唐敏

摘 要：隨著Intranet和Internet的迅猛發(fā)展，現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)作為一種用于工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的新型工業(yè)控制技術(shù)，廣泛應(yīng)用于制造業(yè)自動(dòng)化、流程工業(yè)自動(dòng)化和樓宇、交通、電力等各領(lǐng)域。《現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)及應(yīng)用》課程它融合了電氣控制、可編程控制器等多門學(xué)科知識(shí)，并引進(jìn)典型的現(xiàn)場(chǎng)總線Profibus、CC-Link、Modbus及工業(yè)以太網(wǎng)作為教學(xué)載體，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)總線的教學(xué)過(guò)程。本文根據(jù)實(shí)際教學(xué)情況對(duì)《現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)及應(yīng)用》這門課程的教學(xué)設(shè)計(jì)進(jìn)行了詳細(xì)的闡述。

關(guān)鍵詞：現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)；控制系統(tǒng)；教學(xué)設(shè)計(jì)；課程定位；教學(xué)方法

中圖分類號(hào)： G420 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)1672-3791（2015）10（a）-0000-00

課程教學(xué)設(shè)計(jì)是作為解決教學(xué)實(shí)際問(wèn)題的一種工具與方法，非常巧妙地將教學(xué)理論與教學(xué)實(shí)踐結(jié)合在一起[1]。本文根據(jù)筆者所在學(xué)院的實(shí)際教學(xué)情況，圍繞課程定位、教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和手段及考核評(píng)價(jià)幾方面闡述《現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)及應(yīng)用》課程的教學(xué)設(shè)計(jì)。

1 課程定位及設(shè)計(jì)思路

現(xiàn)場(chǎng)總線控制技術(shù)是一門強(qiáng)調(diào)實(shí)際應(yīng)用的課程。在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，其發(fā)展與相關(guān)的應(yīng)用層出不窮，目前具有不少于20 種國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)場(chǎng)總線，在課程中不可能都作為授課內(nèi)容[1]。 我院開設(shè)的《現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)及應(yīng)用》課程是機(jī)電一體化技術(shù)專業(yè)的一門專業(yè)必修課程。通過(guò)對(duì)本專業(yè)機(jī)電產(chǎn)品安裝、調(diào)試及服務(wù)、機(jī)電設(shè)備維修工作崗位分析，確定了課程的設(shè)計(jì)思路為：本課程緊緊圍繞相關(guān)崗位所需的職業(yè)技能要求，按照學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律和職業(yè)能力培養(yǎng)規(guī)律，選取典型的現(xiàn)場(chǎng)總線和工業(yè)以太網(wǎng)作為教學(xué)載體，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)總線的教學(xué)過(guò)程。通過(guò)理論學(xué)習(xí)和實(shí)踐訓(xùn)練，逐步培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)工作能力和自主學(xué)習(xí)能力。

2教學(xué)目標(biāo)

通過(guò)本門課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠系統(tǒng)掌握現(xiàn)場(chǎng)總線的基本概念、基本理論和基本方法，熟悉Profibus總線等幾種典型的現(xiàn)場(chǎng)總線及工業(yè)以太網(wǎng)的控制系統(tǒng)的構(gòu)建方法，提高學(xué)生的知識(shí)應(yīng)用能力與簡(jiǎn)單總線的組建能力，初步具有總線的組建和維護(hù)技能，為提高學(xué)生的職業(yè)能力和可持續(xù)性發(fā)展打下基礎(chǔ)。

2.1知識(shí)目標(biāo)

（1）掌握現(xiàn)場(chǎng)總線的基礎(chǔ)常識(shí)。

（3）能夠根據(jù)控制要求，組態(tài)現(xiàn)場(chǎng)總線和工業(yè)以太網(wǎng)控制系統(tǒng)。

（4）能夠熟練使用自動(dòng)控制系統(tǒng)中常用的總線設(shè)備。

（5）能夠根據(jù)要求設(shè)計(jì)總線控制系統(tǒng)。

（6）能夠?qū)偩€控制系統(tǒng)進(jìn)行日常的運(yùn)行管理與維護(hù)。

（7）能夠管理相關(guān)的技術(shù)資料。

2.2能力目標(biāo)

（1）能夠按照要求構(gòu)建簡(jiǎn)單的現(xiàn)場(chǎng)總線和工業(yè)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

（2）能夠處理現(xiàn)場(chǎng)總線中簡(jiǎn)單故障。

（3）能夠?qū)W會(huì)收集、分析、整理資料。

（4）能夠在學(xué)習(xí)中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、提出問(wèn)題，并能初步解決問(wèn)題。

2.3素質(zhì)目標(biāo)

通過(guò)理論知識(shí)學(xué)習(xí)和實(shí)踐訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)、規(guī)范的工作態(tài)度，愛崗敬業(yè)、崇尚科學(xué)的精神，理論聯(lián)系實(shí)際的良好學(xué)風(fēng)，分析問(wèn)題和解決生產(chǎn)實(shí)際問(wèn)題的能力。

3教學(xué)內(nèi)容

本課程學(xué)習(xí)從簡(jiǎn)單的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的特點(diǎn)、規(guī)范、接口標(biāo)準(zhǔn)、通信傳輸技術(shù)，逐步過(guò)渡到典型現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)的構(gòu)建，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)總線進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)，使學(xué)生在學(xué)習(xí)與交流過(guò)程中能力不斷得到提升。按照由簡(jiǎn)單到復(fù)雜、由淺入深的原則，充分考慮了學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律和特點(diǎn)，設(shè)置了5個(gè)項(xiàng)目，共32學(xué)時(shí)。具體內(nèi)容如表1所示。

表1 具體教學(xué)內(nèi)容及學(xué)時(shí)安排

學(xué)習(xí)項(xiàng)目 教學(xué)內(nèi)容 學(xué)時(shí)

項(xiàng)目一：

現(xiàn)場(chǎng)總線的認(rèn)知 任務(wù)1.1：現(xiàn)場(chǎng)總線概述 2

任務(wù)1.2：現(xiàn)場(chǎng)總線的通信基礎(chǔ) 2

項(xiàng)目二：

Profibus總線及應(yīng)用 任務(wù)2.1：Profibus總線基礎(chǔ) 2

任務(wù)2.2：Profibus-DP控制系統(tǒng)的配置 2

任務(wù)2.3：Profibus-DP單站的硬件組態(tài) 2

任務(wù)2.4：S7-300 PLC之間的Profibus-DP總線通信系統(tǒng)的構(gòu)建和運(yùn)行 2

任務(wù)2.5：S7-300 與S7 -200PLC之間的Profibus-DP總線通信系統(tǒng)的構(gòu)建和運(yùn)行 2

項(xiàng)目三：

CC-Link總線及應(yīng)用 任務(wù)3.1：CC-Link總線的概述 2

任務(wù)3.2：主站模FX2N-16CCL-M

與從站模塊FX2N-32CCL 2

任務(wù)3.3：CC-Link總線通信系統(tǒng)的構(gòu)建與運(yùn)行 2

項(xiàng)目四：

Modbus 總線及應(yīng)用 任務(wù)4.1：Modbus現(xiàn)場(chǎng)總線的概述 2

任務(wù)4.2：Modbus RTU通信 2

任務(wù)4.3：S7-200系列PLC之間的Modbus RTU通信系統(tǒng)的構(gòu)建與運(yùn)行 2

項(xiàng)目五：

工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)及應(yīng)用 任務(wù)5.1：工業(yè)以太網(wǎng)的基礎(chǔ)知識(shí) 2

任務(wù)5.2：S7-300的PROFINET工業(yè)以太網(wǎng)控制系統(tǒng)的構(gòu)建 4

4教學(xué)方法和教學(xué)手段

在教學(xué)過(guò)程中，根據(jù)教學(xué)內(nèi)容和學(xué)生特點(diǎn)靈活運(yùn)用了任務(wù)驅(qū)動(dòng)法、案例分析法、講授法、討論法、巡回指導(dǎo)等方法。重視對(duì)學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)，加強(qiáng)創(chuàng)新能力調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性。并充分利用多媒體課件、網(wǎng)絡(luò)資源、動(dòng)畫視頻等現(xiàn)代化的教學(xué)手段提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。

隨著信息化教學(xué)的普及和越來(lái)越多的學(xué)生喜歡使用智能移動(dòng)終端設(shè)備，微課作為一種新的教學(xué)資源應(yīng)運(yùn)而生[3]。因其短小精悍、資源多樣、實(shí)施靈活等特點(diǎn)，逐漸被更多的學(xué)生和老師喜愛。在教學(xué)過(guò)程中，針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)課程的重點(diǎn)和難點(diǎn)開發(fā)出相應(yīng)的微課，便于學(xué)生自主學(xué)習(xí)。

5教學(xué)考核和評(píng)價(jià)

本課程采用過(guò)程考核和終結(jié)性考核相結(jié)合的方式進(jìn)行?？己说闹攸c(diǎn)在于測(cè)評(píng)學(xué)生是否具備了現(xiàn)場(chǎng)總線的理論知識(shí)及實(shí)踐應(yīng)用能力，以學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度、相關(guān)理論知識(shí)、實(shí)操質(zhì)量等內(nèi)容綜合評(píng)定。其中過(guò)程考核包括出勤、提問(wèn)、作業(yè)和實(shí)驗(yàn)報(bào)告等，過(guò)程考核占總成績(jī)的40%。終結(jié)性考核包括兩個(gè)環(huán)節(jié)，第一環(huán)節(jié)是將學(xué)生分成小組，各小組分別從試題庫(kù)中抽取一套試題，試題包括理論測(cè)試和實(shí)操題目，由小組共同完成，這部分成績(jī)占總成績(jī)的40%。由于小組分工不同，導(dǎo)致一些學(xué)生沒有參與到整個(gè)考核過(guò)程。為了公正公平全面對(duì)學(xué)生進(jìn)行考核，加入了答辯環(huán)節(jié)，占總成績(jī)的20%。

6結(jié)束語(yǔ)

《現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)及應(yīng)用》是一門實(shí)踐性較強(qiáng)的課程，在課程教學(xué)設(shè)計(jì)過(guò)程中要根據(jù)課程特點(diǎn)、學(xué)院的實(shí)際情況及學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)。學(xué)院現(xiàn)有的PLC實(shí)訓(xùn)室和自動(dòng)生產(chǎn)線實(shí)訓(xùn)室，基本能滿足教學(xué)要求。教師在教學(xué)過(guò)程中要不斷地探索和創(chuàng)新，做好詳細(xì)的教學(xué)設(shè)計(jì)，這樣才能夠全面提高教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效率。

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