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以企业需求的视角去审视《PLC与变频器技能实训》教学设计，实际上是职业教育的具体体现，其要求能够实现教育实训与企业生产需求之间的融合，保证学生学习到的技术都是可以被运用到实践生产中去的。之所以会倡导基于企业需求，去实现《PLC与变频器技能实训》教学设计，是存在多方面的原因的：其一，考量企业需求，实现现有实训课程体系的改造，可以使得知识学习与技能训练更加贴近产业，企业和岗位需求，这对于促进实训教育质量和效益提升来讲，是至关重要的；其二，在实训课程教学的时候，将企业的需求纳入其中，可以更加明确职业教育的目的性，从而使得教育目标得以实现，培养出符合社会需求的技术型人才；其三，实现课程体系的企业需求改革，可以使得学生切实的感受到技术的实践性和操作性，进而使得学生以更大的热情参与到实训课程中去，这对于实现学生全面素质提升来讲，是很有意义的。
二、基于企业需求的《PLC与变频器技能实训》教学设计策略
1.当前PLC与变频器技能实训教学现状
通过对于当前PLC与变频器技能实训教学情况的调查来看，其依然存在很多的缺陷和不足，具体来讲，主要可以将其归纳总结为以下几个方面：其一，实训教学过程中学生连基本的程序指令都难以理解，更难以切实的使用到实际的编程中去，自然难以保证实训课程的教学进度，而教学教师忽视了对于学生实际情况的考量；其二，程序调试和运行操作经验不足，对应的设备缺乏，难以保证学生有充足的时间去开展研究和实践；其三，课程体系内容针对性不强，并没有将当前企业的需求考量进去，实训设计的目标不明确，不利于学生实践操作能力的提升。如果上述提及到的实训教学问题长期存在，势必会给予PLC与变频器技能实训教学质量的提升造成极大的负面影响。
2.基于企业需求的《PLC与变频器技能实训》教学设计策略
基于企业需求的《PLC与变频器技能实训》教学设计，将成为该课程教学改革的重要契机，并且使得校企之间的联系更加密切，对于促进实践性人才的培养来讲，起着越来越重要的作用。为此，笔者认为我们需要积极地从以下几个角度入手：
（1）项目驱动教学法
针对于当前教学过程中很多学生对于基本概念难以理解，从而影响到运用指令去进行编程的问题，可以积极将项目驱动教学法运用到实际的教学中去。简单来讲，就是将教学大纲中规定的若干教学内容转化为教学项目，以实际的教学案例为背景，引导学生去慢慢理解各个指令的意义，进而循序渐进的进入到实际的教学任务中去，实现在做中学，在学中做。以抢答器控制为例，其项目可以分解为以下几个部分：其一，定时器指令和优先程序；其二，启动和自锁程序的设计；其三，设计4人优先抢答程序；其四，数码管数字显示程序设计；其五，抢答器声音程序设计；其六，抢答器项目的综合调试和运行。
（2）仿真软件教学法
PLC与变频器技能实训的关键性步骤在于程序的反复调试和运行，如果没有长时间的调试和运行经验的话，学生对于程序的操作往往还停留在理论的状态，是难以有效找到自身程序编写存在的缺陷和不足的，进而就会影响实践操作能力的提升，这就使得实训教学质量大打折扣。造成这种情况的原因之一就在于对应的设备不足，难以保证每一位学生都可以切实地使用对应的设备去进行操作。为了能够解决这样的问题，可以尝试以仿真软件来模拟程序，一般情况下倡导使用2.1版本的软件，其操作界面更加人性化，与企业生产过程中使用的情况比较类似，处于这样的模拟环境下，可以很好地帮助学生去更好地了解PLC和变频器相关的知识，并且实现了实践操作能力的提升。当然，在部分仿真软件难以达到教学效果的时候，还可以将远程监控技术使用其中，以保证实际模拟教学环境的营造。
（3）分组合作教学法
一般情况下，在学生完成相应数量实践项目之后，会开展一定时期的PLC和变频器的综合训练，主要是以物料传统分连系统的安装和调试，实现将理论向实践生产中的转化。为了能够与企业实际生产需求保持一致，一般会以小组合作的方式来分配每个学生的工作任务，在做好充足的准备工作的基础上，实现任务的划分；在此基础上教师给予学生对应的引导和启发，并且以进行通电调试的方式实现检查，要求小组的各个成员都参与进去，以培养其团队合作晋升和解决问题能力。其实在实际企业生产的过程中，也是会以分组的方式，并且形成相互监督的机制，以保证实际操作能力的全面提升。由此可见，分组合作教学法的确可以在实际PLC和变频器的课程设计中发挥着积极的作用。
三、结束语
综上所述，基于企业需求去实现PLC和变频器技能实训课程体系的重构，不仅仅可以改变传统课程教学存在的各种缺陷和不足，还可以使职业教育朝着高质量的方向发展和进步。无数的教学实践表明，以这样的课程体系去开展教学工作，并且由此培养出来的技术人才，其往往更加能够适应社会生产需求，能够在很短的时间内参与到对应的工作岗位上，而这就是职业教育一直追求的目标。
参考文献：
[1]李冬，冯乔.PLC实训项目的组态开发与设计[J].信息技术， 2012，（01）.
[2]李奎.基于组态软件的PLC实训系统设计研究[J].科技信息， 2012，（03）.
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文章编号：1671-489X（2015）12-0134-03
1 前言
变频器技术是一门实用性很强的综合技术，无论是工业设备还是家用电器，都会使用到变频器，可以说，只要有三相异步电动机的地方，就有变频器的存在。变频器的使用使科学技术水平得到不断提高，对能源的节约力度进一步增强。交流电机的变频器调速技术是当今节能、改善工艺流程以及提高产品质量和改善环境、推动技术进步的主要手段。
针对湖南电气职业技术学院开设的电类专业如电机与电器、电气自动化等专业进行深入广泛调研，变频器技术已成为电类专业领域中的核心技术。深入了解、操作、应用变频器是高职电类专业毕业生从事相关职业岗位、获取维修电工职业资格证的必备技能之一。学习变频器技术是提升学生能力、促进专业发展的重要课程之一。笔者结合近年来项目化课程改革经验和实际工作经验，对电机与电器专业变频器技术及应用课程建设中存在的问题做进一步探讨。
2 变频器课程教学中存在的问题
课程定位不明确 变频器技术是一门综合性和实践性强的技术，学习变频技术需要有前期的专业知识，如电机拖动、继电器控制、PLC控制、电力电子技术作为基础。在过去的教学过程中，受师资水平和实训条件的限制，变频器技术通常是和其他课程组合，如可编程控制技术与变频技术、电机拖动与变频技术、电力电子技术与变频技术等。变频器的学习仅仅成为某一门课程中的一个章节，作为一个知识点进行学习。变频技术综合性强，牵涉的知识面广，单纯的某两门课程的组合未能将知识和技能进行合理整合，课程的教学内容侧重于变频器原理和内部电路与器件的分析为主的知识讲授，缺乏针对性强的实训项目，变频器技术的应用和操作缺失较大，不利于面向生产实际企业和对接岗位。
教学模式陈旧 教学中采用先理论再加验证性实验的模式，理论和实践的分离导致学生对知识和技能的掌握无系统性。集中理论知识讲授需要大量的理论铺垫和公式推导，使学生对课程容易失去信心和兴趣。在学习过程中理论知识太深，而操作过程又过于简单，学生的自主学习和知识迁移能力未能得到提高，与工程实际应用脱节。在应用时只会简单地操作和参数设置，并不知参数的真正作用和参数对变频器调速系统的影响，一旦变频器型号发生变换，便不知所措。
针对这种情况，需重新界定变频技术及应用课程性质，将其作为电类专业重要的专业技术课程来建设。应用项目化课程的建设理念，以学生能力培养为主线，进行课程整体设计和教学单元的优化设计。
3 变频器技术及应用课程建设的主要内容
众所周知，课程是教学的最基本单元，课程建设是教学质量的中心环节，是实现专业人才培养目标的基本保证。好的课程应从单元联系的角度对课程教学的设计进行总体优化。职业教育课程的内容必须以职业活动为导向，应符合以学生为主体，以项目为载体，任务驱动教学，突出能力目标、理论实践一体化的基本原则[1]。
明确课程教学目标 课程建设应以职业岗位需求为依据，首先应明确课程定位，确定课程的能力目标。变频器是利用电力半导体器件的通、断作用将固定频率、电压的交流电变换为频率、电压都连续可调的交流电的装置，主要用于对异步电动机的调速控制[2]。在学生学习了电机拖动、继电控制系统的分析与装调、PLC控制技术、电力电子技术等专业课程的基础上进行，同时为后续课程如电机试验技术及学生维修电工考证奠定基础。在课程内容设计上应打破以知识传授为主要特征的传统模式，围绕职业能力培养，结合变频器行业的最新发展情况，使学生掌握变频调速技术相关的知识与基本技能，使学生具备变频调速系统的设计、安装、调试、运行维护及设备改造的综合应用能力。培养学生自主学习、资料查询、应用变频器使用手册等技术资料解决现场问题的方法能力；以项目任务驱动教学，加强理实一体的教学过程管理，培养学生具备良好的团队精神和职业素养。
通过资源整合，以项目为载体，对教学内容进行整体优化设计 变频器技术是一门实用性很强的综合技术，要熟练掌握变频器还涉及电机机械特性分析、电气控制线路设计、电力半导体器件等诸多知识。为了改变传统的知识传授型教学模式，在教学内容设计上需对知识点进行重新划分和整合，采用以项目为载体、以任务驱动教学、以学生为主体的探究式学习模式，将知识点融入每一个项目中，精选教学项目对课程教学内容进行整体优化。
项目训练对接工程实际，在现有的实验实训条件或仿真实训条件下完成。项目的设置应根据学生的认知能力，按照易、中、难的顺序逐级提升。每一个项目应有明确的知识目标和能力目标，应充分考虑到技能考证和专业技能鉴定的考核需求。目前市场上变频器种类很多，在学习的过程中只可能选择一种变频器进行训练，同一种变频器的参数涉及好几百个。因此，在项目设计中以变频器的基本操作和应用训练为主，适当安排一些拓展学习项目，特别是在后续综合技能实训环节以及毕业设计环节中要有相关的变频器综合训练项目，以培养学生的自主学习能力和知识迁移能力。
表1为湖南电气职业技术学院电机与电器专业在实施变频器技术及应用教学中所设置的项目列表。教学内容的设计思路是按项目、按典型工作任务由简到难、由单一到综合排序，采取教学做一体化的教学模式，将变频器的知识点融入各项目中。
表1中，项目一和项目二是对变频器的基本操作进行训练，在实施安装接线和变频器的运行操作过程中使学生理解变频器的原理和变频后异步电动机的工作特性；项目三至项目六主要是以典型工作任务驱动教学，对变频器的常用功能和相关参数设置进行训练，同时也包括维修电工考证和技能鉴定的强化训练项目；项目七是能力提升的综合项目，针对变频器技术的学习难点PID控制进行训练[3]，主要培养学生的自主学习能力和知识的综合应用能力，本项目将作为课程加分项目进行考评。
重视教学方法和教学手段，实现课堂教学的多样性，构建高效课堂 高职课程教学既要传授学生知识和培养技能，更要注重开发学生潜能和培养学生自主学习的能力。实践证明，采用项目化教学方法，在教学过程中贯彻“学生主体，教师主导”的原则，以任务驱动教学，是基于工作过程的一种实践性较强的教学方法，教学效果很好。变频器技术与应用课程教学应遵循能力本位的职教理念，在每一个项目的实施过程中，采用项目小组工作法，学生担任相当于实际工作岗位上的某一具体工作任务实施的各个角色。项目的实施基于工作过程的六步法原则：资讯、决策、计划、实施、检查、评价。实现三种能力的融合：专业能力、方法能力、社会能力。在项目教学过程中辅之以问题引导、分析讨论、汇报分享、反思评价等灵活多样的教学方法。
课程单元教学模式改革 良好的创意需要通过一定的方法和手段来实现，教师所要做的是将教学任务分细，引导学生一个个子任务去解决、反思和评估。如在进行变频器的正反转控制项目的教学中，可以按以下步骤来实施。
1）由教师下达一个具体的任务。选用FR-D720-1.5K-CHT变频器控制电动机的正反转（给出电机型号），要求在按下正转按钮时电动机以30 Hz正转运行，按下反转按钮电动机以30 Hz反转运行，按下停止按钮，电动机停止。加减速时间为1 s。发生报警时，报警灯亮。要求完成电路设计、变频器参数设置，若外连设备需编程时还需编写程序，接线调试。
2）分组进行咨询、计划和决策。通过资料查询、独立思考、讨论分析，每个小组都给出一个方案。通过汇报分享，得出四种方法：
①在外部运行模式下用普通开关实现正反转控制和速度设定；
②在外部运行模式下用普通开关实现正反转控制，用电位器调速；
③用继电器控制变频器正反转，主要做法是将开关改为中间继电器的触点来代替；
④直接用PLC的输出信号来驱动变频器。
3）任务实施阶段。通过讨论得出的四种方法中，前两种方法相对简单，主要是加强学生对变频器的操作训练，牵涉到新参数的含义，如电子过电流保护参数PR9、适用负荷选择参数PR14、适用电机参数PR71在相对简单的子任务中得以认识和掌握。继电器、PLC与变频器的组合控制成为项目三的重点任务。任务方案（包括电路设计、程序编写、安装调试）的制订和实施仍然采取分组思考、讨论、分享三个环节，教师适时引导和点评。在项目的实施过程中以学生为主体发现问题、分析问题并解决问题。
4）检查评价和总结。系统综合调试后，由学生自评、小组互评或教师对各组项目完成情况进行检查和评价，学生对结果和反馈意见及时记录和整理，最后按项目要求完成实训报告，评价和总结环节在项目化课程教学中是必不可少的。
以上对单个项目的教学设计，将变频器参数的认识、小系统的电路设计、PLC编程训练融入各子任务中。在基于工作过程的项目实施中，学生能力得到提升。能力的训练过程需要教师精心设计，需要课前精心的准备。为实现更好的教学效果，在教学手段上还应合理使用多媒体、Flash、仿真软件等增强学生感性认识。在现有的实训室条件的基础上，进一步开发实训项目。利用网络平台，更好地实现课外师生互动和空间资源共享。
4 结语
变频器技术在不断发展，变频器技术及应用课程教学是一个需要不断探索和实践的工程教学领域。现代职业教育理念对教师的教学设计能力，对教师的责任心、专业素养、职业素养等方面提出了更高的要求，在教学设计、教学方法和手段上需不断创新来调动高职学生的主观能动性，切实强化并创新实践教学环节，最终使培养的人才符合企业需求。
参考文献
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触摸屏、PLC和变频器融合实训在我院机电一体化教学中，学生通过阅读材料及有关技术资料，专门练习的内容，要求和实施办法， 需要在实习任务的总体实施计划下，确定操作步骤与操作方法。首先要确定的总任务和劳动分工，再绘制电路原理图和安装控制线路，从而进行PLC程序设计，触摸屏显示器，变频器的相关参数设置等。具体的培训工具，设备的准备，安装和检测方法，掌握为了安全操作，同时也为问题的分析和选择解决方案，列举了多种实用的主题，为学生的学习进程，制定相应的系统评价，优化对学生的考核细则，能反映出学生实训真实的学习情况。
一、融合实训的目的要求
1.实训的目的。
PLC、触摸屏、变频器的融合实训，是我院在机电一体化和电气自动化的教学重点。是学生重点需学技术课程和专业课程，是将理论与实践结合，培养学生能力，解决生产中的实际问题，在将来进行必要的毕业设计相结合的重要一步，所以说变频器，触摸屏和PLC综合训练是基于自动化控制系统的设计及主要生产线中的应用。
2.根据课题任务的系统控制设计，程序设计，硬件电路和控制程序的安装的总体方案。
通过学习综合运用技术，变频技术，传感器技术等方面的知识相结合，学生将把多门核心专业课融合起来学习，从而培养学生综合动手能力和整体素质。
二、实训的内容及要求
要求学生理解，PLC控制，触摸屏与变频器的运用基础上，利用系统学习完成下面内容：
1.控制系统设计
①明确控制系统、框图绘制；②变频器，触摸屏和PLC，须选择的对应低压电气元件； ③设计绘制控制系统的电路原理图；④设计控制柜的元件布局；⑤编写PLC控制流程及控制程序；⑥设置变频器的控制参数；⑦设计触摸屏的控制组态。
2.控制系统安装和调试
①在控制柜进行安装及接线；②编写调试流程；③调试硬件电路和软件程序。
三、实训的工作量
1.图纸部分
①绘电路控制的系统原理图 （需A3或A4图纸一张）；②组件机柜方面的布局图（一张A3或A4图纸）；③控制流程 （A3或A4图纸一张）；④调试流程（A3或A4图纸一张）。
2.任务说明指导
任务描述是整个设计过程的培训和指导的叙述性描述，并应包括下列内容：
①题目和控制要求；②控制系统的整个方案分析、控制框图；③硬件电路设计说明；④ 触摸屏、PLC、变频器的相关参数配置的设计规范；⑤系统调试说明；⑥总结。
四、考核内容、考核方式、成绩评价
1.考核内容：在学生接受培训的任务，必须先阅读任务内容，为了设计内容和需要一个全面系统的认识，及时对相关信息收集，然后按照步骤进行，应避免在没有理解就动手。
2.考核方法：在每一个已经完成训练的学生，必须由教师评估。
3.考核评定：学生在完成所有的训练情况后，由学生统一完成一份系统的课题，导师据评估内容评估学习掌握效果。
①控制箱中的多种电器元件的名称、功能、选用；②控制电路的互锁和自锁环节；③PLC与变频器的电路连接原理；④PLC程序的控制流程；⑤变频器控制中，实现其功能关键参数的设置；⑥触摸屏与PLC的通信及变量的连接；⑦控制的软件程序以及硬件电路的匹配情况；⑧系统调试的要点。控制柜的安装及接线情况。
4.评分标准：
实训成绩分为优秀，良好，中，及格、不及格五个层次。各级评分标准如下：
优秀：实训内容完整。按期完成任务。控制系统的思路方案正确可行，论证证据充分。控制系统的硬件电路设计，元件选择完全正确的，安装接线出来的控制柜美观可靠，设计规范整洁有序、质量可靠。能理解的考试和评估内在意义，并完全地、 正确地回答问题。
良好：实训任务按时完成且完整。任务系统设计方案尚可，论证较好。硬件电路的设计合理方面，选用元器件恰当。控制柜的安装接线美观可靠。图纸光滑整洁，操作过程规范，绘图质量好。所评估的知识点的每一个部分，有很好地了解，评估时回答问题正确全面。
中等：实训内容项目按时完成。编程及设定的参数等设计方案基本正确，论证一般。合理的硬件电路设计，选定的组件的正确。控制电气柜的接线安装可靠，整齐美观。说明书图有资料较整洁、质量尚好。考试时，较好地了解每个部分的考试的题目，提示可以正确地回答问题。
及格：基本完成任务实训的规定内容。设计没有原则性的错误，可靠的程序选择与硬件控制柜安装接线。规格和表面粗糙度，平均质量一般，有一定的误差，但在很大程度上符合主要部分的要求，评价列问题认识不足，只能回答一些主要问题。
不及格：内容培训要求未能完成，有一个以上原则性的程序问题、元件选择错误，硬件电路的设计和图纸有重大的错误，控制电气线路柜的安装接线不可靠。该评估点时，所列出的主要问题无法通过提示答案来回答。如考试中发现有别人代作，取消参考的资格，并扣团体分。
五、实训的参考题目
1.多泵切换恒压供水系统
现有两台电动机，水泵控制特点如下：
①用转换开关QS实现手动、自动控制的切换。②手动按钮分别控制两台电机运行、停止。 ③自动切换中两个异步变频器控制，变频器控制开始与PLC，一分钟的延迟，当水压力达到时将被限制。当开关操作，和变频器控制的启动速度；压力上升，当压力到最大延迟30秒时，升至水压力到达上限时，电机M1停止；当压力低于下限和马达的额定频率50HZ， 1分钟水压力的下限延迟，换到工频运行的M2和M1，启动变频器调速控制。如此反复使水压恒定。停止时，电机M1和M2两台同时停机。 ④自动控制时，采用触摸屏来实现控制启动和停止，并能直接设置管道压力值。
2.储水器水位控制系统
在锅炉和许多工业设备中，常采用部分供水系统。即是：泵用于泵水，将水被泵入（水塔，水箱）高的位置的储水器，然后供水至低水位的用户。
此时，水位控制原理：水能导电原理，取得信号的：当两根金属棒都入水，它们之间是“接通”的；当在两个金属棒，只有一个在水中，判断为“关”。其中 1 杆用作公共接点，2，3，4 棒用来控制不同水位。
现在控制要求如下：
1）用转换开关QS来实现手动、自动的切换控制。
2）手动按钮分别实现电机的启动、停止控制。
3）自动过程控制中：通过变频调速来减少泵水的速度实现节能的目的。
①使用正常时，水泵以较低转速nL运行，控制在3号棒LL1和4号棒LH的水位。 ②到用水高峰时间，供水水泵运行低nL不足以补充供水，水位将低至第3号棒后LL1 ，还将继续下降。所以，当水位低于 2号LL2，泵转速增加，提高至nH，以保障增加供水量，以防止水位继续下降。③水位上升，至3号棒LL1以上时，经适当延时后，又可将转速恢复，至低速nL运行。 ④当水位上升，到达上限水位LH时，则水泵断电，停止供水。
4）自动控制过程中，可以触摸屏控制电机的启动和停止，可直接显示水位、水泵转速。
六、融合实训教学的实践小结
本文所采用的PLC、变频器、触摸屏的融合实训体系，在我院已成功地应用于机电一体化、电气自动化等专业的核心课程教学中，从教学效果来看，因教学中能调动学生的参与热情，不断激发学生的学习兴趣，受到了广大教师、学生的好评，教学效果是显著的，是值得推广的教学模式。
参考文献：
[1]周久艳等.《电气时代》.2002年6期.《升、降速控制端的应用电路》；
[2]李曜.《华章》.2012年18期.《基于PLC和触摸屏的变频器固定频率调速设计》
[3]周智敏等.《机械制造》.2009年12期.《供水系统设计与控制》
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[文章编号]0450-9889（2013）02C-0062-03
一、课程性质与目标
在电气自动化技术国家骨干专业建设过程中，通过对该专业就业领域的调研、分析相关工作岗位群的典型工作任务与职业能力，重新构建了电气自动化技术专业的课程体系，明确变频器应用与维护课程是高职电气自动化技术专业的核心专业课。变频器应用与维护课程重点是培养学生对工业变频器应用与节能控制工程应用的实践能力，同时注重培养学生的工程意识、逻辑思维、编程素质和项目管理能力，是既注重品牌变频器的功能又特别强调结合企业实际生产控制设备应用的复合性课程。通过变频器应用与维护课程的理实一体教学、综合实训，学生深刻理解通用变频器的基本功能含义，掌握常用的几种通用变频器的基本编程、操作方法，了解变频器在工业生产控制中的应用，培养学生在变频器应用方面的实践能力和维护维修能力。通过实验及实训，培养学生检索电气技术资料的能力、撰写技术报告的能力、实用设计创新的能力。在教学过程中，还要紧跟变频器发展的最新进程，及时补充新技术、新型号、新应用领域的有关内容。并注意培养学生科学的思维方法和综合的职业能力，以适应职业教育发展的需要。本文以电气自动化技术专业变频器应用与维护课程为例，研究国家骨干专业核心课程的开发与实施。
二、课程开发思路
与相关企业及技术人员合作，引入行业企业技术标准，以电气自动化技术专业的学生就业为导向，紧紧围绕岗位职业能力，以变频器应用与维护的典型工作任务为引领，以结合变频器安装、调试和维护中所涉及的专业基础知识与技能为课程主线，同时遵循知识学习、技能训练、职业素质养成的客观规律，以理论知识“必需、够用”、强调“做中学、学中做”为原则，由浅入深、从专项到综合、由简单到复杂，精选项目载体设计项目化的课程内容。
三、课程开发流程
以电气自动化技术专业组建的“校企合作理事分会”为组织平台，以“1+3”校企合作（“1+3”校企合作详见林勇坚《电气自动化技术国家骨干专业建设的探索与实践》，《广西教育》2012年第12期）长效运行机制为保障，专业团队教师（“1”）和与变频器应用密切相关的“3”类企业，即广西永凯糖业有限责任公司和五菱汽车工业股份有限公司等“变频器设备应用商”、广西春茂电气自动化工程有限公司等“变频控制系统应用工程商”、SIEMENS（中国）有限公司和三菱电机等“变频器产品供应商”合作组建课程开发团队，共同制定专业课程标准，以变频器控制系统的安装、调试、操作、维护维修的能力培养为核心，融入行业技术标准和岗位工作规范构建课程内容。变频器应用与维护课程的具体开发流程见表1。
以下主要对课程内容构建过程及课程教学实施进行阐述。
四、课程内容构建
（一）对相关岗位群变频器应用与维护工作任务进行分析，形成岗位职业能力。如表2所示。
（二）根据岗位职业能力要求，引入行业企业技术标准与规范，校企合作设计学习项目。如图1和图2所示。
（三）基于变频器产品的典型应用过程，考虑课程教学的可实施性，确定变频器应用与维护课程的学习项目载体。如图3所示。从单台操作到多动控制、从典型控制到技改项目实施、从外部应用到内部电路维护，四个学习项目的设计体现了从简单到复杂、从基本操作与控制到工程项目改造的能力递进培养过程，使学生的认知与操作技能逐步深化，如图4所示。
（四）确定学习项目载体，针对每个项目设计，精心设计具备完全可操作性的学习性工作任务。如表3所示。
最后，根据学习项目和学习性工作任务内容编写工学结合的教材，针对课程的教学安排，结合实验实训条件，编写详细的课程教学实施方案。
五、课程教学实施
针对传统教学理论与实践脱节的弊病，团队教师经过学习交流、反复探索，总结实践出“‘小组+个体’，教、学、做、写一体，课内外结合，多层面结合”的教学模式，切实提高了教学质量。
（一）“小组+个体”分工协作。教学过程由以教师为中心向以学生为中心转变。在教学中将学生分成若干小组，指定组长负责。教师布置学习性工作任务后，由组长组织小组成员查阅相关变频器及设备资料、了解任务要求和实现条件，在充分讨论的基础上达成共识，确定本组控制方案和实施计划，分工协作，完成变频器安装、操作、调试、系统设计、改造和维护方面的工作任务。任务完成后，小组之间、组员之间对各自控制方案、实施过程出现的问题进行交流、评价，增强学习效果。教师在教学过程中起引领、解惑、纠错的作用，由知识的传授者转变为学习的组织者和顾问。以小组为单位实施教学，有助于锻炼学生团队协作和沟通交流能力，培养诚信、严谨、承担责任和追求卓越的职业道德。如图5所示。
在完成学习性工作任务过程中，应以学生为主体，最大限度的给学生自主学习和交流的空间，在讨论中拓展思维，碰撞灵感火花，激发学习的主动性和自信心，使学习的过程不再枯燥乏味，而是充满乐趣和动力，让学生随时感受到自己能力的提高，享受完成任务的成就感。
（二）教、学、做、写一体。课程项目内容源于岗位真实工作任务，针对实训室设备对项目内容重新设计和合理序化，根据职业能力的培养规律由低到高安排各项目的教学任务，以设施条件完备的自动化装配实训室为主要场所安排课程的一体化教学，实训室既作为讲授、布置任务的教学区，也是方案的讨论和制定区，更是任务实施现场。通过课外自学一集中讲授一案例演示一布置任务一讨论方案一确定方案一分组安装一分组调试一演示验收一评价交流的教学环节安排，学生通过动手实践而对所学知识记忆深刻，教学过程更直观、更清晰，更见成效。
（三）课内外结合。变频器应用与维护课程要求学生利用课外时间进行自我学习，把学生的课外学习时间纳入教学管理范围。加以组织与引导，并与课堂教学相结合，增强学习效果。在项目教学前，先引导学生进行课外自学，提供学习课件、学习动画及相关资料，让学生对所学内容有一个先期了解，带着问题进课堂，有助于教学过程中学生注意力的高度集中；完成学习性工作任务后，通过课外参与企业相关项目，学生积累自动化工程经验，亲身感受所学知识的实用性，进一步增强学习动力。
（四）多层面结合考核，确保教学质量。考核是对教学效果的直接检验，从某种意义上说，能激发学生的上进心和荣誉感。为确保考核的公正、合理，变频器应用与维护课程从学习性工作任务、课外学习和理论考试三方面进行考核。在工作任务实施阶段，对学生资料使用、方案制定、电路设计、安装配线、操作调试、总结分析能力设置多个考核节点。在任务实施过程中，个人能力及表现学生之间是最清楚的，为促进职业能力全面发展，培养学生团队协作、沟通交流的社会能力和管理评价的方法能力，在进行任务考核时设有沟通交流和团队协作互评栏目，通过教师、同学的不同视角来客观评判学生能力，激发学生的上进心和荣誉感。学习性工作任务考核占课程总成绩比例的60%。课外学习是变频器应用与维护课程教学的重要环节，是教学的延续。通过课程网站、电子图书馆、周末开放自动化装配室等方式，给学生提供学习的条件和空间，达到学生课前预习、课后练习拓展的教学效果。学生课外学习情况占课程总成绩比例的10%。在教学内容完成后，对课程知识掌握情况进行试卷考核，根据试卷反馈问题来改进和完善课程教学。理论考试分数占课程总成绩比例的30%。
实践证明，变频器应用与维护课程的教学设计符合高职学生的认知规律，教学内容紧扣自动化高技能人才的职业能力要求，学生学习兴趣高，教学效果良好。
篇5
Key words： inverter；teaching reform；the experimental teaching point；students in higher vocational college
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2014）15-0279-02
1 变频器的发展状况与岗位需求
1.1 变频器的发展状况 变频技术主要用于交流电动机调速系统，它终结了电动机机械调速时代，而是通过改变三相交流电动机输入电源电压的频率直接对电动机实施无级调速。它的应用有助于现有工艺的改进、产品质量的改观、新技术的研发以及控制能源消耗等。目前我国应用变频器的领域相当广泛，除了轻工业领域，化工、纺织塑料等领域也有应用。变频技术的根本是提高机械自动化水平，即致力于产品质量的改善和数量的增加。除此之外，家电工业领域也实现了变频技术的应用，电冰箱、变频空调等家电项目纷纷推出，初步实现了家电产品的智能化。
1.2 变频器的岗位需求 随着现代化的程度提高，大多数行业领域已实现了变频器技术的应用。变频器技术对实践应用要求严格，对变频器的日常操作甚至不亚于一台技术先进的个人电脑的操作难度。当前，专职变频器技术设计和研发的人员毕竟在少数，而真正使用变频器技术的工作领域和人员非常多。笔者曾基于变频器专业学生就业的视角，对相关行业和岗位需求进行了广泛调研，发现社会上从频器专业的高职毕业生非常多。为了满足劳动市场的需求，近年来许多高职学校相继开设了《变频器技术应用》课程，这是机电一体化、电气自动化技术专业的一门核心技术课程，该课程主要针对变频装置的生产制造、变频装置维护维修、变频装置应用系统设计安装、变频装置销售及售后服务等工作岗位需求而开设。
2 高职中现行变频器技术应用的教学状态
高职中现行变频器技术应用的教学状态可以概括如下：
2.1 方法 目前高职教学中一直在推行教学教改，可由于长期的师资没有更新，课堂教学模式的惯性很难突破，大部分还就是沿用传统的课堂讲授法，实验验证法。
2.2 结果 学生听课的时候没有目的性，加上现在经历高考后的学生进入大学后就极度的散漫，尤其是高招最后一批录取的高职院校的学生。这样就理所当然的造成听课的自由性，最后总是老师讲老师的，学生做学生自己的。做实验的时候很茫然，没有目标性。到了实验室就不知道如何下手，等老师示范清楚了，他模仿出来了，任务式的完成报告了事。第二堂课再来，也不知道自己前面学过什么，这样的验证达不到应有的效果。
2.3 结论 对于高职高专的教学而言，变频器技术与应用作为一门课程，重点要讲述的内容还是其基本应用。虽然变频器的原理讲解不占很多课时，可市场中变频器的种类繁多，比较典型的三种，如西门子，三菱和欧姆龙，我们在短的教学时间内无法全部涉及，而学生举一反三的能力也不够，毕业一出去，随便换种变频器势必会一头雾水。如果恰巧碰到招工单位就是要能通达变频器与PLC的学生，就会手忙脚乱而错失机会。
3 教学改革探索
承接教改任务后，也在几个班级中进行了多种方法的试点。结合学院现有的实训设备，进行了多方面的尝试。下面将尝试过的具体方法进行整理举例，以求和专家读者切磋探讨。
3.1 课程教学要解决的问题 ①学生对变频器原理的掌握；②多种品牌变频器交叉使用，能否触类旁通、举一反三？③PLC与变频器的综合应用。
3.2 教学试点的具体实施方法
3.2.1 课堂任务式：以变频器面板的使用为例 在首堂课的时候，以变频器面板的使用作为第一个任务，让学生实际操作一种型号的变频器，一方面熟悉一种变频器的面板操作步骤，另一方面对变频器的调速有一个感性的认识。以此激发学生对变频器的兴趣，对变频器为什么能调速升起疑问，并提出问题，变频节能空调、变频节能冰箱为什么能节能？接着布置学生看书，或课后网上查找。第二堂课，先让学生根据他们自己获取的信息与知识，各抒己见。尽量让更多的同学发言，与此同时培养学生的信息检索能力与语言表达能力。此时，学生的求知欲望被充分调动，然后把握时机，将变频器的原理做个大致的分析，学习能力强的同学会自主的对变频器进行深入的了解。
3.2.2 情景式教学过程设计：以项目为例 学生对变频器有了初步的认识后，结合他们先修课程学过的相关PLC知识，教师模拟公司老板，一个小项目的招标，请学生做出自己的方案（包括画好变频器接线图，写出变频器参数设置值和编写PLC程序的文字文档）来投标。如某某公司有这么一个小型项目，工程控制要求：按下起动按钮，电动机以30Hz速度运行，5s后转为45Hz速度运行，再过5s转为20Hz速度运行，按停止按钮，电动机即停止。编写PLC控制程序，写入变频器相关参数，实现上述控制要求。这时很多学生跃跃欲试，也会出现茫然。
此时，教师将问题分解，将变频器的安装与接线、变频器的参数设置、组合运行模式以及多段速的调速方法分成几个任务在课堂当中布置，将课堂任务式模式再次应用，并引导学生逐步实施完成。在每次任务时，不时提点项目的要求，让学生及时修改完善投标方案，并针对优秀方案及时予以肯定，以维持他们继续学习探索的兴趣与动力。
3.2.3 综合设计法：以综合案例为例 经过在教、学、做一体化的实训室中将变频器课程学习的相关任务都实施完成后，学生对变频器有了充分的认识，怎么样实现综合应用，可以通过设计一个整周（28学时）的课程设计教学环节，以培养学生变频器综合应用的能力。设计目标：自动恒压供水在日常生活中应用较多，用变频器可以比较容易的实现恒压供水。请同学们根据技术指标自行设计一种用西门子系列变频器实现的高楼无塔恒压系统。技术指标：①三台水泵电机功率分别为2.2kW、3kW、5.5kW。②采用PLC控制，用水高峰时压力稳定在0.3MPa。③系统具有休眠功能。要求同学们自己列出设备清单，并按下列要求形成课程设计报告：①设计思路、方案选择；②硬件电路设计、I/O地址分配；③软件设计；④程序调试；⑤心得体会。
通过以上综合案例，将变频器在工业控制中的应用过程贯穿其中，给学生树立一种关于“系统”的概念，变频器的应用不是孤立的，要与其他设备和器件共同作用，才能完成整个系统的控制。通过本模块教学使学生掌握变频器的安装、控制电路的设计安装、不同用途下变频器需设定的参数、系统调试等知识和技能；使学生能利用电路原理图分析电路故障；能改造或完善较简单的有缺陷的控制电路；在教学过程中发挥学生的主观能动性，启发学生用已学过的知识分析电路，解决问题，培养学生用理论解决实际问题的能力。本模块在实训室中教学，采用西门子品牌的变频器控制，要求学生课前查资料并预习相应变频器的操作方法和功能参数码的特点，以拓展学生的知识面，提高学生使用技术资料的能力。
4 结束语
一门课程的教学，不能使用单一的教学方法，要几种方法平行并用，穿插于整个教学的过程中。目前高职院校变频技术专业教学中尚有几个问题亟待解决：一是教学任务连续性的问题。本课程的教学中，对于有的技术或任务，不是在一两个教学课时内就能完成，而需要更长的时间，按照现行的排课方式，等到下次课可能间隔了2～3天，回到课堂的学生几乎都忘了上堂课的内容，连续性是个大问题；二是学生课后学习积极性的调动问题。《变频器技术应用》课程教学是一个需要不断探索和实践的领域，如何完善课程教学体系，在教学中调动学生的学习积极性和主动性，提高学生的综合职业能力是一项系统工程，需要长期的实践和探索才能逐步地达到目标。
参考文献：
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近年来，随着自动化教学的深入以及学院大型综合实训设备的增加，旋转编码器的使用已经越来越多，而且编码器与PLC、变频器配合使用的情形在实训教学中也日渐广泛。因此，如何让学生快速正确地掌握编码器的使用，也成为我们实习教学的重要课题之一，过去对于旋转编码器的教学课时较少，多为分组了解，接线后观察脉冲数，而我们的教科书对其使用也只是大概介绍，本文根据我院的实际情况，由浅至深介绍了如何自制教具，在实习教学中实施。
我院的PLC采用的是OMRON CP1H X40DR，为了配合综合性的应用，我们制作了一个小支架，以便固定旋转编码器，通过简单联轴器与电机主轴连接，确保编码器能随电机运动，编码器用来产生脉冲数，由PLC接收，然后根据要求控制变频器的运行。
在这里我结合我院近来开展的一体化教学，对此课题进行教学。
2.教学实例
2.1 提出任务
要求实现一个指定方向上的运行长度控制，PLC控制变频器运行，变频器带动电机，通过旋转编码器采集脉冲信号，进行判断，超过给定脉冲的输出错误停止信号，否则输出正常停止信号。
2.2 实施步骤
（1）分组
将班级分为A、B2组，选出组长，组长主要负责课题完成中的各项任务安排，以及汇总意见与教师沟通。
（2）任务开始前的准备
若在此时给出任务，让学生自行摸索，学生有可能无法适应这种授课模式，所以分组后，我还是结合课堂教学，将旋转编码器的相关基础知识进行介绍，并安排对单个编码器进行通电，安排学生进行接线，并通过设定，在PLC内存（计数器0当前值存与A270、A271中）中观察编码器的输出脉冲数。
（3）任务的提出
我对2组提出了采取不同的方法来完成任务，这么做的目的有三：其一，不同的要求，不会造成过去传统课题完成过程中的弊端，即一人完成，全部都完成的状况;其二，形成一定程度的竞赛态势，有利于增进学生们的兴趣;其三，最主要是为了能让2个组完成后，对产生的结果进行对比，以期更好地掌握旋转编码器的应用。
A组具体要求如下：
应用目标值比较来实现变频器带动电机运行，启动信号由PLC给出，旋转编码器采集脉冲数达到4000，变频器输出低速信号，当脉冲数达到5000时变频器输出停车信号，停车后检查停车位置，若5000<脉冲数<5500则停车位置正常，正常停车指示灯亮，如果脉冲数超过5500，错误停车位置输出。
B组要求如下：
范围值比较产生中断，执行中断任务。当脉冲数达到3000时，减速，当脉冲数达到3500时，停车，检测此时当前值，当脉冲数在3500和3550之间时，正常停车位置输出，如果脉冲数达到3550，错误停车位置输出。
（4）任务的实施
由组长自行安排组员的分工。
按照备料清单领取需要的设备材料查找资料按照要求，进行接线针对任务，设计程序通电，试车，观察结果。
设备配置：对我校已有设备稍加改制
PLC：OMRON CP1H 40DR、变频器：三菱 E740 0.75K、旋转编码器：OMRON E6B2CWZ6C、电机：三相交流 0.8KW、开关电源：DC24V
（5）比较：
为了方便比较，对于A、B两组，均采用统一的I/O分配表，统一的接线图。
（6）任务实施过程中的思考：
对于A组同学，采用的是对计数器当前值进行比较的方法，故较容易实现;对于B组同学，需要用到比较表登录指令CTBL，产生中断，来执行不同的任务，故要先对此先进行学习，这对B组组长来说是一个挑战，因为这些知识事先没有教过，他们采取三种方式来共同解决 ：查阅教材、编程手册 ; 利用教师机上网，查阅相关资料;同学们自己探讨并向老师请教
（7）任务完成后的总结：
在2组都完成任务后，由组长安排各自组员对在完成任务的过程中，出现的哪些问题，如何解决的这些问题，以及在此过程中要注意那些问题，进行总结，总结后汇总给老师。经过大家的总结，归纳出以下几点：
A.编码器的接线：编码器的输出方式，NPN型与PNP型在接线上有不同。
B.对应于PLC不同计数器，接入输入点不同。
C.PLC设置完成后，必须重新上电一次，才能确认设置，传送对话框中除了勾选主程序外还要勾选设置。
D.观察PLC输入点的指示灯是否交替闪烁，可以判断编码器的接线是否有误。
E.当机器执行完一次操作，停车后，进行第二次操作前，由于高速计数器的当前值仍然保存在寄存器中，因此要对的当前值进行复位。
F.OMRON E6B2-CWZ6C的分辨率为600P/R，也就是说编码器旋转一周，输出脉冲数为600个，当采用不同输入方式，其输出的的脉冲数不同，如：选相位差输入，高速计数器以4倍频的方式接收脉冲，这样旋转一周，输出脉冲数达到2400个。
（8）任务完成后的深入探究：
A组的设备经常发生故障停车的报警，而B组的设备基本上不会发出报警，而且A组的报警检测范围（5000―5500）比B组的报警检测范围（3500―3550）要大的多，为何反而还经常出现报警呢。这时候，老师再根据情况，将问题的所在，给大家一个完整的解释：这是因为A组采用从目标值比较到PLC输出，要经过一个扫描周期，在这个扫描周期中可能编码器又输出了若干脉冲，而B组采用中断任务的方式，则达到目标值后，PLC立刻输出，高速处理的执行跟扫描时间无关，因此动作更加及时，造成丢失脉冲也少。
3.总结
上述例子通过高速计数器与目标值进行比较，达到相应的功能，通过此例的综合应用，将编码器、PLC、变频器结合使用，掌握了计数器的使用的同时，也复习了PLC、与变频器的相关知识，让三者结合起来，实现简单的功能，更加贴近生产实际，也能更加提高学生的学习兴趣。
同时尝试采用了一体化教学的方式，对于教师和学生来说都是一次新的尝试，对于教师来说转换了角色，由“填鸭式”改为“引导式”，学生由“被动接受式”改为“主动学习式”，角色的转换，特别是学生的角色转换，让课堂充满生机。对于组长，锻炼了其组织、协调能力，而且不同的课题可以委任不同的组长，让大多数同学能够得到锻炼;对于组员，则增加了协调配合的机会。
参考文献
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“组态”的本意是配置、设定，是指用户通过类似“搭积木”的方式来实现自己所需要的系统功能。很多高职院校在开设工业组态技术课程时，仅突出了组态软件的学习，将这门课程变成了一门纯软件课程。而严格意义上的工业组态技术应是以组态软件为核心，与PLC、变频器、触摸屏、特殊功能模块等共同构建满足工业监控需要的控制系统。若学生不懂与组态软件配合使用的其它工业设备，是不能真正掌握工业组态技术的。
二、课程价值与定位
（一）课程的性质与作用
在电气自动化技术专业课程体系中，本课程是专业主干课程之一，内容包括变频器原理及应用、组态软件、特殊功能模块、触摸屏。课程基于职业能力分析，将工业控制中的主要控制设备PLC与变频器、组态软件、特殊功能模块、触摸屏技术综合应用，通过理实一体化教学培养学生工业组态技术应用能力。
（二）本课程与本专业其它课程的关系
工业组态技术课程开设于电气自动化专业的第三学期，其前、后期课程如表1所示。前期课程皆为专业基础课，开设于一、二学期；后期课程皆为综合实训课程，开设于第四学期。工业组态技术课程将前期专业基础课程中所学相对独立的知识技能进行融合，为后期的综合实训课程做好准备，在课程体系中处于承上启下的重要位置。
三、授课建议
高职电气自动化专业工业组态技术课程主要内容包括可编程逻辑控制器PLC、变频器、组态软件、特殊功能模块、触摸屏等。课程知识覆盖面广，学习难度较大。经过多年的实践，总结出以下几点教学方法与措施。
一是组态软件。组态软件，又称组态监控软件，是进行数据采集与过程控制的专用软件。它们是处在自动控制系统监控层一级的软件平台和开发环境，通过灵活的组态方式，为用户快速构建工业自动控制系统。组态软件的应用领域很广，可以应用于电力、水利、石油、化工等诸多过程控制领域。国外的组态软件主要有Wonderware（万维公司）的InTouch、西门子的WinCC、悉雅特集团的Citech等；国内的组态软件主要有三维力控、组态王、昆仑通态的MCGS等。组态软件作为工业组态技术的重要组成部分，不仅可以设计人机界面，其强大的策略脚本可以实现丰富的控制功能，能减轻系统设计者在控制器PLC中的编程压力。组态软件中自带的工程样例是高职学生最好的入门级实习素材，高职教师应好好利用。
二是理一体，突出应用。高职教师在讲解工业组态技术中的变频器、特殊功能模块、触摸屏等内容时，切忌照本宣科、盲目深入。高职教育讲求实用够用，以应用为主。变频器、特殊功能模块、触摸屏等内容的讲解应紧密结合对应的实训项目，推行理实一体化教学。通过学中做、做中学的方式让学生以点及面、由少积多，逐步掌握工业组态技术中变频器、特殊功能模块、触摸屏等知识技能。
三是以赛促学，以赛促教。高职高专层次中与电气自动化技术专业相关的各级各类赛项几乎都与工业组态技术应用有关。以四川航天职业技术学院经常参加的全国职业院校技能大赛为例，“自动化生产线安装与调试”、“现代电气控制系统安装与调试”及“工业机器人技术应用”全部用到工业组态技术，并在竞赛分值中占有较大比重。在日常教学中，教师可以将国赛赛题作为教学拓展训练课题。通过国赛赛题，学生可以增长见识，提升水平，激发学习动力；教师可以提升自己的教学水平并及时发掘逻辑思维灵敏、创造性强的优秀学生。
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2．专业核心课程
专业核心课程是体现学生应用能力的知识来源，是学生就业的技能基础。在该专业的开设时，设定的专业培养目标是：培养具备电力电子产品设计、生产、调试和服务的技能型人才，服务于各类变频器、驱动器、开关电源、特种电源、光伏逆变器的生产和设计企业，从事相关产品的辅助设计、调试以及售后和售前的专业服务。鉴于以上目标，开设的专业核心课程为《变频器技术》、《电源技术》和《风光互补发电技术》这三门核心课程。课程的基本安排如表2所示。《变频器技术》是一门典型的电力电子技术综合应用的课程，包含电子技术、变流技术和控制技术等内容。同时变频器是工业电力电子产品，在工业应用上具备广泛的应用，是进行电力电子专业教学的典型载体。在教学中，我们将其分为两个阶段，第一阶段通过课堂和实验进行教学，使学生掌握理论知识和基本技能；第二阶段通过两周的专用周完成一个单相变频器的安装和调试，使学生掌握实践技能。《电源技术》课程的开设与其类似。当今，电力电子技术是新能源的重要技术支撑，为此开始了《风光互补发电技术》课程。通过该课程的学习，学生可以掌握新能源领域中电力电子技术的应用现状，增强学生的知识面，拓展学生的就业领域。
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一、设计思路及原理
1.模拟太阳的升降装置。用PLC通过变频器控制三相交流电机带动滑块左右移动，用PLC直接控制直流电机带动塔杆上下移动，模拟太阳升降的弧线过程。其工作原理如图1所示。在模拟太阳及其升降系统中，由PLC模拟量方式的变频闭环调速系统和PLC直流（PWM值）闭环调速系统中，主要选择的硬件设备有：西门子S7—200 CPU224XP型PLC、三菱变频器、光电旋转编码器、三相异步交流电动机和DC24V直流电动机。
2.太阳光跟踪控制装置。太阳光跟踪控制装置具有高度角和方位角两个角度的旋转功能，由单片机为核心组成的控制系统分别驱动两个直流电机，实现实时跟踪太阳的位移。其工作原理如图2所示。
3.计算机控制和分析系统。由计算机、PLC、单片机及相关软件组成的控制系统，实时控制模拟太阳的位置和太阳光跟踪系统的高度角和方位角，进行跟踪精度分析，提高跟踪器精度。
二、系统组成
1.模拟太阳及其升降系统由支架、导轨、滑块、塔杆、模拟太阳能光源等构成，见图3。
支架由左中右三个支架构成，高为1.8米。支架上固定2根长4米的平行直线导轨，直线导轨上有一个滑块可以左右移动，滑块上有4个直线轴承与直线导轨相连。同时直线导轨两端设有限位开关，塔杆上下也设有限位开关，整体采用铝合金制作，滑块的移动由三相交流电动机通过链轮和链条驱动，装置上的光电编码器在滑块移动的同时产生脉冲信号。滑块上有3个DC24V直流电动机，通过齿轮和直线齿条带动塔杆上下移动，塔杆移动时，滑块装置上的光电编码器产生脉冲信号。塔杆上装有2000W的金卤灯模拟太阳能光源。
主要配件及参数如下：
2000W金卤灯：1个；交流电机：1个；光电编码器：2个；24V直流电机：3个；限位开关：4个；机械系统：1套。
2.模拟太阳升降控制系统采用西门子224XP主机对整个装置进行控制，采用三相交流电动机、直流电机来实现太阳升降的模拟，并配有13个指示灯来实时跟踪太阳移动的轨迹，触摸屏可显示系统运行信息。见图4。
主要配件及参数如下：
工业控制柜：长0.8米、宽0.6米、高1.8米；西门子224XP：1个；EM222数字量输出模块：1个；西门子触摸屏：7.5寸；三菱变频器：1个，750W；固态继电器：1个；24V继电器：1个；空气开关：3个；按钮：7个；信号灯：13个。
3.太阳跟踪光伏发电系统。
采用2套工业用太阳跟踪光伏发电系统，可以对太阳进行实时跟踪。太阳光跟踪控制装置具有高度角和方位角两个角度的旋转功能，由单片机为核心组成的控制系统分别驱动两个直流电机，实现实时跟踪太阳的位移，见图5。
单个太阳能电池板参数如下：额定峰值功率：60WP；短路电流：3.89A；峰值电流：3.47A；开路电压：21.3V；执行标准：GB/T9535。
三、本太阳能教学实训装置可完成以下5个实验
1.西门子触摸屏实验；
2.太阳能跟踪控制实验；
3.模拟太阳跟踪综合控制实验；
4.直流电动机正反转控制实验；
5.交流电动机调速实验。
四、使用效果
本装置投入使用后，通过实训，学生能够全面、直观地了解太阳能跟踪系统的控制原理和性能检测方法，该套装置所有实验电路都由学生自行连接，既训练了学生在电气控制方面的基本技能，又为学生独立设计实验电路，掌握太阳能光伏发电技术提供了条件。该装置操作方便，实验内容丰富，知识综合性强。在实验过程中各种电器元件外观一清二楚，电路连接得心应手，使学生真正体会到了实验教学的快乐。
五、结束语
本文介绍太阳能教学实训装置的研发过程，重点介绍了基于PLC控制的模拟太阳跟踪升降系统的设计思路，该实训装置设计合理、功能齐全，实验内容丰富，知识综合性强，能够帮助学生全面、直观地了解太阳能跟踪系统的控制原理和性能检测方法，融学习情景、学习能力为一体。通过学生自行连接实验电路，调动学生学习的主动性、积极性，使学生在实训过程中充分发挥独立思考、探索和渴望解决问题的主动性，激发学生学习、研究、实践的兴趣。希望本实验装置的设计与制作思路对同行们有所启发，共同努力，开拓一条实验实训教学的新路。
参考文献：
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一、电气专业生产企业产品实训模式界定
所谓生产企业产品实训模式，就是学生在实训课中生产实际产品，要求生产出来的产品能够拿到企业应用。此模式的优点：真正做到与企业无缝对接。
二、生产企业产品实训模式的要求
因为企业对生产的产品有很高的质量要求，所以对学生的能力也有一定的要求，要求学生有相应的基础(如要求电气专业学生能够识图、安装、接线)，有一定的调试能力，有一定的故障排除能力。我校生产企业产品实训模式的教学对象是二年级学生，他们在一年级已经实训了12周，能够简单识图，能够安装、调试简单的接触器继电器线路，会排除模拟钻床Z3040的电气故障。
生产企业产品实训模式对教师的要求更高，教师要能够将企业的产品生产出来，能够满足企业的要求，能够指导学生，还要能帮助学生解决问题，并能对产品质量进行检验。我校实训教师都有丰富的工厂实践经验，要求在工厂工作至少两年，带一名徒弟共同指导学生电气实训。
生产企业产品实训模式对企业的要求是产品有一定的代表性，学生能够做出来，还能够放手让学生生产，并给予学生适当的指导。目前，笔者主要从两方面开展生产企业产品实训，一是电气控制箱的生产，二是电气部分的维护。合作的企业中电气控制箱是PLC、变频器、触摸屏控制，电气维护部分是我校实训车间各种机床的电气部分。
生产企业产品实训模式对学校的要求是学生的实训要有连续性，通常是周实训；企业和教师之间要经常沟通；对教师提供支持。我校是以周为时间单位开展实训的，对实训教师非常支持，希望教师能走出去，为企业排忧解难，服务地方经济发展。
三、生产企业产品实训模式的开展
模块一：电气控制箱是高速塑料波纹管成型机配套的控制箱，内部采用PLC、变频器、触摸屏控制，线路复杂，调试难度高。
教师要对机器有全面的了解，能够生产出该产品。因为很多企业是无设计、无图纸、无规范的“三无”企业。设计环节对学生而言难度很大，但它又很关键，关系到学生创新能力的培养。由于学生无法到企业生产现场，这就要求教师将机器工作的视频和图片展示给学生，对机械要求进行说明，让学生根据这些要求提出自己的设计思路。在设计环节，学生5人一组，共8组。如主电机设计，学生通过半小时的讨论和查资料，在教师的引领下，提出以下5种方案：改变齿轮传动比、直流调速、电磁离合器、变频器、电风扇调速，学生写下该调速的优点。指导教师总结分析各种调速的优点和缺点，并给出实际无级调速、性价比高、现应用最广泛的变频调速。教师给每组发变频器使用说明书，指导学生设计主电机的主电路和控制电路。在工作台的升降电路中，8组学生都提出采用电动机的正反转来实现升降，在控制电路中相差很大，设计出点动、自锁、延时三种，连锁方面有单连锁、双重连锁、机械连锁。在速度显示上，学生的方案更有新意，利用了很多书本上没有的知识，如光栅测速、红外测速、GPS测速等。整个设计过程花了一天多时间，教师给出自己的设计思路(因为要根据企业现有的元器件进行生产)供学生参考，并对学生提出的思路进行总结，在发回学生自己设计的图纸后，让他们分组讨论，最后确定图纸。
学生最感兴趣、积极性最高的是生产。但学生发现使用的元器件，他们基本不认识，因为学校实训时采用的是学生易看懂、互换性好、成本低的元器件，不符合工业产品体积小、性能高的要求。采用的工具也是企业工人工作中使用的，比学校用的工具的性能好很多。学生通过查资料和听指导教师讲解，对元器件和工具使用情况都掌握得非常好。通过参考本地专业生产变压器的大企业的技术要求及实际安装与接线，学生掌握了线槽的切割安装、元器件布置、接线、程序输入、参数设置、调试以及各种工具的使用。控制箱生产平均需要6天时间，最后3天学生用Protel画图。通过两周实训课的学习，学生感觉学到了很多东西，很有成就感。
模块二：我校实训设备包括不同的普车40多台，各种数控机床30多台及其他设备，价值2 000多万元。这些设备新旧不一，维护保养困难，在采用生产企业产品实训模式以前以生产厂商修理为主，但存在速度慢、费用高、质量不能保证的问题。
在采用生产企业产品实训模式前，我校学生学习故障排除是为了能够通过电工中级考试中规定的故障排除这个项目，要求学生40分钟排除一个主电路、两个控制电路故障，学生只能学会部分排除故障思路，很难解决现实中碰到的问题。采用生产企业产品实训模式后，实训车间设备维修单会迅速被送到电气实训组，电气实训组在第一时间安排维修小组，通常由5人组成，通过填写表格，一步一步开展维修，使整个维修过程程序化，问情况、找图纸、画草图、找故障、分析、讨论、判断、排故障。在教师的指导下，学生通常需要半天时间解决问题，有力地保障了学校相关专业实训正常开展。
学校在每学期开学初对实训设备开展一次半年检，在实训教师指导下，学生对要检查的各项逐一检查，并填写相应表格，确保学校的电气安全。
学生通过真实的电气维护实训，能够掌握维护技能，而不是仅仅去应付中级工考试，使学生走入工作岗位就能对电气进行维护。
四、生产企业产品实训模式的瓶颈
通过采用生产企业产品实训模式，学生眼界打开了，自信提高了，企业得到了合格的产品，学校也能享受电气维护的迅捷服务，但也存在瓶颈，笔者认为主要存在以下几个问题：
(1)企业产品比较少，不能全面覆盖。我校正准备与另外几家典型小型、微型企业合作，其中一家是生产罐头流水线的，一家是专门生产配电箱的，一家是电气服务公司，还有一家专门从事维护的企业，我们力求使企业产品丰富化。
(2)对教师要求过高。我校以前的实训内容相对来说比较简单，而企业的产品要求比较高，并且很多东西超过了教师的知识和能力，这要求实训教师要不断自我学习，不断指导学生。
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关键词 ：高职；CDIO 理念；教学改革；项目教学；创新能力
中图分类号：G712 文献标识码：A 文章编号：1672-5727（2014）05-0095-03
概述
CDIO是由MIT等世界著名高校研发的从理念到大纲到课程到教学直至评估的一整套先进的工程教育模式。我院教学团队从2009年开始尝试基于CDIO理念的“PLC、变频器和触摸屏综合技术”课程改革，因为该综合技术属于工业控制的主流设备，高职院校为社会提供的不仅仅是大量新生劳动力，而且是具有现代企业理念的，有技术、高素质的现代产业工人。该课程是高职院校的一门综合性、设计性极强的机电产品控制应用型设计课程。其任务在于：训练学生综合应用PLC、变频器和触摸屏技术知识，掌握它们的设计方法和研发能力；开拓设计思路，增强理论知识与实践相结合的能力；培养科学性、系统性及全面性的设计素质；训练团队合作能力。
但是目前教学上普遍存在以下问题：（1）在课程设置现状方面。大多数高职院校并未单独设置PLC、变频器和触摸屏综合技术一体化教学课程，而是采用以PLC、变频器理论教学为主，以验证性的实验或实训为辅的方式进行教学且实践课时偏少，侧重技能训练的学生往往只能掌握各门课的基础技能。（2）在课程内容现状方面。目前的设备控制课程往往是学完一定的理论之后再做相应的实验，内容相对独立，学生无法从整体上把握设备控制开发的思路，也就无法体现“构思、设计、实现和运作”的教学思想。（3）PLC、变频器和触摸屏种类繁多，毕业生就业时从事相关行业工作，实现所学专业知识与生产实际快速接轨存在一定的困难，即知识“移植”能力不够，自学能力与创新能力不够。
基于“CDIO”的课程设计
基于“CDIO”理念的课程体系 课程内容应根据CDIO 工程教育理念结合学生知识水平和企业需求，按照任务分析——论证方案——确定方案——实施方案——测试效果——评价六个步骤实施每个教学任务，使学生在项目实施过程中学会PLC、变频器和触摸屏综合技术在设备中的设计安装和调试。知识体系框架如下页图1所示，其中工业控制核心技术包括PLC、变频器和触摸屏技术，控制对象为设备中使用的液压气动技术、电机技术和传感器技术。最后，内容涉及各设备控制器之间的网络技术和监控技术。
基于项目化的教学层次设计 实践内容设计应充分体现项目化教学的设计思想。以“做项目”为主线组织课程教学，以“用”导“学”，尽量让学生亲自动手，全身心投入。要突出项目训练的完整性，在做项目过程中学习必要的知识，知识以必需、够用为度，强调自学能力的培养，强调应用所学知识解决问题。项目团队人数一般为4人，各队选出项目组长，负责整个项目开发的所有运行过程，涉及任务分配、人员管理、阶段性成果报告等。在不同层次的具体实践中，可以将一个完整项目分解成若干相对独立的子项目，通过子项目的训练掌握单一技能，最后将子项目综合起来，完成整体项目的内容。在项目的实施过程中，以学生为中心并引导学生主动学习。整个过程分为4个实践过程，即验证性实践、设计性实践、综合性实践和创新性实践，如图2所示。
项目式教学的设计 没有项目支撑的工科课程内容是缺乏实践性和生动性的干瘪理论框架。工程项目的设计和选择是需要专业课教师花工夫来做的事情。在选择工程项目时可以从以下几个角度考虑。
1.项目的选用有利于激发学生兴趣。我院采用了参加全国机械创新设计大赛的一些娱乐类作品，如获得全国二等奖的娱乐机器“捕鱼达人”，其控制系统采用PLC完成对一组气缸的控制，在项目实施中，根据游戏的难度设置了5个级别，即5个不同工作情境对应不同的控制方案；又如获得浙江省机械设计大赛二等奖的“排除万难”任务型机器人，其控制对象有多个直流电机和电磁阀，在项目实施中，根据机器人的实施任务选择4个阶段性控制要求。这些项目在实施后学生可以在课外一边练习和改进控制技术，一边通过娱乐提高学习兴趣。其中的一款机器人如图3所示，通过PLC控制机器人的直流电机和气动系统实现过隧道、过单边桥、抓螺母和拧螺母等一系列动作，操作按钮组和保护装置的设计对学生的控制能力培养很关键。
2.项目的选用对象在生活中比较常见。如我院教学团队与本地企业合作建立的立体车库在许多商场、宾馆、专门的停车场都能见到，许多学生对其工作过程比较熟悉，有利于减少设备介绍的时间，引起学生对控制方案的共鸣。
3.项目的选用结合本地区的企业设备。学生毕业后大部分在本地区工作，为使学生在毕业后尽快地适应工作需要，在项目内容上可选用本地区的轴承制造业、黄酒制造业、纺织印染制造业等相关设备的控制系统。有的学生在学习中参与了教师的一些简单项目开发并将其作为毕业设计题目。如图4（a）是为企业设计的涡流探伤检测台，图4（b）是学生通过实训室搭建的控制系统，并通过编程完成了毕业设计。
课程评价体系 在CDIO工程训练模式下，可将项目的整个运行过程“构思——设计——实现——运作”纳入考核范围，鼓励学生在做中学、在学中做，教师则提供实验条件和指导，保障学生充分自由地发展，增强创新意识，并为学生提供遇到问题时加以解决的方法、对仍然存在的问题进一步改进的思路等。课程的考核采取多元化的评价体系，具体涉及以下几方面：基本技能及基础知识、设计能力、团队协作能力、职业素质和评价。在针对项目的某一个工作情境中，需要完成设备工艺流程和产品目录规划表（涉及工艺流程描述和工作计划安排）、设备控制实施表（涉及I/O分配表的编写、控制流程图、控制程序编写过程记录、设备调试过程记录、实施过程中遇到的问题与对策和总结等）和评价表（涉及每个工作任务的考核要求、配分和评分标准）等等。
课程支撑条件
教师的CDIO能力培养 CDIO教学改革成败的关键在于教师队伍的能力。很多教师虽然有丰富的理论知识和较强的科研能力，但缺乏相关的企业工作经历或工程经验。因此，在选择教师时应考虑以下三个方面：（1）作为企业科技指导员，与企业有密切的项目合作关系。（2）多次带领学生参加省级或以上相关竞赛并取得一定的成绩。（3）在企业一线多次实践锻炼并积累一定的经验，或具有企业相关工作经验。
实践平台的设置 学生一般不具有丰富的设计经验，创造性地设计新机构的控制系统时往往不知从何处入手。因此，有必要讲授一些控制方案设计经验，帮助学生构思。这项工作主要是通过院团委和相关教师组织并结合教育部、教育厅主办的一些机械创新设计大赛、自动线安装与调试大赛等设定比赛题目，号召学生发挥自己的想象力，形成可行控制方案并加以实施。我院的工业控制创新实践室不仅为学生提供了全过程工程训练的机会，锻炼了学生的实际动手能力，同时还培养了学生的创新精神、团结协作精神。
学院政策的支持 我院教学团队得到了学院在政策上的支持，主要体现为：对教师CDIO教学能力加以培养，与十多家企业开展相关合作并取得了一定成效；学生在完成一套设备控制系统的开发方案后，可作为毕业论文并优先推荐为优秀毕业论文，优先推荐到合作企业，并作为参加控制类相关大赛的重要选拔依据。
改革成效
经过近四年的教学试点，新教学模式下的“PLC、变频器和触摸屏综合技术”课程取得了较好的效果，涌现出了一批优秀的学生和教师。学生的专业基础水平能更好地适应企业岗位要求，许多学生毕业后能独立完成企业安排的项目并得到企业的一致好评。学生的团队协作能力得到明显提高，与教师交流的能力得到明显加强。学生的拼搏精神得到激发，许多学生为了完成任务往往工作到很晚才回寝室休息。教师的业务水平不断提高，与企业的合作更加紧密。需要指出的是，这门综合类控制课程的教学效果离不开其他专业课程和整个教育环境的配合。
参考文献：
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篇12
1990年，邹火军考入广西柳州机械工人技术学校（现更名为广西机械高级技工学校、广西机电技师学院）就读维修电工专业，从此与“电”结下不解之缘。1993年，他以优异的成绩考入当时有“中国第一职业教育学府”美誉的天津职业技术师范学院（现更名为天津职业技术师范大学）就读电气系电气自动化专业，毕业后回到广西机械高级技工学校任电类专业教师，从此与职业教育结下“不解情缘”。
在学校里，除了日常教学和管理工作外，邹火军主要担任技师、高级技师、企业高技能人才的培训和考核工作。2000年，邹火军重回母校天津职业技术师范大学就读机电技术教育（专升本）专业，进一步提升自己的业务水平和操作技能，适应职业教育的发展。2004年，他参加全区技工院校教师技能大赛获得第一名，并代表广西参加当年“广州数控杯”全国技工学校技能竞赛（教师组）获得第五名，被授予“全国技术能手”“全国技能大赛园丁奖”“广西技能大奖”“广西青年岗位能手”等称号。
邹火军还多次参加中外学术交流活动，2007年，获人力资源社会保障部培训司派遣到加拿大阿尔伯塔省北亚理工学院参加为期两个月的“中加合作高级技术工人队伍建设电工培训班”的学术交流，回国后，他创新地把国外先进的职业教育理论与我国职业教育特点相结合，形成一套新的中职院校电气自动化教学方法全面应用于学校各专业，取得良好效果，并在广西中职学校和技工院校电类专业中得到热烈响应。
2012年，邹火军被人力资源社会劳动保障部授予“国家级技能大师”称号，成立“邹火军国家级技能大师工作室”，成为广西首位也是唯一一位电类专业国家级技能大师。
2013年，邹火军国家级技能大师工作室承办全区技工学校电类专业教师教学能力提升师资培训班，邹火军担任主讲教师，为全区20多所技工学校的40名教师进行教学能力和专业技术对口培训。此外，他还与工作室的团队成员分别担任在广州、青岛举办的全国技工院校电类专业教材教法师资培训班的主讲教师，对全国100多位电类专业教师进行培训，有效提升相关地区电气专业建设水平。
科研：他甘当“电教”事业铺路石
成立工作室后，邹火军带领团队先后完成了上汽通用五菱股份有限公司车身焊接流水线项目、五门一盖包边机控制系统项目、柳钢集团埋弧焊项目、H型钢组力机系统改造项目、大型镗铣床数控系统改造项目、广西凤糖集团XZ-1360AT离心分密机自动控制系统改造项目、上浮器自动控制通讯系统改造项目等大型技术攻关任务，为区域经济发展直接提供服务，使企业生产、专业教学、科技开发与推广得到实质性结合。
同时，有丰富实践动手能力的邹火军还主持开发PLC―触摸屏―变频器综合实验台、自动化工业控制网络演示屏、机床电气线路维修训练考核实训台、技师/高级技师培训用直流调速教学模块等十几项技术成果，为学校节约教学经费200多万元，使学校的维修电工、光机电一体等专业在新知识、新技术、新工艺、新方法等方面的教学能力得到迅猛发展，这些技术开发成果转化形成的教学装置成为广西职业院校维修电工专业的新亮点。在这些技术成果中，由邹火军担任总负责研制工作的“PLC―触摸屏―变频器综合实验台”，获得第六届全国技工学校技术开发优秀成果一等奖，该技术成果具有较强的先进性及推广应用价值，其应用效果得到全国同行的一致赞誉。
2012年，邹火军作为国家示范性职业学校数字化资源共建共享课题子课题《PLC应用技术（三菱）》的负责人，牵头国内23所中职示范校开展精品课程资源建设，并通过教育部验收，在全国范围内实现共享，有效促进了全国中等职业学校电气运行与控制专业数字化教学资源建设和信息化教学发展，为职业教育信息化建设作出了贡献。
“把自己的实践心得记录下来，做一块铺路石，引导后来者少走弯路。”秉持这样朴素的理念，邹火军总结长期生产、教学过程中积累的实践经验和理论，分别主持编写教材：电工高技能人才系列丛书《数控机床电气维修技术》、《电气基本控制线路的安装与检修》；全国中等职业技术学校电工类专业一体化精品教材《PLC基础与实训》；全国高级技工学校电气自动化安装与维修专用教材《PLC应用技术（三菱）》上下册、《变频器应用技术实训指导书》、《PLC应用技术实训指导书》、《变频器、PLC特殊功能模块应用指导书》、《PLC、变频器和触摸屏综合实训》；技工院校“十二五”规划教材（高级工・任务驱动模式）《PLC应用技术（三菱）》、《机床电气检修》、《变频技术及应用》等中等职业教育及高技能人才培训教材，先后在中国劳动和社会保障出版社、机械工业出版社、清华大学出版社、中国电力出版社出版，为其他学校、专业的教材建设提供了参考和借鉴，推进了以工作过程为导向的课程体系改革。
传艺：他乐于传授精湛技术
“我能成长为一个工段长，全赖邹火军大师的培养。”这是柳州市第十二届“青工状元”、柳州市技术能手、柳州市“知识型”标兵、广西技术能手、全国技术能手、上汽通用五菱汽车有限公司工段长吴俊工对邹火军的满怀感激。
邹火军多次受企业委托，对企业选派的中青年技术骨干进行一对一研修培养。在带徒传艺时，他始终坚持“授人以鱼，不如授人以渔”的思路，除了手把手传授技艺，还耐心启发学员动脑搞技术创新。
近五年来，邹火军为广西玉柴（集团）机器有限公司、上汽通用五菱汽车股份有限公司、东风柳州汽车有限公司、广西柳州钢铁（集团）股份有限公司、广西柳工机械股份有限公司的技术骨干进行专项技术培养，使这些青年技术骨干迅速成长为企业的技术带头人和创新能手，其中的一些技术骨干如：顾林获得2009年广西职工技能大赛维修电工工种第一名，温寿平获得第二届“振兴杯”广西职工技能大赛第一名，吴俊获得柳州市第十二届青工状元、广西职工技能大赛维修电工工种第二名，柳宁获得柳州市职工技能大赛维修电工工种第一名，冯雄飞获得2009年、2012年柳州市职工技能大赛维修电工工种第一名。他们为柳州企业的产业升级和技术创新作出杰出贡献。
邹火军还借助高技能人才实训基地和技能大师工作室平台，带领团队积极承担社会培训工作，实施校企合作“订单班”培养，为企业培养高技能人才，分别开办“鱼峰班”“鹿化班”“五菱班”“柳钢班”，实现年培训和鉴定在岗职工300人次。
篇13
可编程序控制器（简称PLC）是一种在工业控制领域应用十分广泛的自动化设备，它是PLC、变频器、触摸屏、工控机、组态软件、现场总线等设备构成的现代工业控制系统的核心。作为制造业三大支柱之一的PLC技术，已经成为每个机电工程技术人员必须掌握的一项技术。PLC课程教学效果的好坏对毕业生的就业也将产生很大的影响。因此，该课程必须要有优秀的教学理念，完善的教学设计，这样才能取得良好的课程实施效果。
1 传统教学模式存在的问题
传统教学方法是从PLC的基础知识开始，介绍PLC的硬件结构和工作原理、PLC的编程指令、应用程序设计。教学过程中，主要以教师为主导地位，学生为载体，被动地接受知识。PLC应用技术特点是综合性较强，知识覆盖面宽，新产品更新速度很快。如果理论内容较多，理论与实际脱节，教学效果不会很好。花费很长时间学习各种指令的语法，而不重视指令在实际工程中的使用方法，学习过程是被动地接受各种知识而没有培养学生的主观能动性，无法培养严谨的工程应用能力；在程序设计时，缺少实际项目的实施目标，不能对实际项目进行任务分析、总体方案设计、程序设计。只是为了考试而编程，没有建立工程的概念，对工程设计没有深刻的理解；课程结束后对于控制系统设计没有清晰的思路，难以达到令人满意的学习效果。
PLC技术和变频器以及人机界面的综合应用在工厂控制系统中广泛使用。但是大多数院校并没有专门设置PLC、变频器和触摸屏或者组态软件综合技术一体化教学课程。而是主要学习PLC、变频器的理论，再加上各自独立的验证性实验的方式进行教学。而且实践课时偏少，学生往往只能掌握各门课的基础技能。内容相对独立，学生无法从整体上把握控制系统开发的思路，也就无法体现“构思、设计、实现和运作”的教学思想。另外PLC、变频器和触摸屏种类繁多，各种新产品层出不穷。当毕业生就业时从事相关行业工作，如果没有综合性的项目培训，只是学会一些理论知识，所学专业知识与生产实际存在一定的脱节。毕业生需要很长时间才能适应企业的需求，这就降低了人才的竞争力。
2 基于CDIO理念的教学模式
传统的教学模式只注重理论环节。针对传统教学方法的不足，我们将先进的CDIO教学理念引入PLC课程教学。从项目构思、设计、实现到运行，开发PLC教学和实践项目结合一体化的实践教学内容，结合实验室现有机型三菱FX系列PLC，开发以项目为驱动的课程标准。课程以项目为主线，将相关知识点和原理等内容贯穿其中，循序渐进地将理论与实践相结合，内容少而精，学生学起来不枯燥，而且项目基本涵盖了工业控制领域PLC控制系统常用技术。
常用的项目包括以下几个。项目一通过电机启停控制让学生掌握PLC基础知识及PLC的基本工作原理，包括基本指令应用。项目二是电动机Y-降压启动，主要学习定时器编程使用方法。项目三是工作台自动往复运动控制，学习行程开关和计数器的使用方法。项目四是气动机械手的控制，让学生掌握顺序控制的方法，学习气动电磁阀的控制。项目五是立体仓库控制系统设计，学会步进电机控制指令的使用。项目六是变频器多段速控制，包括丹佛斯、三菱、西门子等机型，采用不同方式实现对电机的调速控制。项目七是模拟量的温度控制，可通过内部模拟量指令实现控制，学习使用PID指令实现闭环控制。项目八是触摸屏、PLC的液体混合控制，学习使用触摸屏设计人机界面以及和PLC相互通信。项目九是触摸屏与变频器、PLC恒压供水控制系统，学习用触摸屏、PLC、变频器相结合的控制方式，学习设计信息简洁丰富的人机界面，并且可以通过互联网实现远程监控。PLC技术的发展方向之一是网络化与智能化，随着物联网技术的发展，PLC通讯联网功能将会越来越强大。这十个项目基本涵盖了PLC教学要求中的知识点。使学生逐渐将理论与实践相结合，在实践中学习各个重点和难点，学生会在学习中充满成就感。
项目的选择是精心安排安排的，按照知识点合理分配的原则。而且每一个项目都应该是实际项目，来自于生产一线，同时应用比较广泛。按照项目的知识连贯性和学生的能力基础，把整个学习过程分三个阶段，每一个阶段包括三个项目。在第一阶段，学生对相应的PLC理论知识与电气实践技能还不了解，需要通过教师示范教学引导，这样学生才能适应以项目为核心的教学方法，初步学习完成项目的具体步骤，为后续项目教学组织奠定良好基础。第二阶段，学生通过第一阶段的学习，初步掌握了实施项目工作的具体步骤与常用的实践技能，已经掌握了一定的理论知识，项目四、五、六这四个项目属于第二阶段内容，指导教师不用示范教学而是制定概要的项目步骤，学生依据步骤完成任务，目的是加强学生的进一步自己独自完成项目的能力；在项目进行过程中，要重点使学生掌握提出问题，分析问题，解决问题的能力。提出合适的问题，才是解决问题的关键。第三阶段，也就是综合项目阶段，学生已经具有初步的专业知识和分析问题解决问题的能力。通过本阶段训练，进一步提高学生的综合项目能力，通过实际的综合性项目训练，学生的专业技能能力、解决问题能力、团结组织能力和人际交往能力得到很大提高。通过三个阶段的努力，学生找工作时，非常受到用人单位的欢迎。需要重点指出项目必须来源于常用的生产现场，每一个训练项目都包括构思、设计、实现、运行（CDIO）四个环节，真正在理念上贯彻这个理念。尤其重要的是初级阶段的项目设计，每个项目中包含的知识点不能过多过难，也就是说学习训练负荷不能太大，要让学生有边学习边思考的时间，重点和难点内容要经过反复训练。项目内容的选择非常重要，需要具有丰富经验的教师设计。
3 项目实施的教学组织过程
项目教学过程中，基于CDIO教学理念，按照构思、设计、实现、运作、评价等环节，认真体验做中学、学中做。任何知识的运用与能力的培养都不是一蹴而就的。能力的培养如果仅仅是学生被动的在课堂训练，这是远远不够的，学生课后也需要全心投入。在CDIO教育理念下，提示学生对项目中所涉及的各种知识自己需要主动的学习。资料的查找，实际项目的应用情况，都是学生在课外调查研究。
CDIO理念培养人的综合能力，注重学生的整体素质的提高。在课改教学组织过程中，课程组成员采用简单控制系统由学生独自完成项目，稍微复杂的控制系统由老师指定小组分工合作。通过课内学生相互之间的评价和交流，学生借鉴他人经验的能力；交流沟通能力；知识的应用移植能力；自学能力都得到了较好的锻炼。
课程评价改变传统的闭卷考试为主的方式。过程考核成为最重要的部分，其中过程考核占70%，笔试考试占30%。更加注重学生细心严谨的学习，重视培养严谨务实的习惯，注重解决实际问题的能力。
4 总结
