上海火车站如家酒店:基于工作过程的电工专业一体化课堂教学设计

“职业行动导向项目课程”—— 教学过程流程图
教学组织
工作准备
准备元件、仪器仪表检查、学生分组
引入典型工程项目
制定项目实施方案
具体实施项目方案
评价实施效果
拓展知识学习
自行设计方案并实施
明确项目要求
提出实施方案遇到的难题
教师点评难题，讲解本节重点知识
继续讨论并设计项目实施方案
教师检查方案中是否存在危险性故障
电器元件安装接线
PLC程序调试、输入
查找方案中存在的问题，排除故障
电路通电检验
实施方案总结，填写工作任务单
评价总结，填写考核评价单
教师评价
小组展示方案，学生评价
展示教师方案，总结实施中存在问题
运用所学知识解决复杂工程设计问题
用西门子PLC完成项目方案设计
如何做？
做一做，做的怎么样？
专业能力再提高
如何才能做得更好？
教学场地整理
工作结束
教学场地、实训设备、仪器仪表整理
做什么？
基于工作过程的电工专业一体化课堂教学设计
摘要：基于工作过程的课程体系要求以真实工作任务为驱动，以行动导向的教学模式来开展一体化教学，注重培养学生的职业综合能力，是职业教育课程改革的大方向。课堂教学内容的设计及课堂组织是实施课程培养目标的关键，本文结合技工职业院校学生现状，对课堂教学过程做了设计与实践，希望能对目前技工职业院校电工（电气）专业采用的 “一体化”课堂教学过程设计起到借鉴作用。
关键词：任务驱动     行动导向     课堂教学   职业能力
前言：目前多数中职学校教学整体效果不理想，对学生能力的培养基本上是停留在学科知识的单一技能以及解题能力的培养，与企业实际运用的技术、工艺相距甚远。近几年很多职业学校都进行了教学模式探索与改革，采用了“一体化”、“模块化”、“任务引领型”、“基于工作过程”、 “项目教学”、“行动导向教学”等先进的教学模式及教学方法。这些好的职教模式也正在被积极推广，目前职业教育课程改革，特别是中职的课程改革还处于起步阶段，如只是采用简单的将理论与实践“一体化”，毕业生所获得的知识和技能是一种相对单一的知识和技能，缺乏从事专业相应岗位群的工作经验和职业性技能，也就是工作过程知识。学生就业后不能很快适应企业的实际需要；另外如课堂教学过程安排不合理，会导致部分学生处于“放羊”状态。从02年起我校电工专业开始进行“一体化”教学改革，近两年我们对电工专业的课程进行了“基于工作过程”的课程构建与实施。下面以电工专业《可编程控制技术》课程的课堂教学过程设计为例，指出“基于工作过程”的“项目教学”模式下的课堂教学过程设计思路及注意事项。
一、基于工作过程的教学模式设计思路
工作过程系统化课程是根据产品（或工作任务）的“工作过程系统”确定“学习领域”后，以学生为中心、以任务为载体，让学生“做中学”，注重培养学生的综合职业能力而设计的一种课程方案。该课程体系的开发按照企业调研——职业分析——典型工作任务归纳总结——学习领域确定——课业设计（教学项目或教学情境设计）的步骤进行，具体的课程开发理论赵志群博士及张治忠、姜大源教授已在很多学校进行过讲解指导，在此不再赘述。
二、《可编程控制技术》课程的课堂教学过程设计
《可编程控制技术》是电工类、自动化类、机电一体化类专业的核心专业课程。主要讲解PLC的基本指令、功能指令及控制应用。传统的课堂教学的主要内容是控制程序的分析与设计（电工类的专业课大都如此），待一章学完后再到实验室做实验，理论性抽象知识较多，学习效果极差。我们进行的首次“一体化”改革是把课程安排在实训室来讲，老师讲完一部分指令马上就上机实验，学习效果有了提高。但该模式使用了两年后发现还是有30%左右的学生实际的技能水平差。这两年我采用“基于工作过程”的“项目教学”模式，成绩差的学生比例小于10%，教学效率显著提高。
1、教材的处理
课程改革，教学内容安排是关键。要在对企业进行广泛调研的基础上，并结合各自院校的实际情况，确定教学项目，制定教学目标，最好能自编讲义、教材。至少要对原教材内容结构进行了优化重组，将教材中先理论后实训的模式改为理论实践充分结合的一体化教学模式 (知识技能一体化、教师一体化、教室与实训室的一体化、教学做一体化) 。另外这种教学模式要求每次课的课时安排不能少于4课时。
我们选用的是劳动保障出版社的全国高等职业技术院校电工类专业教材《可编程控制技术》。讲的是三菱FX系列PLC，我们对原教材内容结构进行了优化重组，现正在组织完善并编写讲义，并计划出版教材。
教材原内容结构与重组后内容结构对比
教材原内容结构
重组后内容结构
第一章：可编程控制器概论
项目1：FX2系列PLC的硬件及安装
第二章：基本指令及应用
项目2：FX2系列PLC的编程软件使用
第三章：梯形图程序设计
项目3：三相电机的正反转控制
第四章：步进顺控指令及应用
项目4：三相电机的Y―△启动控制
第五章：功能指令及应用
项目5：十字路口红绿灯的控制
第六章：可编程控制器的应用设计
项目6： 液体混合系统的设计与安装
实训一：FX系列PLC硬件认识使用
项目7：霓虹灯的控制设计系统
实训二：FX系列PLC的软元件使用
项目8：化工生产线控制系统
实训四：基本指令应用
项目9：货物传输控制系统
实训五：编程软件的使用
项目10：加工生产线控制系统
实训六：电动机的控制
项目11：龙门刨床电控系统的PLC改造
实训八：三速电机控制
生产任务1：平压模切烫金机控制系统安装调试
（第6学期顶岗实习任务）
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生产任务2：程控移动式专用磨床控制系统生产
（第6学期顶岗实习任务）
实训十八：小车运行控制
生产任务3：简易货梯控制系统的程序设计、安装、调试 （第6学期顶岗实习任务）
2、教法方法的应用
在教法应用上，授课中采用“项目驱动”、“讨论法”、“引导文法”、 “角色扮演”等多种教学方法相结合的“基于工作过程”行动导向的一体化教学模式。教学过程中灵活运用多媒体课件、网络课程等现代教育技术手段。通过精心的课堂组织，使学生由被动听课变为主动获取，在轻松愉悦的气氛中掌握了专业技能，提升了综合能力。
3、课堂教学过程设计
以项目四 PLC控制三相电机的Y―△启动为例，计划学时4课时。
为突出职业教育“实践性”特点，本着“以学生为主体，以工作任务过程
为导向，以能力培养为本位。”的原则将教学过程设计成如下几个环节。
3.1教学准备   计划5分钟
教学准备，主要进行元器件准备、仪器仪表检查、学生分组。分组时模仿企业生产班组情况，每组设一名班组长，老师扮演电气安装（维修）车间主任角色。为调动积极性，每个项目学习时都更换班组长。在分组时还要综合考虑学生性格、成绩、组织能力的互补性、均衡性。每组学生不要超过5人。
3.2情境创设，提出任务。  计划15分钟
情境创设，目的在于激发学生学习兴趣。此时老师最好能通过图片、课件、视频来展示与本次课项目相关的内容及情境。项目所提出的任务要具有广泛性、典型性。展示的内容及情境最好为学生所熟悉。
我首先播放一段我校实习工厂加工车间里一台T68镗床加工零件的视频，要求仔细观察其主轴的运行控制情况。接着提出任务：请利用PLC对镗床主轴控制电路进行电气改造。
为让学生正确找出任务的关键突破点，要对任务进行必要的分析。我指出镗床主轴控制电路的实质是要求进行星/角降压启动，能正反转运行。并利用课件对星/角降压启动电路的元件控制顺序做了动画演示了。
应注意的是项目任务的安排一定不要太难，要层层递进。如果涉及的内容难度较大，老师可做适当讲解后再由学生讨论学习完成。为培养学生对新知识的再学习能力。最好让学生先自己学习。
3.3 学习讨论并制定任务的实施方案    计划50分钟
这一环节由各班组长组织，各小组分头讨论学习，为引导学生学习，要给每名学生发一份工作任务单，工作单主要是模仿企业岗位实际技术文件的内容。我们工单的内容如下：
《可编程控制技术》学习工作任务单
学习项目4:   三相电机的Y―△启动控制
姓名:
班级:
1．项目任务调研分析并记录。
2．讨论制定实施方案记录。
（1）方案设计思路（包括系统框图）
（2）I/O信号的分配及I/O接线图
（3）梯形图设计
（4）指令表程序
（5）控制元器件的选择（型号、规格）
3．方案实施过程记录。
（1）接线操作者：       ；       ；接线检查者：        ；       ；
（2）程序输入、调试的步骤及存在的问题。
（3）通电检验情况（存在问题及故障现象）。
（4）存在问题及故障的主要原因及解决方法。
教师在巡回指导中，帮助解决小组讨论中有难点有争议的问题。同时要观察学生的整体学习情况，及时对学习积极性不高的学生进行督导。
各组确定好方案后，交给老师检查。这里我们不主张老师直接告诉学生对错。如这样学生就产生一个惰性，在下一次的课堂讨论学习时就不会积极主动。这里老师应根据所掌握的学生整体的讨论情况来决定下一个环节。如果任务难度不大，大多数小组基本能完成，老师在检查时只指出存在的短路、过流等后面在实施过程中危急人身、设备安全隐患的错误。方案的正确性由学生进行实施后再修改完善。如果任务难度较大，大多数小组不能正确完成设计，老师要对核心知识点进行讲解，学生修改后要安排各小组进行设计方案展示，老师、学生共同点评后再做修改，之后才允许进行实施操作。
3.4方案的实施——线路的安装调试           计划55分钟
这一环节以动手操作为主，旨在提高学生的专业技能。首先各组根据设计的方案完成PLC与电器元件的实物连接。连接完成要由2个同学进行对照检查，然后利用编程软件完成PLC程序的调试及上传工作。
需要指出的是传统的PLC实训是在实训台上以插接线的形式，通过指示灯来反映电路的控制情况。我们在实训中是采用真实的电气控制柜，学生采用真实电器元件进行电路连接，规范操作，可实现所学技能与企业需求“零距离对接”做到学以致用。如有的学校没有条件购置电气控制柜，可购买单个PLC裸机，同其他电器元件共同安装在配电板上，同以往的试验台相比即可节省了大量的资金，又可以达到模拟真实工作场景的效果。
各组在电路安装调试好以后要通电试验，以检验方案的正确性。如电路不能实现任务所提出的功能，小组要组织讨论，分析查找故障原因所在。并修改设计方案。
由于学生的实践经验不够丰富，故障排除对学生有一定的难度，在这一环节中要注重加强巡回指导，指导学生学会PLC故障的排除方法，提高专业能力。
3.5项目完成效果评价    计划45分钟
这一环节主要是对各组方案的设计、实施中存在的问题进行总结。并对本次课的重点知识内容进行引申应用。
首先由老师对各组的电路通电检验，并给与相关的评价。然后从各组中找出一名代表讲解本组的最佳方案。其他组同学提出点评意见。这里要注意各小组的代表要随机指定，小组方案讲解的好坏，将直接影响本组的成绩，另外那个小组在点评其他组方案时能提出合理的意见，可给该组的学生考核加分。这样可避免在方案设计、实施过程中偷懒情况。
紧接着给出由教师设计的优化方案供学生参考。这一小环节要指出学生的方案中存在的主要问题，并重点引导学生注意总结定时器指令在该案例中的运用方法。并归纳定时器指令的重点相关知识。同时引申出定时器指令在电动机其他常用控制电路中的应用（顺序启动电路、电机调速电路等）。做到所学知识的举一反三、灵活运用。
在方案展示后要鼓励创新，由师生共同评出本次项目实施较好的几个小组。给学生以表扬鼓励，即活跃了课堂气氛又激发了学习热情。
之后各组对方案进行在再修改再完善。填写好工作单及考核评价单。
3.6拓展知识的学习    计划45分钟
对拓知识的学习，一是为了提升学生利用定时器指令解决复杂控制案例的能力。二是为了提高学生对新知识新技能的再学习能力，培养终生学习的好习惯。三是可缩小在学校所学技能同企业需求技能的距离，有助于学生毕业后尽快胜任岗位工作。
本次课，我安排了两个知识点的学习。
（1）单个的三菱FX系列PLC最长延时时间3256.7秒，如果要进行长延时（1小时以上）控制，电路如何设计？
（2）要求使用西门子S7-200型PLC完成电动机星／角启动电路的设计。
前面方案的实施用的是三菱系列PLC，这里要求使用西门子系列的。通过对两种不同类型PLC技术的掌握，可帮助学生在今后的工作中轻松的掌握其他类型的PLC技术。进一步缩小学习技能与不同企业技能需求的距离。这是我们课程改革比较成功的一点。
现在企业中控制设备使用的PLC系列大约有4-7中，可根据当地企业情况选用2种应用最广泛的PLC进行学习。有条件的学校应配置两种PLC实训室。
这一环节老师要给学生准备大量的相关学习资料，引导学生查阅学习，由学生自主学习并完成方案设计。我们给学生准备的资料包括书籍、相关电子文档资料、相关的PLC技术网址。（每台PLC实训设备都配有电脑，可连接网络。）
为督促学生充分利用学习时间，提高学习效率。可采取竞赛机制，看那个组最先正确完成设计。
3.7课后作业的安排    计划2分钟
项目教学以学生讨论学习为主，在课堂时间的安排利用上不如传统课堂教学紧凑，往往课堂时间不够用，这要求部分的拓展知识及下一个项目任务的相关准备工作都要由学生在课后进行学习。
本次课我留的作业是：
（1）完成并完善S7-200型PLC对电动机 星--角启动电路的方案设计。
（2）注意观察十字路口交通红绿灯的变化情况。并尝试红绿灯的PLC控制方案设计。
3.8关于课堂项目成绩的考核
要提高学生学习的主动性，课程成绩考核方式非常的关键。我们采用的是：
课程成绩（100%）= 平时项目完成成绩（75%）+期末考核成绩（25%）
只要平时的项目完成的好，就可保证这门课的及格，那么在每个项目的实施过程中，学生就会比较努力的去做。课堂考核要做到全面化，才能起到促进学生各方面能力的综合提高。下表我们安排的课堂项目完成效果评价单。
学习项目4: 三相电机的Y―△启动控制
姓名：
小组及组长：
完成时间：
职
业
能
力
评
测
能力
评测项目
教师评分
(60%)
本人评分
(20%)
小组互评
(20%)
专业
能力
70分
设计方案能否满足项目实例要求    （15分）
设计方案的合理性、可靠性    （5分）
线路连接操作的正确性、规范（ 15分）
程序输入调试的熟练程度     （5分）
通电检验电路动作正确      （10分）
能正确分析并排出故障       （10分）
拓展知识的完成情况         （10分）
方法
能力
15分
工作实施计划合理            （5分）
工作单填写完整             （5分）
能积极查阅技术资料自主学习  （5分）
社会
能力
15分
良好的行为规范及职业道德    （5分）
对其他小组的展示能积极评价  （5分）
能与同组同学积极协作  （5分）
合计分数
综合评价（√）
优            良              合格             不合格
4.9教学场地的整理     计划8分钟
课程最后要组织学生进行实训设备、仪器仪表整理，教学场地的清扫。对已完成的项目，实训设备及电气元件要复位，方便下一次课的使用。
5、课堂教学的实施效果
课程实施过程中的能力培养
方法能力
社会能力
专业能力
企业对PLC技术岗位的能力要求
职业教育的总目标是：使学生获得终生学习的本领；使学生处于终生学习的状态。在课程实施过程中注重的是学生专业能力、方法能力、社会能力的培养，基本达到了企业对PLC技术岗位的能力要求。近三年我们的毕业生受企业的欢迎程度大大提高，在省、市学生技能大赛中取的优异成绩所都说明了课程改革的巨大效果。本次课注重培养提高培学生的以下能力：
三、小结：
职业教育就是要在做中学，在做中教，以做促学，这样才能真正培养出企业需要的高技能人才。课程实施中以学生为主体，教师扮演了组织者、引导者、学习资源的建设者角色。这要求老师在课后要做大量的课堂教学准备工作。即所谓的“要使学生在课堂上流汗，老师就要在课下流汗。”
学生讨论并制定实施方案
典型工程
实例
基于工作过程的
职业行动导向
教学模式
拓展知识学习提升可持续发展能力
师生共同对实施方案进行评估
方案的具体实施并修改
职业院校电工类的专业课程大多要求掌握关于控制设备或电气线路的设计（分析）、安装、调试(维修)的知识技能。在课程设计及课堂教学环节的安排上，同样可采用本课堂的设计环节去进行。要注意的是这种教学模式最好是从一年级的学生就开始实施，随着课程难度的增加，学生已适应了这种教学模式。还要注意最好是其他的专业课程也采用这种授课模式，只在一门课中采用，学生很难适应（传统思维习惯是被动的，懒散的），学习效果将会大打折扣。
参考文献;
[1]赵志群.职业教育工学结合课程的两个基本特征[J].教育与职业,2007(30)
[2]姜大源．职业教育学研究新论．北京：教育科学出版社，2007.1