白金

【摘 要】本文主要論述了《現(xiàn)場總線應(yīng)用技術(shù)》課程在理實一體化教學(xué)改革方案。通過對高職教育現(xiàn)狀及企業(yè)的實際需求的分析，探討了現(xiàn)場總線的課改的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方案。本課改采用了項目式的教學(xué)方式，把復(fù)雜的任務(wù)分為幾個簡單的模塊，讓學(xué)生循序漸進的掌握現(xiàn)場總線技術(shù)。通過該課程改革，增強了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，極大的提高了學(xué)習(xí)效率，為企業(yè)培養(yǎng)了現(xiàn)場總線應(yīng)用方面的緊缺人才。

【關(guān)鍵詞】理實一體；項目式教學(xué)；改革與探索

《現(xiàn)場總線應(yīng)用技術(shù)》是近年來在高職高專機電一體化、電氣自動化等專業(yè)開設(shè)的一門新的課程。這門課的所涉及的現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)是一種新型的工業(yè)控制系統(tǒng)，是繼DCS之后的又一種更加優(yōu)越的工業(yè)控制系統(tǒng)，它的出現(xiàn)帶來了工業(yè)控制領(lǐng)域的一場深刻革命?；诂F(xiàn)場總線的應(yīng)用現(xiàn)狀，高職院校需要緊跟工業(yè)發(fā)展的步伐，因此急需培養(yǎng)懂得現(xiàn)場總線技術(shù)的人才。

現(xiàn)場總線應(yīng)用技術(shù)所涉及的知識較為復(fù)雜?，F(xiàn)場總線有很多種類，而目前廣泛應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場的就達10種，如CAN、LONWORKS、FF、PROFIBUS等[1]。對于高職院校的學(xué)生在校學(xué)習(xí)過程中很難全部精通。在以往的教學(xué)中，通常采用理論教學(xué)的方式，將現(xiàn)場總線的基本理論和各種典型的現(xiàn)場總線進行介紹，經(jīng)過教學(xué)實踐證明，這樣的教學(xué)方式讓學(xué)生難以接受，90%以上的同學(xué)無法理解理論課所講的內(nèi)容。因此，如何使學(xué)生更好接受本課程所涉及的知識點，提高學(xué)習(xí)的效率，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，是本論文討論的重點。

1 現(xiàn)場總線的應(yīng)用前景及對人才的需求分析

現(xiàn)場總線是用于過程自動化、制造自動化、樓宇自動化等領(lǐng)域的現(xiàn)場智能設(shè)備互連通訊網(wǎng)絡(luò)[2]。它作為工廠數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)，溝通了生產(chǎn)過程現(xiàn)場及控制設(shè)備之間及其與更高控制管理層次之間的聯(lián)系，它是一種開放式、新型的全分布控制系統(tǒng)。未來現(xiàn)場總線技術(shù)在工廠底層網(wǎng)絡(luò)中將起到重要的作用，因此作為自動化技術(shù)人員，掌握現(xiàn)場總線技術(shù)勢在必行。

經(jīng)過調(diào)研表明，企業(yè)對現(xiàn)場總線技術(shù)人員的要求側(cè)重于應(yīng)用，即技術(shù)人員需要掌握現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)的配置、組網(wǎng)方法、參數(shù)設(shè)置及基本故障維修。因此，對于高職院校的學(xué)生來說，并不需要去掌握現(xiàn)場總線高深的理論知識，只需要掌握這些基本的技能即可。

2 現(xiàn)有教學(xué)中存在的問題分析

《現(xiàn)場總線應(yīng)用技術(shù)》課程是應(yīng)現(xiàn)代企業(yè)需求，近年來在我校機電一體化、電氣自動化專業(yè)開設(shè)的一門新的課程。由于任課教師多為研究生畢業(yè)，在研究生教育中，《現(xiàn)場總線》課程通常側(cè)重于理論教學(xué)，因此教師受此影響往往在教學(xué)中側(cè)重于理論?，F(xiàn)場總線技術(shù)的理論較為復(fù)雜，使得高職院校的學(xué)生接受較為困難，這使許多同學(xué)對該門課的學(xué)習(xí)失去了興趣，從而使得該門課的教學(xué)效果不甚理想。然而，在現(xiàn)代企業(yè)中，維修技術(shù)人員并不需要掌握大量的復(fù)雜理論，只需掌握進行現(xiàn)場總線的應(yīng)用和故障處理即可。因此結(jié)合高職院校學(xué)生的特點，探索該課程的理實一體教學(xué)方法。

3 現(xiàn)場總線課程的理實一體改革方案

由于現(xiàn)場總線所涉及的種類較多，為了讓學(xué)生的學(xué)習(xí)更有效率，本論文所探討的教學(xué)方法中，只涉及一種現(xiàn)場總線即目前應(yīng)用最為廣泛的PROFIBUS現(xiàn)場總線，并由西門子工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)作為切入點，由易到難，循序漸進。

3.1 課程內(nèi)容及改革方案

本課程的主要內(nèi)容是介紹現(xiàn)場總線技術(shù)的發(fā)展史及作用、現(xiàn)場總線通信的基礎(chǔ)知識，并以西門子工業(yè)控制現(xiàn)場總線為載體，介紹西門子工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)通信中的PPI通信、MPI通信、PROFIBUS通信以及上位監(jiān)控系統(tǒng)、工業(yè)以太網(wǎng)等通信的基礎(chǔ)知識。本課程經(jīng)改革后分為5個理實一體課題：

課題一：現(xiàn)場總線的基礎(chǔ)知識

基礎(chǔ)知識部分，在理實一體教學(xué)中，采用教師設(shè)計問題，學(xué)生通過在圖書館查閱資料，互聯(lián)網(wǎng)等信息渠道搜集問題的答案，分組討論的方式完成，并在討論結(jié)束后分組答辯。這種方式提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動學(xué)習(xí)的意識，有效的避免了灌輸式教育的無效性。

課題二：西門子PPI和MPI網(wǎng)絡(luò)

該課題主要是為了給PROFIBUS現(xiàn)場總線的教學(xué)打下基礎(chǔ)。學(xué)生在以往的學(xué)習(xí)中，對于工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)的知識知之甚少，因此先介紹簡單的西門子PPI，MPI通信，讓學(xué)生更好的理解通信系統(tǒng)的基本概念。本課題采用教師講解實驗原理和過程，學(xué)生動手搭建PPI或MPI通信系統(tǒng)并調(diào)試的方式完成。在學(xué)生動手的過程中，不斷地進行小組討論，加深對工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)的理解。

課題三：PROFIBUS現(xiàn)場總線

該課題是本課程改革的重點內(nèi)容，為了更好的讓學(xué)生掌握該課題的內(nèi)容，采用，企業(yè)參觀、實驗室試驗、小組討論等方式完成，要求教師設(shè)計一個模擬工業(yè)企業(yè)環(huán)境的PROFIBUS通信系統(tǒng)，更進一步切合實際。

課題四：上位監(jiān)控系統(tǒng)

該課題，主要結(jié)合課題三已經(jīng)搭建好的PROFIBUS通信系統(tǒng)，在現(xiàn)場總線系統(tǒng)構(gòu)建好的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)進行實時監(jiān)控，要求學(xué)生做出生動的畫面，可以監(jiān)控完整的實時數(shù)據(jù)。

課題五：工業(yè)以太網(wǎng)

在課題三和課題四的基礎(chǔ)上，進一步提高，將原來的PROFIBUS現(xiàn)場總線改為工業(yè)以太網(wǎng)控制，通過實驗，進一步總結(jié)它們的區(qū)別和各自的優(yōu)缺點。

3.2 課程的教學(xué)模式的改革

以上5個課題完成后，需要進行一個總結(jié)性的小組答辯，學(xué)生需要通過小組內(nèi)部討論，將整個現(xiàn)場總線系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)的配置、組網(wǎng)方法、參數(shù)設(shè)置及實驗過程中遇到的問題及解決方案做成為PPT，進行成果匯報，匯報結(jié)束后，由專業(yè)課教師成立答辯小組，對學(xué)生進行提問，進一步鞏固學(xué)生的知識點。

通過對現(xiàn)場總線通信系統(tǒng)的設(shè)計，程序編寫，通信系統(tǒng)的連接、調(diào)試和排除故障，使學(xué)生深入掌握現(xiàn)場總線相關(guān)專業(yè)知識，并學(xué)會通信系統(tǒng)程序設(shè)計及調(diào)試，故障診斷與維修及工程文件的編制、歸檔等工作，極大的提高了學(xué)生的技能水平。通過完成這些任務(wù)，培養(yǎng)學(xué)生的動手能力、語言表達能力、人際交往能力、現(xiàn)場演講能力等，這是一種全新的教學(xué)模式，也是一種對學(xué)生各項能力全方位的培養(yǎng)模式。

4 現(xiàn)場總線理實一體改革效果評估

本文所涉及的教學(xué)改革方法在一個小班進行教學(xué)改革試驗，在該課程的教學(xué)過程中采取以學(xué)生為主體，教師作為指導(dǎo)的教學(xué)方式，讓學(xué)生在完成實驗的同時也完成了理論知識的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)了學(xué)生的動手能力、分析解決問題的能力，增加了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)積極性，使得教學(xué)的效果較以前有比較大的提高。同時，也使得實驗實訓(xùn)設(shè)備得到了較高的利用率，有效地使用了學(xué)?，F(xiàn)有的資源，并開發(fā)出新的教學(xué)資源共享。

通過該課程改革，將以前難以理解的純理論知識，劃分為若干個理實一體的項目，通過具體項目任務(wù)的完成過程，將理論知識和實踐的應(yīng)用結(jié)合起來，實施“理實一體”的教學(xué)模式，培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)技術(shù)綜合應(yīng)用能力，增加了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。讓學(xué)生通過自己的動手操作，讓枯燥的理論，變?yōu)橐锥膶嵺`，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和成就感，使得以往課堂中以教師為主體的教學(xué)，轉(zhuǎn)變?yōu)橐詫W(xué)生為主體的學(xué)習(xí)過程。

本課程的教育教學(xué)改革，豐富和發(fā)展“工學(xué)結(jié)合”人才培養(yǎng)模式，通過將企業(yè)實際的案例與實驗實踐課程相聯(lián)系起來，真正做到了把工廠的生產(chǎn)實踐與學(xué)校傳授的理論知識完全融合，使學(xué)生了解和掌握所學(xué)知識在企業(yè)具體崗位中的具體應(yīng)用。

5 總結(jié)

高職院校培養(yǎng)模式應(yīng)該側(cè)重于職業(yè)技能及應(yīng)用，本文討論的《現(xiàn)場總線應(yīng)用技術(shù)》的課程改革，解決了現(xiàn)場總線技術(shù)應(yīng)用型人才培養(yǎng)的難點，使得學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣進一步增加，使學(xué)生很容易的掌握了這門新興的技術(shù)，為未來的就業(yè)打好了基礎(chǔ)，為企業(yè)培養(yǎng)了緊缺的現(xiàn)場總線技術(shù)人才。

【參考文獻】

[1]唐濟揚.現(xiàn)場總線與工廠底層自動化及信息集成技術(shù)》[J].制造業(yè)自動化， 2000（3）：14-18

[2]郭瓊，姚曉寧.現(xiàn)場總線技術(shù)及其應(yīng)用[M].北京：機械工業(yè)出版社，2008.

[責(zé)任編輯：楊玉潔]