PLC课程的项目+一体化教学设计与示例

（中国水电十一工程局有限公司技工学校 河南三门峡 472000）

PLC是可编程序控制器的缩写，是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。由于体积小、功能强、可靠性高、抗干扰能力强、应用安装方便等优点，在我国工业控制中占据了主导地位，现已成为现代工业自动化的三大支柱之一，且迅猛发展。为了适应PLC日益广泛应用的需求，PLC技术已成为各类职业技术学校电子与电气专业的一门必修课，且在职业技能鉴定中成为指定的考核内容。

“项目+一体化”教学法是融合行业标准，构建以项目为导向的一体化教学模式，是符合职业教育的规律和特点，适应职业学校学生学习基础和身心发展的一种成功的教学方法。

由于《PLC原理及应用》课程的多变性、综合性、典型性、实践性和实用性五大教学特点，技校学生理论学习积极性不高，学习基础及软件编程薄弱，缺乏学习兴趣，增加了教师的教学难度。本文根据PLC课程的教学特点，技校学生实际，职业教育培养“满足生产第一线需要、符合岗位需求的高素质技术、技能型人才”的教学要求，融合行业标准，运用项目+一体化的教学模式，实现了理论与实训的有机相结合，体现了“做中教、做中学”职业教育特点，激发了学生学习PLC的兴趣，培养学生的综合职业能力，取得了良好的教学效果。笔者现从《PLC基础与实训》课程的整体教学设计，教学设计示例（以三相异步电动机正反转的PLC控制为例），教学反思及展望等三个方面，介绍了项目+一体化教学的课程设计和教学过程，以供大家探讨和借鉴.

一、课程整体设计

1.课程整体目标

通过专业培养目标和本课程的职业能力需求分析，确定本课程的整体目标如下：

（1）能力目标

①能正确识别和选用PLC，熟悉性能指标及技术要求。

②能正确安装和调试PLC的基本电气控制线路。

③能熟练使用PLC软件功能，能用PLC编程语言编写基本控制程序，具备初步分析PLC控制系统的能力，能完成简单控制系统的设计、安装、编程和调试工作。

④能对一般生产机械控制系统的PLC控制系统进行设计、改造及维护。

（2）知识目标

①了解PLC的分类、特点、趋势及应用。

②熟悉PLC的软硬件结构及工作原理；（重点）

③熟练掌握三菱PLC基本指令的应用；

④熟练掌握三菱PLC的编程的方法、步骤和接线方法；（重点和难点）

⑤初步掌握PLC应用系统的设计、安装、调试、维护等技术。（难点）

（3）素质目标

①树立正确的学习和工作态度，培养热爱科学、创新意识、创新精神；

②培养吃苦耐劳的精神，养成良好的职业习惯和职业意识;

③培养学生的沟通能力和团队合作精神。具备专业岗位所要求的职业能力。

（4）教学目标

①情感与价值观：养成良好的职业素养；提高规范操作、团队协作的意识。

②过程与方法：在实训操作中，促进学生能力素养健康全面发展，培养学生分析问题、解决问题的能力，实现理论知识向专业技能的迁移。

③知识与能力：掌握PLC课程各项目系统的设计、安装、调试及维护。

2.课程整体内容设计

（1）课程设计基本理念

融合职业标准，坚持以就业为导向，以能力为本位，坚持理论与实践、生产实际相结合，以实际PLC应用项目为课程主线，构建以项目为导向的一体化教学模式，重视实践能力的培养，培养学生应用PLC分析、解决实际问题的职业能力。

（2）课程设计思路

以职业活动的工作过程为导向，以典型的基于工作过程的项目为载体；融合行业标准，精选典型实例作为教学的实训项目，项目由简到繁、由浅入深、循序渐进。将PLC的常用指令分解到各项目中去，在各项目的教学中，融入相关的指令、编程方法、控制系统构建、硬件接线方法、系统调试运行等相关知识和技能；以项目+一体化为训练模式，以学生为主体，教师为主导，在一体化实训车间实施教学，各项目的实施均采用小组合作学习的方法，通过对各项目的学习、训练和实践操作，掌握典型PLC指令的功能、格式基本用法，熟悉PLC系统的结构、地址分配、程序设计以及项目的安装、调试的全过程。让学生在做中学，学中做，激发学生的学习热情，强化学生的团队协作精神，提高学生的动手能力、综合素质和职业能力。

（3）课程整体设计内容

由七个项目组成。

①三相异步电动机单向运转的PLC控制（8学时）;

②三相异步电动机正反转的PLC控制（8学时）;

③自动送料小车的PLC控制（8学时）;

④抢答器控制系统（10学时）;

⑤花式喷泉控制系统（10学时）

⑥应用PLC对X62W万能铣床进行电气改造（10学时）;

⑦PLC在CA6140型车床改造中的应用（8学时）;

二、教学设计示例（以三相异步电动机正反转的PLC控制为例）

1.课前准备

在项目+一体化备课时，笔者通过备教材、备学生、备教法、定实训计划、备实训项目，精心准备 ，为上好一堂课奠定了坚实的基础。

（1）研究学生

本课程为我校二年级学生开设，学生已完成《电工电子技术训练》、《电力拖动线路安装与检修》（一体化）课程，具备分析基本控制电路能力，掌握了线路安装、检测、排故等基本操作技能，动手能力强，硬件基础比较好，软件编程薄弱，理论学习积极性不高。

（2）研究教材

①教学目标：依据教学大纲和岗位职业能力的需求，确定如下的教学目标。

a能力目标：会根据控制要求，运用经验法，通过基本指令或多重输出指令实现三相异步电动机正反转的梯形图程序设计。能通过三菱GX-Developer编程软件，采用指令语句表输入法输入指令，并通过仿真软件进行仿真。掌握PLC编程软件的使用，I/O分配、PLC梯形图、指令、PLC基本指令的编写、操作方法、硬件接线及安装等，用不同指令实现正反转控制。

b知识目标：基本驱动指令和多重输出指令的应用。

c素质目标：养成独立思考和动手操作的习惯，培养协调能力和相互学习的精神。

②教学重点：了解组成PLC控制系统所需的设备；能将继电器控制线路改造成具有相同功能的PLC控制线路；掌握梯形图的基本元素和基本画法。

③教学难点：PLC的基本驱动指令的格式及功能；梯形图的基本画法。

④教学时间：8学时

（3）研究教法

①教法。根据教学目标，结合学生特点和学校实际，运用项目+一体化教学模式，以学生实习小组为单位，以项目的设计、实训操作为主线，运用讨论法、启发引导、讲授法、演示法、巡回指导等教学方法，引导学生由繁到简、由易到难完成教学任务，调动学生学习的积极性，提高学生职业能力和职业素养。

②学法：以多媒体课件使学生形成感性认识；以教师引导使理论与实践相结合；以知识讲、练、分析相结合突破教学重、难点；以小组协作学习法，强化学生团队协作精神。

（4）定实训计划：根据授课内容及学生实际，选取实训项目，合理计划，周密组织教学内容。制定项目教学的目标、任务、阶段、顺序及学生操作步骤方法的项目实施计划，精心准备案例资料及辅导示范的演练，确定学生考核的评价内容、标准及方法。

（5） 备实训项目：根据教学内容和实训项目，准备（1）多媒体课件。PLC基本驱动指令多媒体课件；程序设计、输入、仿真及程序下载的多媒体课件；成品实物、PLC多媒体学习资料、投影仪。（2）本项目所使用的实训设备及工具材料，包括工具、器材及消耗材料。

2.教学过程

（1）组织教学（10分钟）

学生按时整队，进入一体化教室，师生相互问候，检查出勤情况；检查学生装束（工作服、安全帽、绝缘鞋）；宣布本节课的内容和任务。

（2）复习旧课引出新课（10分钟）

通过提问、多媒体演示等方式，带领学生复习《电力拖动线路安装与检修》课程中所学习的接触器逻辑控制的三相异步电动机正反转控制的工作原理，对比继电器与PLC控制的异同，引出新课。

（3）讲解新课（70分钟）

①目标描述（10分钟）

通过讲授法、演示法，利用成品实物展示、项目任务书，描述项目学习目标。

②相关理论知识讲授

a LD、LDI、OR、ORI、ANI、AND、OUT、END基本驱动指令（20分钟）

以讲授法为主，利用PLC基本指令多媒体课件、PLC多媒体学习资料、投影仪等创设环境，通过实物演示及多媒体手段，由三相异步电动机正反转控制板实物，配合多媒体课件，结合编程实例，详细准确讲授PLC基本指令的功能、格式、用法、注意事项及应用。

b MPS、MRD和MPP指令（15分钟）

以讲授法为主，利用PLC基本指令多媒体课件、实物展示、PLC多媒体学习资料、投影仪创设环境，由三相异步电动机正反转控制板实物配合多媒体课件详细讲授PLC基本指令的格式、用法、注意事项及应用。

c PLC基本编程方法。（25分钟）

以讲授法，演示法为主，利用PLC学习多媒体课件，三菱GXDeveloper编程软件及仿真软件，通过教师上机编程及演示的教学，结合梯形图的特点和设计原则，着重教授梯形图的设计和基本指令输入的编程方法，详细讲授PLC的编程方法，重点讲解梯形图的编程方法。

（4）操作技能训练（270分钟）

以项目+一体化教学为主，结合分析法，讲授法，演示法，小组讨论法，动手操作及交流学习法，实现教学目标。

①布置任务。（15分钟）班委发放相关资料，教师进行学生分组，并讲清任务要求、操作规程及注意事项。

②控制系统硬件设计（90分钟）。由教师上机演示讲解，强调文字符号和图形符号的准确性；学生设计，按需求分配I/O地址，设计并画出I/O接线图，教师予以完善。

③控制系统软件设计（110分钟）

梯形图设计时，让学生分组在计算机和PLC实训台上进行设计及仿真调试。首先分别用基本指令和多重输出指令进行梯形图设计，编写指令语句表，再运用编程器和编程软件，通过指令语句表输入程序；其次，按设计的I/O接线图，画出平面布置图，正确安装线路；最后，在编程计算机和PLC实训台上进行编程、调试、仿真及排故。操作中，配合学生指导用书，让学生独立按步骤完成实训操作，小组查对错，教师检验。

④教师巡回指导。指导学生按安全文明操作规程规范操作，加强三菱GX-Developer编程软件和仿真软件的使用操作指导，重点是采用指令语句表输入法进行编程，以及用梯形图逻辑测试的仿真方法进行仿真。对个别问题，单独指导；对普遍问题，集中指导。

（5）操作考核。（25分钟）学生指导用书评价表，首先进行学生自我评价和小组评价，然后教师评价。

（6）总结指导（30分钟）

总结本项目训练情况，即每个学生对本项目任务实施的掌握情况和存在问题；总结实训课的纪律情况；总结文明生产、安全操作情况；整理工位，将工具、仪表和材料归位，摆放整齐，清洁车间卫生。

（7）项目拓展

指导学生运用所学知识和技能，在课后完成“想一想，练一练”训练，巩固三菱GX-Developer编程软件和仿真软件的操作技能和使用技巧；指导学生完成学生指导用书的课后练习。

三、教学反思及展望

1.教学反思

（1）制定了明确的课程培养目标和训练项目目标，注重学生实践操作能力的培养，使教学内容能够让学生学得了，使教学目标能够让学生达得到，使教学方法能够让学生乐于接受。培养了学生的综合职业能力，得到企业的好评，并在技能竞赛取得了较好的成绩。

（2）采用了“项目+案例”的教学方法，注重了多种教学方法的结合，采用了合理有效的考核方式，做到了理论与实训相结合，体现了“做中教、做中学”职业教育特点，激发了学生学习PLC的兴趣，，提高了教学质量，学生的考证通过率大幅提高。

2.课程展望

（1）增加实训设备，推进项目+一体化教学模式的实施；

（2）积极建设《PLC基础与应用》教学资源；组织力量，开发收集整理丰富PLC的影像、多媒体课件、PPT教学资源和数字资源库，实现资源共享。

（3）加强一体化师资队伍建设。