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PLC研究社科联课题3
电气控制与PLC技术项目教学研究报告
电气控制与PLC技术项目教学研究课题组丁超
（永城职业学院河南永城476600）
摘要：
随着经济发展，人们的生活水平在不断的提高，人们对物质文化的需求大幅的提升，与此同时，物价上涨，原材料的成本增加，最终导致人们对能源的需求也在不断地增加，随之而来的工业的粮食煤炭的价格也在上涨，煤炭的产量也在迅猛的提升，最终导致矿难的频繁发生。
分析其原因，煤炭行业专业技术人才的短缺，进而造成煤炭生产和安全管理水平低下，安全意识淡薄，因此煤矿企业缺乏大量的“高技能专门实用型”一线管理人才。
目前，高校采用传统的教学方式还不能培养出“高技能专门实用型”一线管理人才。
主要原因是本科重理论教学，轻视实践教学，培养的人才是研究型的，高职高专学生理论知识较差，教学方法陈旧，学生学习兴趣不高，在教学模式上理论课与实践课的教学是分开的，理论课程在先，实践课在后，理论教学场地与实训场地相分离，理论教学时实训设备闲置，而实训时间又是有限的，因此造成学校仅有的教学资源不能有效发挥其作用。
根据高职高专学生爱动手的特点，以提高学生的学习兴趣为切入点，以锻炼学生的实践动手能力为最终目标，进而进行课程体系改革和教学改革，改革的目的是使理论和实践有机结合，教学做一体化，由老师主动教，变成学生主动学，而项目教学兼容了这一理念。
因此采用项目教学势在必行，由于近几年高产高效矿井的诞生和现代化机电设备的大量投入使用，机电设备对电气控制和自动化控制的要求越来越高，于是《电气控制与PLC应用》课程也非常重要了，进行《电气控制与PLC应用》课程的项目教学研究，如何培养大量的“高技能专门实用型”一线管理人才。
关键字：
项目教学研究，可编程控制器，电气控制，实践教学
电气控制与PLC技术项目教学研究报告
一、选题背景
进入二十一世纪以来，经济在高速的发展，科学技术在不断的进步，人们的生活水平在不断的提高，社会正在进入自动化和智能化的时代，与此同时，人们对能源的需求也在不断地增加，随之而来的石油价格上涨，煤炭价格不断地攀升，煤炭的产量也在不断增加，利润的驱动加之技术的限制带来了频繁发生的矿难。
通过调查及时了解我省煤炭行业矿山机电专业技术人才的现状况，掌握企业对本专业人才需求状况，和主要就业岗位，为矿山机电专业进行可行性分析。
据调查：
我国正处在一个重要的历史关头，经济在高速发展。
能源是发展的能量之源，而煤炭有工业的粮食之称。
煤矿人才的数量与质量，对煤矿生产效率的提高起着决定性因素。
随着企业的快速发展，企业人才缺口也越来越大，特别是在专业技术人员方面。
采矿、安全、机械、电气类人员是我们企业现在紧缺的人才。
对于煤矿生产、安全管理、矿用机械的安装使用、矿井电气控制方面的综合性人才，可以说我们企业基本上没有这方面的人才。
煤炭是我国主要能源，煤炭在能源消费结构中的比例占70％的状况，在相当长的时间内还无法改变。
但煤炭行业工程技术人员相当紧缺，我系组织专业教师对55个煤炭企业的调查显示，具有初级以上职称的专业技术人员和管理人员共有16.76万人，占在岗职工总数（210万人）的10％，被调查企业共调入大专以上学历员工3800人，而同期调出（含辞职和不辞职的）2500人，占调入人数的65％，据统计，煤炭方面的毕业生尤其是煤炭主体专业如采矿、地质、煤矿机电、安全类等毕业生，供需比例为1：
3，目前，煤炭企业人才总量不足，结构不合理，人才难以补充，开始出现新的断层，人才断层和断档问题已经成为当前制约煤炭工业发展的障碍。
尤其是煤炭生产一线高技能人才更为匮乏，大部分企业生产一线的技术人员数量严重不足，特别是随着新设备新技术的引进与应用，高产高效矿井出现，更需要大批懂理论会操作的复合型高技能机电技术人才。
从煤炭工业的发展看，机电技术人才的需求市场前景非常广阔。
河南省有大型煤矿13家，2008年～2010年每年约需矿山机电技术人才800～1000人。
可以看出，高技能专门性实用型一线人才需求量大且稳定。
绝大多数煤矿企业大量的缺乏“高技能专门实用型”人才，现有的本科高校重理论教学，轻视实践教学，培养的人才是研究型的，高职高专学生理论知识较差，教学方法陈旧，学生学习兴趣不高，归根结底高校还不能培养出“高技能专门实用型”人才，来满足社会的需求。
主要原因是教学模式在教学的实施上，理论课与实践课的教学是分开的，理论课程在先，实践课在后，理论教学场地与实训场地相分离，理论教学时实训设备闲置，而实训时间又是有限的，因此造成学校仅有的教学资源不能有效发挥其作用。
根据高职高专学生的特点，爱动手，厌理论，传统教学模式对于高职高专学生的来说，理论教学不感兴趣，不用心听，实践课没有理论支撑，实践环节没有创新，没有突破，更没有时效，最终导致失去学习的兴趣。
而项目化教学以提高学生的学习兴趣为切入点，以锻炼学生的实践动手能力为最终目标，克服“高技能专门实用型”人才的瓶颈问题，因此研究项目教学刻不容缓。
二、《电气控制与PLC应用》课程项目教学的意义
在《电气控制与PLC应用》课程的教学过程中运用项目教学法，对实践性教学具有重要的意义，对培养学生的动手能力、协调能力、职业能力和综合素质具有重要的意义。
1、《电气控制与PLC应用》的项目教学是培养学生实践能力、职业能力的必经之路。
职业教育以培养技术应用型人才为根本目的，即培养生产建设第一线的技术人才。
实践项目教学是以实践为主线按照实践性教学的要求，培养学生的技术应用能力和分析问题、解决实际问题的能力，通过项目教学的锻炼学生多方位的思考能力，使之能够处理工作现场出现的各种实际问题。
2、《电气控制与PLC应用》的项目教学是职业教育与人才市场接轨的有效途径。
职业教育的根本目标是培养受企业欢迎的、既有一定的理论知识、又有实践应用能力的、有理想、懂技术的社会主义事业的建设者和接班人。
高职高专的毕业生才能受到人才市场的欢迎，受到企业的青睐，高职高专教育才有生命力。
实践技能教学是职业教育教学的重要特色，也是职业教育教学内容、教学模式改革的核心。
而实行项目教学正是遵守实践性教学的原则，按照职业教育培养目标的要求，是高职高专培养应用型人才最有效的途径之一。
项目教学可以在生产现场（模拟生产现场）进行，可使得学生在没有走出校门之前就接触企业、认识企业、了解企业。
获得生产过程的感性认识和经历，取得就业双向选择时的优势。
所以说实践项目教学也是与人才市场接轨的培养方法。
3、《电气控制与PLC应用》的项目教学是培养职业教育学生良好职业道德的有效手段。
实践项目教学的特点是在生产现场（模拟生产现场）进行，对培养学生较强的组织纪律观念，团队协作、吃苦耐劳的精神，确立良好的职业道德具有重要作用。
同时，还可以培养学生学会与他人合作、相处，对立正确的市场意识和竞争意识，加强劳动观念和效率观念，使学生充分认识到知识就是财富，技能就是财富，效率就是财富。
奋斗始于足下。
培养学生良好的职业技能和良好的职业道德。
使我们的学生成为职场竞争中的优胜者。
三、项目教学的必要性和可行性
1、项目教学的必要性
（1）项目教学的必要性分析
随着科技进步，经济的高速发展，社会企业需求大量的“高技能专门性”一线熟练的实用型人才。
特别是煤矿企业，社会对能源的需求不断增加，煤矿企业的事故频繁发生，同时煤炭是我国能源安全的基石，对国家经济安全关系重大。
新中国成立50多年来，煤炭在我国一次能源结构中一直占70%左右。
根据资源条件和国民经济发展的趋势，在今后相当长的时期内，我国以煤为主的一次能源结构不会发生根本性变化。
煤炭工业的发展，将直接关系到国民经济发展和人民生活水平的提高。
所以煤炭专业方面的专业技术人员需求将在未来很长一段时间内有着很广泛的就业面，和很多的就业岗位。
据调查，永城市煤炭行业的职工总数为几十万人，其中具有大专以上学历的专业技术人员只有几余万人，仅占到职工总数的7%左右。
在这几万人中，能够从事煤矿井下生产、技术和管理工作的人数还占不到一半。
一个井下生产区队平均不到2名具有专科以上学历的工程技术人员，中小型矿井绝大多数井下生产区队大专毕业生为0。
由于种种原因，近几年机电类煤炭专业技术人才外流现象严重，一大批优秀的煤矿机电专业技术人才，流向沿海地区和私营企业改行从事其他工作，使得本来就比较紧张的煤矿机电工程技术人员形势更为紧张。
近几年来，从事煤炭机电专业的大中专毕业生越来越少，机电煤炭专业人才面临着新的危机。
全省煤炭企业人才结构不合理，总量明显不足，煤炭机电专业人才的现状与当前产业结构调整和科技进步是极其不适应的。
煤炭企业机电岗位职工总数的比例不到10%，占企业职工总数的比例不足1.5%，而具有大专以上学历且能够熟练掌握机电复合知识和技能的人员更是非常紧缺。
人才的严重匮乏，直接制约了企业的发展，其主要原因是煤炭生产条件的特殊性致使人才流失和招聘困难，因此煤炭企业迫切需要为生产一线机电技术岗位（群）补充技术应用型人才。
科学技术是第一生产力，科学技术是靠掌握先进科学技术的人体现的。
产量要增加生产效率要提高就是要引进专业技术人才，而每年煤矿类毕业生相对于其他专业类毕业生真是太少了。
因此煤矿缺乏大量的“高技能专门性”一线熟练的实用型工人。
而目前，现有的高校还不能培养出“高技能专门实用型”人才，来满足社会的需求。
主要原因是教学模式在教学的实施上，理论课与实践课的教学是分开的，理论课程在先，实践课在后，理论教学场地与实训场地相分离，理论教学时实训设备的闲置，而实训时间又是有限的，因此造成学校仅有的教学资源不能有效发挥其作用。
根据高职高专学生的特点，理论基础差、文理科兼收、自觉性差、爱动手、厌学习等，传统教学模式对于高职高专学生的来说，理论教学不感兴趣，不用心听，也不去听，实践课没有理论支撑，实践环节没有创新，没有突破，更没有时效，最终导致失去学习的兴趣。
综上可知，社会企业需求大量“高技能专门性”一线熟练的实用型工人，另一方面学校利用现有的人才培养模式很难培养出企业所需人才。
结合学生和学校的实际情况因此进行教学改革是必需的，而项目教学恰恰抓住学生的兴趣和企业的需求进行实施的教学过程，项目教学的创新之处“立足岗位需求，实施项目教学，提升创新技能”的课程理念，以真实项目为主导，将课程知识融于项目实践过程之中，并为课程项目教学的实施构建了基于职业情境的真实工作环境，制定了完善的项目教学管理规范。
理论够用，突出实践，突出生产一线实际应用。
以学生为中心，以学生为主导。
进而培养“高技能专门性”一线熟练的实用型人才。
（2）《电气控制与PLC应用》课程在矿山机电专业课程体系中的地位与作用
随着社会对能源的需求的增加，煤炭价格的不断升高，煤矿的产量也不断的增加，现代化矿井不断的涌现，自动化控制的设备不断地投入运行，比如综采机、综掘机、主井提升机和高压供配电系统等。
因此要求设备的可靠性、故障率、控制保护的完善性等都在不断地提高。
可编程控制器（简称PLC）具备可靠性高，抗干扰能力强，平均8-10万小时不出现故障，适应于恶劣的工业现场控制；通用性强，控制程序可以工艺改变而变，使用方便，更容易改变生产工艺；功能强，适应面广，控制功能广泛，更易实现自动化控制；编程简单，容易掌握，进一步在工人中推广使用；减少控制系统的设计及施工工作量，由于PLC软件代替继电器控制系统中的大部分中间继电器、时间继电器、计数器等，控制安装的工作量大大的减少；体积小、重量轻、功耗低、维护方便，更容易安装与机体内部，实现控制。
同时电气控制技术是可编程控制器的基础，因此学习《电气控制与PLC应用》课程，更有利于培养学生的一线实践技能，更容易锻炼学生的团结协作精神和吃苦耐劳的品格。
1）《电气控制与PLC应用》课程的地位
随着煤矿企业采煤机械化自动化程度的不断提高，煤矿对机械设备的可靠性要求越来越高，因此《电气控制与PLC应用》课程在矿山机电专业课程体系之中占有非常重要的地位，《电气控制与PLC应用》课程是一门应用性实践性都非常强的专业课，它广泛的应用于工业现场自动化的控制中，它综合了《电工电子技术》课程、《液压与气动技术》课程、《工厂电气控制技术》课程和《传感器与检测技术》课程，同时又是《煤矿电工学》课程和《矿山供电技术》课程的基础。
2）《电气控制与PLC应用》课程的作用
《电气控制与PLC应用》课程的作用是培养学生的动手能力、协调能力、职业能力、吃苦耐劳和综合素质。
《电气控制与PLC应用》是培养学生实践能力、职业能力的必经之路。
职业教育以培养技术应用型人才为根本目的，即培养生产建设第一线的技术人才。
实践教学是以实践为主线按照实践性教学的要求，培养学生的技术应用能力和分析问题、解决实际问题的能力，通过项目教学的锻炼学生多方位的思考能力，使之能够处理工作现场出现的各种实际问题。
2、《电气控制与PLC应用》项目教学的可行性
根据学院现有的师资水平、校内为实验实训设备以及对项目教学的学习与研究情况，可知《电气控制与PLC应用》项目教学是可行性。
具体情况如下：
（1）现有师资情况
矿山机电专业现有专业教师10人，教师都有四年以上企业工作经验，多年从事《电工电子技术》课程、《液压与气动技术》课程、《工厂电气控制技术》课程、《传感器与检测技术》课程、《可编程控制器》课程、《煤矿电工学》课程和《矿山供电技术》课程的教学工作，特别是对《可编程和控制》课程和《工厂电气控制技术》课程研究比较深入，其中6人高级工程技术人员或技术能手，多次指导《可编程控制器》课程和《工厂电气控制技术》课程的实践教学工作和课程设计工作，可编程控制器的技能大赛，毕业生的毕业设计指导；暑假大都到企业参加实践能力锻炼，具备较强的实践能力；专任教师具备“双师”素质的教师比例为100%以上。
初步建成了一支业务素质高、实践教学能力强、年龄结构及“双师”结构合理的专兼结合的教学团队。
师资情况见下表1：
表1师资一览表
姓名
工作单位
职务/职称
承担任务
丁超
永城职业学院
副教授
教学改革的组织实施
雷冠军
永城职业学院
讲师
教学改革的组织实施
陈方旭
永城职业学院
实验师
教学实验指导
马红雷
永城职业学院
讲师
教学改革的组织实施
苗飞
永城职业学院
初级
教学改革的组织实施
孔祥伟
永城职业学院
讲师
教学改革的组织实施
郭红丹
永城职业学院
讲师
教学改革的组织实施
朱利强
永城职业学院
助教
教学改革的组织实施
刘艳涛
永城职业学院
助教
教学实验指导
夏祥春
永城职业学院
助教
教学改革的组织实施
（2）校内外实训设备情况
目前学院有112个校内实训室和20个校外实训基地，两个国家财政支持实训基地。
其中与《可编程控制器》课程和《工厂电气控制应用》课程教学有关的实训分别是，校内的可编程控制器实训室M211、可编程控制器实训室M111、工业自动化控制实训室M212、电气控制实训室M207、电气控制实训室M109和电气控制实训室M210，实训具体情况见表2；校外的新庄煤矿机修厂、碳素厂的自动配料系统、电解铝厂的净化车间和皇沟酒厂的自动生产线等，综上可知校内外实训设备情况，能够满足相关的项目教学要求。
可编程控制器实训室简称PLC实训室，是指以计算机技术为基础的新型工业控制装置。
它是在传统继电器控制基础上演变而来的，并且通过融入计算机技术，不仅可以实现开关量的顺序控制，而且还具有处理模拟量能力、数字运算能力、人机接口能力和网络能力。
PLC实训室总面积260平方米，总价值151万元，可开出实验项目15个，承担着矿山机电专业、机电一体化专业及其他相关专业的PLC实验教学工作。
实验室配备有75套PLC设备和75台计算机，一次可供140人进行实验教学。
开设PLC实验，可以使学生完成指令系统训练、程序设计训练，加深学生对理论知识的理解和巩固，提高学生的实践动手能力，为学生日后走向工作岗位、从事具体工业控制系统设计打下良好的技术基础，并对培养学生应用计算机编程设计方法解决工业控制中常见问题的综合能力有促进作用，可编程控制器实训室实训项目见表3。
电气控制实训室由总控制台和学生实验台组成共69台，一次可供132人进行实验教学。
每个实验台配有各种交流电源、可调直流电源、以及各种实验模块、万用表等，总价值60万元。
该设备采用继电器控制系统控制电动机的各种运动，通过各基本控制单元的练习，培养学生读图、电工操作和故障排除能力，是培养电工、机床电器维修工的重要场所。
电气控制实训室实训项目见表4。
表2实训室一览表
实训室的名称
设备型号
台数
承担实验
可编程控制器实训室M211
FP0-C14
25
表3可编程控制器实训项目
可编程控制器实训室M111
F1/F2-20MS
25
表3可编程控制器实训项目
工业自动化控制实训室M212、
S7-200CN
25
1、电梯控制
2、邮件分拣机
3、自动送料装车系统
电气控制实训室M207
2003B
22
表4电气控制实训室实训项目
电气控制实训室M209
SB-2003B
22
表4电气控制实训室实训项目
电气控制实训室M210
HYX-62A 型 PLC 可编程控制器、单片机开发应用及电气控制综合实训装置
22
1、表4电气控制实训室实训项目
2、表3可编程控制器实训项目
3、单片机实训项目
表3可编程控制器实训项目
序号
实训项目
序号
实训项目
1
认识PLC软硬件
2
电动机控制
3
天塔之光
4
自控成型机
5
交通信号控制灯
6
编程器的使用及传送指令
7
逻辑与定时指令的编程方法及训练
8
计数指令及数据移位指令编程及训练
9
水塔水位自动控制
10
自控轧钢机
11
八段码显示与数值运算
12
多种液体自动混合
表4电气控制实训室实训项目
序号
实训项目
序号
实训项目
1
低压电器认识
2
三相异步电动机点动控制
3
三相异步电动机启停控制
4
三相异步电动机正反转控制
5
三相异步电动机顺序控制
6
三相异步电动机制动控制
7
三相异步电动机降压启动控制
（3）《电气控制与PLC应用》课程的学习
每周周二组织一次项目组成员开会，会议主要内容学习《电气控制与PLC应用》课程，研讨学生的学习情况，学习心理，学习状态；研讨校内外实训的合理利用；研讨《电气控制与PLC应用》课程整合项目模块的划分，划分项目模块的主旨思想，以提高学生的学习兴趣为切入点，以锻炼学生的实践动手能力为最终目标，以学生学习基本理论知识为平台，以学生零距离企业为最佳实效。
最终为分配任务合理整合教材制定行之有效的方案。
（4）项目教学的学习与研究
项目组外派两名成员外出学习项目教学，项目组成员共同学习讨论项目教学方法和过程。
项目教学法是师生通过共同实施一个完整的项目工作而进行的教学活动。
一个项目是一项计划好的有固定的开始时间和结束时间的工作。
原则上项目结束后应有一件可以看到的产品。
项目教学法的核心追求是：
不再把教师掌握的现成知识技能传递给学生作为追求的目标，或者说不是简单的让学生按照教师的安排和讲授去得到一个结果，而是在教师的指导下，学生去寻找得到这个结果的途径，最终得到这个结果，并进行展示和自我评价，学习的重点在学习过程而非学习结果，他们在这个过程中锻炼各种能力。
教师已经不是教学中的主导地位，而成为学生学习过程中的引导者、指导者和监督者。
1）项目教学法中的项目应满足以下要求：
a、与企业生产和工作过程具有直接关系，最好将企业实际工作任务引进来作为学习项目。
b、能进行理论与实践一体化学习，让学生在实施项目中训练操作技能、团队合作和沟通技能、工作能力和方法能力。
c、项目成果具有可展示性，如事务、语言、图片、表演等。
d、项目应与职业标准衔接，能适应相应等级的职业技术资格鉴定要求。
e、学习项目是动态变化的，必须及时不断地将生产过程中的最新知识，技术、工艺和方法引入到项目中。
2）项目教学法的一般过程：
a、确定项目任务。
通常由教师提出一个或几个项目任务设想，然后同学一起讨论，最终确定项目的目标和任务。
b、制定计划。
由学生制定项目工作计划，确定工作步骤和程序，并最终得到教师的认可。
c、实施计划。
学生确定各自在小组的分工以及小组成员合作的形式，之后按照已确立的工作步骤和程序工作。
项目的实施的过程中老师经常获得学生信息反馈，给予一定的帮助。
d、项目展示：
可邀请父母、亲朋好友、同学参加。
e、检查评估。
先由学生自己进行自我评估，之后再由教师对项目工作成绩进行检查评分。
师生共同讨论、评判在项目工作中出现的问题、学生解决处理总是的方法以及学生的学习行为特征。
通过对比师生的评价结果，找出造成评价结果差异的原因。
f、归档或结果应用。
作为项目的实践教学产品，应尽可能具有实际应用价值。
因此，项目工作的结果应该归档或应用到企业和学校的生产教学实践中，如作为项目的维修工作应记入维修保养记录，作为项目的模具制做、软件开发可应用到生产部门或日常生活和学习中。
3）项目教学主要由内容、活动、情境和结果四大要素构成。
a、内容
项目教学是以真实的工作世界为基础挖掘课程资源，其主要内容来自于真实的工作情景中的典型的职业工作任务，而不是在学科知识的逻辑中建构课程内容。
内容应该与企业实际生产过程或现实商业活动有直接的关系（如购材料，具体加工材料），学生有独立进行计划工作的机会，在一定时间范围内可以自行组织、安排自己的学习行为，有利于培养创造能力。
b、活动
项目教学的活动主要指学生采用一定的劳动工具和工作方法解决所面临的工作任务所采取的探究行动。
在项目教学中，学生不是在教室里被动地接受教师传递的知识，而是着重于实践，在完成任务的过程中获得知识、技能和态度。
活动有如下特点：
一是活动具有一定的挑战性，所完成的任务具有一定难度，不仅是已有知识、技能的应用，而且要求学生运用已有知识，在一定范围内学习新知识、新技能，解决过去从未遇到过的实际问题。
通过解决问题提高自身的技术理论知识与技术实践能力。
二是活动具有建构性。
在项目教学中，活动给学生提供发挥自身潜力的空间，学生在经历中亲身体验知识的产生，并建构自身的知识。
c、情境
情境是指支持学生进行探究学习的环境，这种环境可以是真实的工作环境，也可以是借助信息技术条件所形成的工作环境的再现。
情境有如下特点：
一是情境能够促进学生之间的合作。
在项目教学中，根据项目主题，学生从信息的收集、方案的制定、项目的完成到成果的评估，主要采取小组的工作方式进行学习，为了最终完成项目作品，他们相互依赖、共同合作。
二是情境有利于学生掌握技术实践知识、工作过程知识。
技术实践知识与工作过程知识的情景性，决定了这类知识的掌握依赖于工作情景的再现。
情境为学生职业能力的获得提供了一种理想的环境，并能拓展学生的能力，为他们走向工作世界作好准备。
d、结果
结果是指在学习过程中或学习结束时，学生通过探究行动所学会的职业知识、职业技能和职业态度等。
如技术实践知识、合作能力、创新能力等。
4）项目教学对教师提出的新要求
与传统的教学方式相比，项目教学对教师素质提出了更高的要求，在教学中教师将面临许多新的问题与挑战，主要体现在：
a、项目教学要求教师熟悉职业实践
教师要具有职业经验，了解企业的工作过程和经营过程，才能从整体联系的视角选择具有典型意义的职业工作任务作为具有教育价值的项目。
同时，由于项目教学是以典型的职业工作任务来组织教学内容。
也就是说理论知识和实践知识通过典型的职业工作任务有机地结合起来，教师只具有专业理论知识，而不熟悉职业实践已经很难胜任教学工作。
这就要求教师通过企业见习、实习等途径了解
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