第〇篇 项目引导——教学设计

综合实践教学是高职学生获得实践能力和综合职业能力的最主要途径和手段,如何设计技能实训课,如何设计专业综合技能实训教学,引发学生自主学习兴趣,训练学生熟练运用所学知识应用于生产实践,是学生走向工作岗位时能够胜任岗位要求、获得可持续发展能力的保证。

一、指导思想

将专业核心技术一体化建设模式引申到课程设计和教学实施,围绕课程核心知识点和技能点,创设专业核心技术四个一体化(见图0-1),适应行动导向教学需求,提升学生岗位综合适应能力,培养“短过渡期”或“无过渡期”高技能人才。

《高职机电类专业“核心技术一体化”建设模式研究与实践》课题获2009年国家教学成果二等奖

专业核心技术一体化:针对专业培养目标明确若干个核心技术或技能,根据核心技术技能整体规划专业课程体系,明确每门课程的核心知识点和技能点(核心知技点),形成基于工作过程导向的教学情境(模块),实施理论与实验、实训、实习、顶岗锻炼、就业相一致,以课堂与实验(实训)室、实习车间、生产车间四点为交叉网络的一体化教学方式,强调专业理论与实践教学的相互平行、融合交叉,纵向上前后衔接、横向上相互沟通,使整体教学过程围绕核心技术技能展开,强化课程体系和教学内容为核心技术技能服务,使该类专业的高职毕业生能真正掌握就业本领,培养“短过渡期”或“无过渡期”高技能人才。

——摘自吕景泉教授关于《高职机电类专业“核心技术一体化”建设模式研究与实践》

《行为引导教学法在高职实践教学中的应用与研究》课题获2005年国家教学成果二等奖

行动导向教学:从传授专业知识和技能出发,全面增强学生的综合职业能力,使学生在从事职业活动时,能系统地考虑问题,了解完成工作的意义,明确工作步骤和时间安排,具备独立计划、实施、检查能力;以对社会负责为前提,能有效地与他人合作和交往;工作积极主动、仔细认真、具有较强的责任心和质量意识;在专业技术领域具备可持续发展能力,以适应未来的需要。

——摘自吕景泉教授关于《行为引导教学法在高职实践教学中的应用与研究》

图0-1 专业核心技术四个一体化示意图

二、教学建议

现代电气控制系统适应现代产业升级需求,涵盖现代工业自动化领域、现代化农业、现代化物流业、现代化制造服务业等众多职业岗位群,甚至无论什么行业,都离不开电气控制技术,而且都在随着工业进步、产业结构调整、技术升级换代的发展而发展。

现代电气控制系统将PLC(可编程控制器)、HMI(人机接口)、运动控制技术、工业网络技术与现代化工业生产进行了整体融合,涵盖了高职、应用本科的机电类、自动化类相关专业的核心技术内容,充分体现了光机电一体、管控一体、两化融合的现代工业生产和管理理念,为智能装备高端技能人才培养提供了一个新的载体,系统涉及工业自动化领域的技术高、数量多、要素全,为中国现代制造业技术升级加砖添瓦。

基本要求:应具备YL-158GA1现代电气控制系统实训考核装置平台或相近设备平台,平台均含有PLC、HMI、运动控制、工业网络等综合功能。能体现“核心技术一体化”的设计理念,为实践行动导向教学模式搭建平台。

师资要求:具有电气自动化技术、机电一体化技术专业综合知识,熟悉电气系统设计、安装、编程与调试等,有较强的教学及项目开发能力,熟悉项目教学。

教学载体:以现代电气控制系统实训考核装置为例,实现核心技术一体化课程建设思路(见图0-2),单元调试、整体联调工作任务综合涵盖了机、电专业核心知技点和典型设备系统应用,可综合训练考评学生核心技术掌握及综合应用能力,对培养学生技术创新能力有很好的作用。

图0-2 现代电气控制系统安装与调试实训、核心技术关系示意图

训练模式:二人一组分工协作,团队合作完成典型设备电气控制系统的安装与调试,从电气系统方案设计和器件选型开始,两人分工完成电气柜安装、运动设备控制、PLC编程、HMI组态、工业网络连接,最后进行系统整体调试。也可结合各院校专业教学要求的不同进行有机选择,不同的工作内容对各种专业技术技能的要求程度不同。

训练内容:项目任务融合了机床电气、运动控制、现代自动化工程的核心技术,主要训练学生能够设计典型的设备电气系统,能够对电气系统进行安装与调试,完成变频器、步进驱动器、伺服驱动器的接线和参数设置,能够对PLC和HMI进行组态编程与调试等。

获取证书:训练内容包含了国家劳动和社会保障部颁发的职业资格证书“维修电工”“可编程控制系统设计师”等的标准要求。

组织大赛:依托全国性的高职技能大赛,营造“普通教育有高考,职业教育有技能大赛”的局面,通过现代电气控制系统安装与调试大赛,促进高职各院校机电类专业学生综合实践能力和工程实践创新能力的提升。

三、五个重点

利用本教学资源进行教学实施中,突出五个重点“赛、教、虚、仿、实”。

“赛”:通过对全国职业院校技能大赛“现代电气控制系统安装与调试”赛项的贯穿描述、赛场视频体验、场景氛围呈现、装备载体演练、竞赛技术提炼、行业标准融入,风趣化地将赛项内容引入教学、服务教学、丰富教学。

“教”:通过认识PLC、HMI、传感器与智能仪表、交直流调速、工业现场总线、电气柜工艺等核心技术的应用;从项目备战逐步演进到项目演练,即搅拌机、鼓风机、恒压供水、双色印刷机、运料小车、自动切带机等典型设备电气系统的安装与调试,再到项目实战,即立体仓库电气控制系统安装与调试,最终,项目拓展到软PLC、工业机器人、Automation studio仿真、西门子机电一体化概念设计解决方案(MCD)、柔性制造系统等先进技术应用。本教学资源给出了一个崭新的电气控制系统安装与调试项目化教学的“教”与“学”解决方案。

“虚”:通过利用PLC编程软件、MCGS组态软件,以及拓展Automation Studio工业级仿真软件,构建人机交互环境和模拟仿真环境,模拟典型设备调试和运行。

“仿”:通过YL-158GA1现代电气控制系统实训考核装置平台,能高度仿真典型工业自动化设备电气控制系统,选取了立体仓库、X62W铣床、T68镗床等9个各行业典型应用整合到平台上实训。

“实”:平台所用器件都是工业级器件,选用西门子S7-300、S7-1500、三菱Q系列高端PLC,选用更新换代西门子S7-200SMART、S7-1200、三菱FX3U系列最新型号PLC,而不是教学模拟器件,通过人机界面、传感检测系统、智能仪表、电气控制系统、通信网络等技术的学习,使学生锻炼的技能与实际生产更接近,应用性更强。学生在装配、动手能力方面要求和工业现场一致,而编程也需要有很强的逻辑性,高职院校分层次培养的目标得到了很好的体现。同时,也引导高职教育正在向工程创新方向发展,使理论与实践能够更充分地结合。

现代电气控制系统的最大特点是它的应用广泛性、技术先进性和系统综合性,其中PLC应用技术、传感器和智能仪表技术、交直流驱动技术、工业网络通信技术、触摸屏组态编程等多种技术有机地结合,并把各行各业典型设备综合运用到电气控制柜,有机地融合在一起,如图0-3所示。

图0-3 现代电气控制系统核心技术和应用