製電路的分析和設（shè）計方法，掌握可（kě）編程控製器的工作原理及結構特點，熟練掌握基本邏輯指（zhǐ）令的應（yīng）用（yòng），掌握步進順控指令編程（chéng）方法及應用，了解PLC網絡及通訊基本知（zhī）識，繼電接觸（chù）器控（kòng）製係（xì）統基本（běn）分析能（néng）力，特別是掌（zhǎng）握典型電氣控製電路的分析能力，重點（diǎn）是S7-224/S7-300可編程序控製（zhì）器的編程技術、通（tōng）信（xìn）模式及調試技巧。
　　項目（mù）教學是以項目實施為主線有效組織理（lǐ）論和實踐知識，師生共同實施並（bìng）完成一（yī）個“項目”為主要學習方式的教學活動，是建立在建構主義和情（qíng）景學習理（lǐ）論基礎上體現行動導（dǎo）向教育（yù）理念的教學方法，將（jiāng）傳授知識為主的傳統教（jiāo）學轉變為以完成項目、職業體驗和解決問題為主的多維互動式的教學模式，在職業教育的專業課程教學中得到越來越廣泛的應用。通過項目實施過程，讓學生學習必要的理論知識及掌（zhǎng）握必備的專（zhuān）業技（jì）能，突出知識的學習服務於職業能力（lì）的建構。
一、電氣控製及PLC應用項目教學模塊
　　實施項目教學，項目的選取（qǔ）要具有典型性、代表性和全麵性，以往（wǎng）的教學選取的項目經常基於小項目來教學，僅能說明一個知識點或某個問題，綜合知（zhī）識無法體現（xiàn），這樣各知識點之間（jiān）彼此孤立，章節（jiē）的聯係比較（jiào）匱（kuì）乏，彼此的知識點無法連貫，邏輯關係無法（fǎ）得到梳理，不能對學生的綜合能力進行鍛煉。然而學生畢業後往往（wǎng）麵對的（de）是比較綜合的工程項（xiàng）目，而他們的知識結構是孤立的，麵對綜合設計一個項目不知道從何處下（xià）手，尤（yóu）其是（shì）既需（xū）要分析、設計又要安裝調試的複雜（zá）的項目無從下手（shǒu）了。學生不能立即投入到生產實（shí）踐中（zhōng），無奈還要從頭學起。
　　基（jī）於以上的問題，在展開項目教學法實（shí）施過程中，選取一個比較綜合典（diǎn）型的真實項目（mù）——節能環保中水回用水（shuǐ）處理廠智能控製係統（tǒng）來進行教學設計。參照教學大綱和緊扣教材內容，根據項目組成（chéng）設計以（yǐ）下主要教學模塊：（1）項目教學實施前準備工作及（jí）模擬招投標介紹；（2）中水回用水廠（chǎng）供配電介紹及用電安全；（3）中水回用水廠的用（yòng）到的低壓電器設備教學及（jí）知識點學（xué）習；（4）提升泵房、反衝（chōng）濾池、加礬加氯（lǜ）、送水泵房（fáng）儀器儀表的電氣控製原理圖（tú）、元器件（jiàn）布置圖及施工圖紙設計；（5）提升泵、鼓（gǔ）風機、反衝（chōng）泵、送水泵的不同啟動形式設（shè）計；（6）S7-200（含7個從站）和S7-300（含2個主站）PLC設計及編程；（7）主站PLC與各從站的Proface-Bus及中（zhōng）控（kòng）製室的（de）通信實現；（8）主站PLC觸摸屏編程及中控（kòng）室的主機係統組態；（9）整個中水回（huí）用係統與Intenet通信；（10）項目（mù）的竣工及驗收—課程總結。隨著自動化生產的發展，該課程涉及到許多新（xīn）知（zhī）識、新技術領域（yù）。我們以加強（qiáng）實踐教學為突破口，以創新為契機，構建以項目為載體的理論實踐一體化教學（xué）模式，符合技術師範本科專業的培養特點和定（dìng）位，既要（yào）具備工程性，又要具備師範性，通過課程和專（zhuān）業訓練使學生（shēng）成為具（jù）有“講師（shī）”、“工程師”等知識和能力結構的（de）“雙師型”人才。
二、項目教學設計：
　　1.項目教學設計（jì）
　　（1）選擇（zé）合（hé）適的配套教材（cái）。我們將電氣工程（chéng）及自動化教育和機（jī）械工程及自動（dòng）化教（jiāo）育的專業崗位對電氣方麵的知識和技能需求為目（mù）標，以就業單位人才需要為基準，結合技術師範培養標準選擇教材。以現行主流PLC為參考（kǎo），以必需、實用知（zhī）識為主，加強學生電氣控製技能的培（péi）養，教材的內容包（bāo）括（kuò）常用低壓控製電器、電氣控製（zhì）線路的基本原則和基本環節、PLC可編程控製器基礎、S7-200PLC的係統配置及質量係（xì）統、SETP7-Micro/WIN32編程軟件、S7-300和S7-400PLC係統配置與編程及通信（xìn）及網絡等；被（bèi）選取的項目與教材結合緊密，涵（hán）蓋的知識比較吻合（hé），也是現（xiàn）在自動（dòng）化行業及（jí）大學競賽的主流技術。
（2）項（xiàng）目實施前，先完成模擬投標及（jí）中標過程，讓學（xué）生（shēng）明白項目實施過程中必經的流程和步驟，體會真實（shí）項目的投（tóu）標中標和方案（àn）實（shí）施的過（guò）程。標書設計就是按項目模塊（kuài）來分類（lèi），每進行一個模塊就是完成標書方案中（zhōng）的一部分。
3）項目教學模塊借助組態（tài）軟件給出係統結構組態圖，標出了每個模塊應完成的項目任務，根（gēn）據模塊工作量和知識的多少合理安排課時。每個模塊預先提出問題，讓學生先（xiān）思考，鼓勵學生發揮與創新，根據學生人數，恰當分組，每組模擬為一個施工團隊，選出（chū）隊長，由其對（duì）整個組的人員進行協（xié）調（diào）分工（gōng），課前每組先設計一套實施項目模塊的方案，課間（jiān）展開討論，老師甄別或指出最佳方案及（jí）實施方法，課後留給學生擴展的空間。
　　（4）對要完成（chéng）的項目教學任務要提出具（jù）體（tǐ）要求。如基本的工廠供配電；常（cháng）用的低壓電器；基本的電氣控製及啟動方式；電氣原理（lǐ）圖、元器件圖、施工圖繪製；PLC編程、通信、組態等。課後要求學（xué）生提交項目教學實訓報告，電子圖紙，學生團隊自己評價（jià），教師講評驗收。
　　（5）師生共要明確項（xiàng）目教學過程中要（yào）重點鍛煉和加強的知識點。力求既全麵又重點突出，能（néng）最大限度（dù）的鍛煉技（jì）能（néng）；對於項（xiàng）目實施過程中可能遇到的難點，要及時為學生重（chóng）點講解及輔（fǔ）助突破。
　　（6）每個項目模塊怎麽實施，什麽時間實施計（jì）劃要詳盡、人員分工要明確。幫助學（xué）生完成各個項目模塊的實施內容及計劃表，開學二周製定好計（jì）劃，同（tóng）時要及時拓展學生視（shì）野，項目團隊製定良好（hǎo）激勵機（jī）製和完善的管理製（zhì）度，立爭（zhēng）協調高效（xiào）的完成項目任務。
三、項目教學具（jù）體實施（shī）：
　　（1）在理（lǐ）論教學中，引導學生運用電機拖動及自動控（kòng）製（zhì）原理的基礎知識，分析PLC可編程專業課（kè）程編程內容，強化閉環控製模型知識（shí）的掌握，使學生能在項目實施過（guò）程中體會PLC的智能控製思路。
　　（2）強化實踐教學，以實（shí）際的節（jiē）能環保中（zhōng）水回用水廠電氣設備的基本功能、結構組（zǔ）成及電路工作原理的分（fèn）析為（wéi）重點，讓學生學會分析（xī）複雜的實際電氣設（shè）備的工作原理，具備識讀（dú）電路圖（tú）、繪製電路圖、設計電（diàn）路圖的能力。在此（cǐ）基礎上培養學生安裝、調試、維修及維護自動化常用電氣設備的能力。對重點應用知識在實訓室訓練，學生自評，教師（shī）嚴格考評，直到達到教學目標為止。
　　（3）教師將自動化現場實際搜集的智能電氣（qì）設（shè）備及相關資料補充到課堂中，並（bìng）從網絡搜索相關智能（néng）電氣控製係統新技術，利用組態軟件做成展示項目，利用虛擬現實技術展示工程項目的技術細節，如煤（méi）礦絞車提升係統、遠程恒壓供水係（xì）統、電廠脫硫智能控製係統等，使學生（shēng）直觀、方便（biàn）地學到先進的專（zhuān）業技術知識。
　　（4）將計算機輔助軟件的使用引入教學（xué）中，如（rú）Pro/e繪製電氣原理圖，SETP7-Micro/WIN32編程軟件、組態6.53的使用、GP-2500觸摸屏的軟件編程等（děng），使學生（shēng）既學到知識的理論知識也拓展了知（zhī）識麵，使他們明（míng）白現代化的電氣控製係統是很（hěn）多先進技術協調服務和集成的綜合效果。
四、教學（xué）考評方法：
　　（1）設置學生自我評價機製，其（qí）包括（kuò）學生自我評分，也包括組長對（duì）每（měi）個成員（yuán）的打分。
　　（2）設計項目（mù）教學驗收表格，細化子項目注意（yì）事項的考（kǎo）評。
　　（3）每人必須對項目調試通過，並撰寫實驗報告。
　　（4）考評計入平時（shí）成績，同（tóng）時（shí）加大該項（xiàng）考核在總成績的比重。
五、項目教（jiāo）學效果：
實踐證明，整體性項目教學法的設計能加強學生綜合能力素質的培養，提（tí）高專業課教學效率，更（gèng）重要就是通過該項目教（jiāo）學法的（de）實施，可以有效鍛煉學生的總體能力素質的培養，在課程學習期間就獲得了解決（jué）實際工程項目的真實經驗，打破實踐與教學脫離的尷尬局麵，幫助學生（shēng）走出困境。項目教學法實施兩年來，學生具備申報國家（jiā）級大學生創新項目的能力，並（bìng）能參與到具體項目設計和施工中（zhōng），而（ér）且畢業生特別受用人單位青睞。

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