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時間：2023-03-14 15:19:10
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一、工業(yè)組態(tài)技術(shù)范疇
“組態(tài)”的本意是配置、設(shè)定，是指用戶通過類似“搭積木”的方式來實現(xiàn)自己所需要的系統(tǒng)功能。很多高職院校在開設(shè)工業(yè)組態(tài)技術(shù)課程時，僅突出了組態(tài)軟件的學(xué)習(xí)，將這門課程變成了一門純軟件課程。而嚴格意義上的工業(yè)組態(tài)技術(shù)應(yīng)是以組態(tài)軟件為核心，與PLC、變頻器、觸摸屏、特殊功能模塊等共同構(gòu)建滿足工業(yè)監(jiān)控需要的控制系統(tǒng)。若學(xué)生不懂與組態(tài)軟件配合使用的其它工業(yè)設(shè)備，是不能真正掌握工業(yè)組態(tài)技術(shù)的。
二、課程價值與定位
（一）課程的性質(zhì)與作用
在電氣自動化技術(shù)專業(yè)課程體系中，本課程是專業(yè)主干課程之一，內(nèi)容包括變頻器原理及應(yīng)用、組態(tài)軟件、特殊功能模塊、觸摸屏。課程基于職業(yè)能力分析，將工業(yè)控制中的主要控制設(shè)備PLC與變頻器、組態(tài)軟件、特殊功能模塊、觸摸屏技術(shù)綜合應(yīng)用，通過理實一體化教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生工業(yè)組態(tài)技術(shù)應(yīng)用能力。
（二）本課程與本專業(yè)其它課程的關(guān)系
工業(yè)組態(tài)技術(shù)課程開設(shè)于電氣自動化專業(yè)的第三學(xué)期，其前、后期課程如表1所示。前期課程皆為專業(yè)基礎(chǔ)課，開設(shè)于一、二學(xué)期；后期課程皆為綜合實訓(xùn)課程，開設(shè)于第四學(xué)期。工業(yè)組態(tài)技術(shù)課程將前期專業(yè)基礎(chǔ)課程中所學(xué)相對獨立的知識技能進行融合，為后期的綜合實訓(xùn)課程做好準備，在課程體系中處于承上啟下的重要位置。
三、授課建議
高職電氣自動化專業(yè)工業(yè)組態(tài)技術(shù)課程主要內(nèi)容包括可編程邏輯控制器PLC、變頻器、組態(tài)軟件、特殊功能模塊、觸摸屏等。課程知識覆蓋面廣，學(xué)習(xí)難度較大。經(jīng)過多年的實踐，總結(jié)出以下幾點教學(xué)方法與措施。
一是組態(tài)軟件。組態(tài)軟件，又稱組態(tài)監(jiān)控軟件，是進行數(shù)據(jù)采集與過程控制的專用軟件。它們是處在自動控制系統(tǒng)監(jiān)控層一級的軟件平臺和開發(fā)環(huán)境，通過靈活的組態(tài)方式，為用戶快速構(gòu)建工業(yè)自動控制系統(tǒng)。組態(tài)軟件的應(yīng)用領(lǐng)域很廣，可以應(yīng)用于電力、水利、石油、化工等諸多過程控制領(lǐng)域。國外的組態(tài)軟件主要有Wonderware（萬維公司）的InTouch、西門子的WinCC、悉雅特集團的Citech等；國內(nèi)的組態(tài)軟件主要有三維力控、組態(tài)王、昆侖通態(tài)的MCGS等。組態(tài)軟件作為工業(yè)組態(tài)技術(shù)的重要組成部分，不僅可以設(shè)計人機界面，其強大的策略腳本可以實現(xiàn)豐富的控制功能，能減輕系統(tǒng)設(shè)計者在控制器PLC中的編程壓力。組態(tài)軟件中自帶的工程樣例是高職學(xué)生最好的入門級實習(xí)素材，高職教師應(yīng)好好利用。
二是理一體，突出應(yīng)用。高職教師在講解工業(yè)組態(tài)技術(shù)中的變頻器、特殊功能模塊、觸摸屏等內(nèi)容時，切忌照本宣科、盲目深入。高職教育講求實用夠用，以應(yīng)用為主。變頻器、特殊功能模塊、觸摸屏等內(nèi)容的講解應(yīng)緊密結(jié)合對應(yīng)的實訓(xùn)項目，推行理實一體化教學(xué)。通過學(xué)中做、做中學(xué)的方式讓學(xué)生以點及面、由少積多，逐步掌握工業(yè)組態(tài)技術(shù)中變頻器、特殊功能模塊、觸摸屏等知識技能。
三是以賽促學(xué)，以賽促教。高職高專層次中與電氣自動化技術(shù)專業(yè)相關(guān)的各級各類賽項幾乎都與工業(yè)組態(tài)技術(shù)應(yīng)用有關(guān)。以四川航天職業(yè)技術(shù)學(xué)院經(jīng)常參加的全國職業(yè)院校技能大賽為例，“自動化生產(chǎn)線安裝與調(diào)試”、“現(xiàn)代電氣控制系統(tǒng)安裝與調(diào)試”及“工業(yè)機器人技術(shù)應(yīng)用”全部用到工業(yè)組態(tài)技術(shù)，并在競賽分值中占有較大比重。在日常教學(xué)中，教師可以將國賽賽題作為教學(xué)拓展訓(xùn)練課題。通過國賽賽題，學(xué)生可以增長見識，提升水平，激發(fā)學(xué)習(xí)動力；教師可以提升自己的教學(xué)水平并及時發(fā)掘邏輯思維靈敏、創(chuàng)造性強的優(yōu)秀學(xué)生。
中圖分類號：G424 文獻標識碼：A DOI：10.16400/ki.kjdkz.2016.11.040
以任務(wù)為導(dǎo)向，結(jié)合企業(yè)工程案例設(shè)計教學(xué)模式，開展“教、學(xué)、做、練”四位一體，重在過程技能考核的一體化教學(xué)探索對于破解當前高職教育過于偏重理論的教學(xué)模式具有很好的意義。本文結(jié)合我院正在進行的“PLC與組態(tài)技術(shù)”一體化教學(xué)改革情況進行探討，課程采用師生在一體化實訓(xùn)室圍繞不同項目的任務(wù)邊教、邊學(xué)、邊做、邊練來完成一個個教學(xué)任務(wù)的教學(xué)模式。這種方法改變了傳統(tǒng)的理論教學(xué)與實踐教學(xué)相分離的教學(xué)形式，使學(xué)生能夠?qū)⒗碚撝R的學(xué)習(xí)很好地融入實踐技能操作，能很快對所學(xué)的知識進行鞏固和提高。
1 一體化教學(xué)與傳統(tǒng)教學(xué)的區(qū)別
（1）傳統(tǒng)教學(xué)模式理論教學(xué)與實踐教學(xué)相分離，相脫節(jié)，學(xué)生學(xué)習(xí)起來比較吃力，學(xué)習(xí)效果不佳，同時考試內(nèi)容重理論輕能力，考試重結(jié)果輕過程，不利于學(xué)生全面學(xué)習(xí)知識，不利于學(xué)生實踐能力、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。
（2）一體化教學(xué)模式是將理論知識與實踐教學(xué)集于一體，或是以項目的形式將理論知識融入實踐教學(xué)的一種教學(xué)模式，打破傳統(tǒng)的教學(xué)模式，重在培養(yǎng)學(xué)生的實踐技能，同時又能夠很好地學(xué)到理論知識，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣以及學(xué)習(xí)成效。
2 教學(xué)實施五個一體化
我院積極探索一體化教學(xué)改革，選派年輕骨干教師參加高職國培省培，學(xué)習(xí)國家示范性院校的做法，學(xué)習(xí)先進的教學(xué)理念，同時選派教師學(xué)習(xí)澳大利亞先進的職業(yè)教育理念。通過培訓(xùn)，將學(xué)習(xí)到的先進做法應(yīng)用于日常教學(xué)考核中，具體體現(xiàn)在“五個一體化”，即教材、場地、師資、教學(xué)安排與教學(xué)手段、學(xué)生考核等一體化，取得了一定的成效。
2.1 教材一體化
一體化教學(xué)的教材選取很關(guān)鍵，本課程組教師每年深入企業(yè)實踐，掌握大量一線實際工程案例，同時結(jié)合學(xué)生的認知學(xué)習(xí)能力，編寫了以項目為導(dǎo)向的學(xué)院自動化類一體化系列教材之《PLC與組態(tài)技術(shù)》。教材共由五個項目組成，每個項目引出若干個學(xué)習(xí)任務(wù)，按照由易入難，通過任務(wù)提出、知識點鏈接、任務(wù)解決方案、任務(wù)實施等循序漸進的方式安排教學(xué)內(nèi)容，包括硬件接線、軟件編程、組態(tài)界面等環(huán)節(jié)，每一個任務(wù)的實施都能夠有效地服務(wù)該項目的理論知識內(nèi)容，結(jié)合學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，一步步開展教學(xué)，學(xué)中做、做中學(xué)，充分掌握課程的理論知識與實踐技能。
2.2 場地一體化
經(jīng)過近年來學(xué)院支持建設(shè)了PLC一體化實訓(xùn)室，目前實訓(xùn)室共有25個工位的一體化實訓(xùn)設(shè)備和配套電腦，同時具有多媒體課件、各種模型掛件等教學(xué)設(shè)備，能夠滿足日常的教學(xué)要求，形象直觀的教學(xué)環(huán)境，能夠讓每個學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中有更多的練習(xí)機會，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力。
2.3 師資一體化
目前承擔(dān)該課程教學(xué)全部為雙師型教師，3人具有高職國培經(jīng)驗以及取得中國澳大利亞合作辦學(xué)TAFE認證學(xué)習(xí)，同時全部教師每年參加暑期下廠實踐的天數(shù)都不少于20天，教師理論和實踐教學(xué)能力兼具，為開展一體化教學(xué)奠定了師資基礎(chǔ)。
2.4 教學(xué)安排與教學(xué)手段一體化
本課程首先在電氣自動化專業(yè)試點，課程每周6課時，為了方便一體化教學(xué)，擬安排在同一天進行一體化教學(xué)，每天進行任務(wù)完成情況驗收并考核，或者安排4+2模式，即4節(jié)連上，另外2節(jié)安排另一天進行驗收并考核，最后安排一周作為綜合技能考核，比例分別占60%和40%。表1為每個項目的一體化教學(xué)內(nèi)容具體安排內(nèi)容：
其他自動化類的專業(yè)也可以根據(jù)此安排稍作調(diào)整，后續(xù)將開展其他專業(yè)班級的“PLC與組態(tài)技術(shù)”的一體化教學(xué)。
2.5 學(xué)生考核一體化
課程的總體評價以學(xué)生學(xué)習(xí)過程中任務(wù)的完成情況，以及各個學(xué)生在團隊中發(fā)揮的作用進行評價，根據(jù)控制要求完成硬件軟件設(shè)計、組態(tài)界面以及操作完成情況進行評分，每個任務(wù)結(jié)束均對團隊和個人評分，填入考核表，同r給予指導(dǎo)意見并總結(jié)過程中出現(xiàn)的問題?？己吮砣绫?所示。
以上過程考核（含考勤）占60%，期末綜合技能考核40%，老師在期末考核中，以卷面形式出若干個不同的設(shè)計題，學(xué)生考試現(xiàn)場隨機抽取，每個學(xué)生獨立工位，通過在卷面答題，硬件分配和接線圖作圖，并通過實訓(xùn)室的設(shè)備臺接線，PLC程序燒寫、組態(tài)界面設(shè)計等調(diào)試，完成題目的整體設(shè)計，并根據(jù)完成情況進行現(xiàn)場評分，填入考核表，最終各項相加作為學(xué)生此課程的考核成績。
3 一體化教學(xué)實施的優(yōu)點
3.1 學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和自主能力都得到了很大的提高
課程全部集中在PLC一體化實訓(xùn)室完成，每個學(xué)生都能真真切切地感受到實際的工作環(huán)境和自己動手完成每一個任務(wù)，在這個過程中學(xué)生逐步建立自信心，從而更感興趣去研究討論各種不同的設(shè)計思路、設(shè)計方案，也在不斷的實踐中逐步掌握理論知識，提高學(xué)習(xí)課程的積極性。在課外，我們也有逐步開放實訓(xùn)室供學(xué)生自主學(xué)習(xí)，調(diào)試，學(xué)生的學(xué)習(xí)成效得到了很大的提高。
3.2 教師師資也得到了極大的提升
在一體化教學(xué)探索中，教師需通過不斷調(diào)研周邊地區(qū)企業(yè)人才需求狀況以及人才素質(zhì)的要求，探索改革新的教學(xué)模式，也要不斷的加強自主學(xué)習(xí)，提高實踐科研能力，在“PLC與組態(tài)技術(shù)”一體化的教學(xué)過程中，教師通過編寫一體化教材、構(gòu)建課程培養(yǎng)目標、設(shè)計不同的教學(xué)項目等環(huán)節(jié)，個人專業(yè)能力和教學(xué)水平也得到了很大的提升。
3.3 學(xué)生考核更全面更客觀
一體化教學(xué)的考核打破了傳統(tǒng)考試的重理論輕能力、形式單一、重結(jié)果輕過程的考核模式，更加注重學(xué)生的學(xué)習(xí)過程、理論結(jié)合實踐的能力以及職業(yè)素養(yǎng)等方面的綜合評價，重視實踐考核，突出職教特色。建立綜合素質(zhì)考察機制，科學(xué)地評判學(xué)生，把課程期末綜合考核與過程考核中學(xué)生取得的成績，作為判斷學(xué)生成績的重要依據(jù)。
4 結(jié)束語
在一體化教學(xué)改革的過程中，也是逐步摸索逐步完善，今后還需要更加全面地提升學(xué)生技能水平，提高教師科研能力，多開展校企合作，進一步探索將學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育與課程的理論和技能教育結(jié)合起來，課程考核方式更加多樣化，更好地滿足學(xué)生的知識需求。
參考文獻
作為工作在智能樓宇工程技術(shù)專業(yè)教學(xué)第一線的教師，在教學(xué)中對學(xué)生的實訓(xùn)條件有較深的了解。現(xiàn)有的實訓(xùn)方式、設(shè)備只能讓學(xué)生對某種智能系統(tǒng)的安裝、調(diào)試等技能進行有針對性的訓(xùn)練，但對系統(tǒng)的工作原理、兼容性、擴展性、關(guān)聯(lián)性等在實際管理崗位中要求的技能無法進行訓(xùn)練。為了讓人才培養(yǎng)不與社會需求脫節(jié)，讓學(xué)生所學(xué)技能與實際工作崗位需求實現(xiàn)無縫對接，設(shè)計一種可以將多種樓宇智能控制系統(tǒng)進行有機結(jié)合、開放式設(shè)計的綜合性樓宇智能控制系統(tǒng)實訓(xùn)平臺已成為一種迫切的需求。
一、設(shè)計總體思想
在進行智能樓宇綜合控制實訓(xùn)平臺設(shè)計時，要打破原有智能樓宇實訓(xùn)系統(tǒng)只進行單一系統(tǒng)施工訓(xùn)練的模式，使學(xué)生在進行設(shè)備安裝調(diào)試的施工過程中可以對系統(tǒng)的工作原理、工作過程有更深刻、更直觀的認識，同時經(jīng)過實訓(xùn)可以獲得對各系統(tǒng)之間進行功能重組、結(jié)合使用、二次開發(fā)設(shè)計等實際工作崗位中需要的能力。
相對于傳統(tǒng)的智能樓宇實訓(xùn)系統(tǒng)，本系統(tǒng)增加了由MCGS組態(tài)軟件開發(fā)的智能樓宇實訓(xùn)系統(tǒng)的主監(jiān)控界面平臺?？梢詫惭b調(diào)試好的樓宇智能系統(tǒng)的工作狀態(tài)、運行過程在界面上直觀的觀察，并且可以由界面對裝調(diào)好的樓宇智能系統(tǒng)進行控制，實現(xiàn)設(shè)備系統(tǒng)的平臺化管理。
本系統(tǒng)可以對學(xué)生的系統(tǒng)裝調(diào)施工結(jié)果進行檢測，將各工作點的運行狀態(tài)顯示到主管理控制界面上，通過界面檢測完成對學(xué)生施工過程的檢查，提高實訓(xùn)效率。學(xué)生可以通過對平臺的使用更深刻的理解每一個施工環(huán)節(jié)在整個系統(tǒng)中的作用，加深對系統(tǒng)工作原理的認識。在實訓(xùn)后期可以利用智能控制界面獨立編程開發(fā)控制平臺實現(xiàn)多智能樓宇控制系統(tǒng)的統(tǒng)一管理與功能結(jié)合，使學(xué)生具備綜合樓宇控制系統(tǒng)的裝調(diào)、檢修、升級、功能擴展、智能化開發(fā)的實際工作能力。
二、系統(tǒng)設(shè)計方案
1.模擬建筑環(huán)境搭建
智能樓宇綜合控制實訓(xùn)平臺設(shè)計的前提條件，必須先搭建實際工作環(huán)境中最基礎(chǔ)的建筑模型。原有實訓(xùn)系統(tǒng)往往只搭建了模擬墻體沒有對其進行功能區(qū)域的劃分，本系統(tǒng)為了符合實際工作環(huán)境，將模擬建筑群劃分為了模擬小區(qū)、模擬辦公樓、模擬管理中心室等符合實際使用環(huán)境的功能區(qū)域如圖1所示。
圖1 模擬建筑環(huán)境
2.智能樓宇基礎(chǔ)控制系統(tǒng)設(shè)備組成
為了使系統(tǒng)的實用性更強，在模擬建筑內(nèi)集成了樓宇智能照明控制系統(tǒng)、安防系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)和消防系統(tǒng)。學(xué)生可根據(jù)需要在模擬建筑物內(nèi)對每一系統(tǒng)進行任意定位、安裝、連接、調(diào)試、設(shè)置、檢修等實訓(xùn)項目，達到知識、能力的綜合培養(yǎng)。具體配置情況如下表。
3.智能樓宇實訓(xùn)系統(tǒng)主監(jiān)控平臺構(gòu)建
相比原有的智能樓宇實訓(xùn)設(shè)備系統(tǒng)，本文設(shè)計的基于MCGS組態(tài)技術(shù)的智能樓宇綜合控制實訓(xùn)平臺增加了一個主監(jiān)控平臺，由PC機、PLC、MCGS組態(tài)界面構(gòu)成。其功能為對本實訓(xùn)系統(tǒng)內(nèi)所有智能樓宇設(shè)備進行集中監(jiān)管，對每個設(shè)備的工作情況、啟/?？刂啤缶畔⒌冗M行直觀的監(jiān)測與控制，使學(xué)生在使用本系統(tǒng)進行實訓(xùn)時可以得到將所學(xué)知識進行有機結(jié)合的訓(xùn)練。
（1）MCGS簡介
MCGS （Monitor and Control Generated System，通用監(jiān)控系統(tǒng)）是一套用于快速構(gòu)造和生成計算機監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件，它能夠在基于Microsoft（各種32位Windows平臺上）運行，通過對現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集處理，以動畫顯示、報警處理、流程控制、實時曲線、歷史曲線和報表輸出等多種方式向用戶提供解決實際工程問題的方案，它充分利用了Windows圖形功能完備、界面一致性好、易學(xué)易用的特點，比以往使用專用機開發(fā)的工業(yè)控制系統(tǒng)更具有通用性，在自動化領(lǐng)域有著更廣泛的應(yīng)用。
（2）PLC選型
西門子公司生產(chǎn)的S7-200PPI可編程控制器是一種可通過增加外接模塊進行功能擴展的自動化控制設(shè)備，其硬件結(jié)構(gòu)圖如圖2所示
圖2 PLC模塊排列
S7—200可編程控制器是德國西門子公司研制的一種新型可編程控制器。它工作可靠，功能強，存儲容量大，編程方便，輸出端可直接驅(qū)動2A的繼電器或接觸器的線圈，抗干擾能力強。S7-200系列小型PLC（Micro PLC）可應(yīng)用于各種自動化系統(tǒng)。緊湊的結(jié)構(gòu)、低廉的成本、功能強大的指令集使得S7—200 PLC成為各種小型控制任務(wù)理想的解決方案。
（3） 綜合控制平臺搭建方案
在樓宇智能化控制領(lǐng)域，無論是門禁系統(tǒng)、安防系統(tǒng)、消防系統(tǒng)還是照明系統(tǒng)其報警、運行狀態(tài)都是依靠常開、常閉觸點的狀態(tài)改變進行體現(xiàn)的，而PLC控制器的輸入/輸出信號與之完全吻合，可以直接接入，并且PLC的輸入/輸出信號可根據(jù)需求在不同種類的電源間進行任意選擇，適合各種智能樓宇控制系統(tǒng)設(shè)備的通信需求，不需要考慮接口轉(zhuǎn)換問題。MCGS界面可以對PLC設(shè)備進行組態(tài)管理，將PLC輸入/輸出點的狀態(tài)通過動畫界面直觀的反映出來并且可以用鼠標對界面內(nèi)的設(shè)備進行點擊操作，達到對PLC設(shè)備連接的智能樓宇控制設(shè)備的工作狀態(tài)控制。
平臺的具體連接方式采用對每個樓宇智能控制系統(tǒng)設(shè)備與PLC輸入/輸出點之間進行“拉手”連接。示意圖如下：
圖3 控制平臺系統(tǒng)構(gòu)成示意圖
三、實訓(xùn)內(nèi)容設(shè)計
本系統(tǒng)可以讓學(xué)生進行由淺及深、由單一到綜合、由規(guī)范到靈活的階段性實訓(xùn)。具體實訓(xùn)過程可以分為以下三個階段。
1.基礎(chǔ)技能強化階段
在本階段需要讓學(xué)生對所學(xué)的樓宇智能系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、組成、安裝、連接調(diào)試、檢修、使用等基礎(chǔ)技能進行熟練，結(jié)合本平臺可在本階段為學(xué)生開展以下實訓(xùn)項目：
（1）門禁系統(tǒng)的裝調(diào)、檢修、使用
（2）安防系統(tǒng)的裝調(diào)、檢修、功能測試、性能設(shè)置
（3）視頻監(jiān)控系統(tǒng)的定位、選型、校準、接口制作、矯線、設(shè)置、操作、管理等實訓(xùn)
（4）消防系統(tǒng)的走線、定位、編碼、聯(lián)動編程、檢修、操作管理等實訓(xùn)
學(xué)生在每項實訓(xùn)任務(wù)完成施工后都可通過系統(tǒng)集中管理平臺對每套系統(tǒng)的運行工作情況進行檢測，直觀的看到自己施工的每個設(shè)備的工作情況，找到問題，反思操作步驟，加深對系統(tǒng)原理的認識。
2.知識擴展階段
在本階段學(xué)生已經(jīng)對各系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)及工作原理有了較深的理解，在此基礎(chǔ)上可以讓學(xué)生對各系統(tǒng)的運行邏輯關(guān)系進行修改，通過對MCGS組態(tài)界面的簡單編程與外部連接線路的簡單修改完成給定任務(wù)要求。
3.綜合應(yīng)用設(shè)計開發(fā)階段
【中圖分類號】G 【文獻標識碼】A
【文章編號】0450-9889（2016）08C-0074-03
隨著當前工業(yè)自動化集成度越來越高，管控一體化技術(shù)在企業(yè)中的應(yīng)用也在不斷擴大，從而推動了組態(tài)軟件控制技術(shù)課程在高職自動化類專業(yè)中的開設(shè)，并將其作為專業(yè)骨干課程，但各高職院校在開設(shè)課程過程中對課程目標、內(nèi)容和要求等方面具有一定差別。筆者根據(jù)多年來組態(tài)軟件控制技術(shù)課程的教學(xué)經(jīng)驗，設(shè)計出廣西職業(yè)技術(shù)學(xué)院自動化類專業(yè)組態(tài)軟件控制技術(shù)課程標準，在此與大家進行探討，共同推動組態(tài)軟件控制技術(shù)課程教學(xué)質(zhì)量的不斷提高。該課程標準展示如下。
一、課程性質(zhì)與定位
組態(tài)軟件控制技術(shù)課程是高職電氣自動化技術(shù)專業(yè)的專業(yè)核心課程，其目標在于培養(yǎng)學(xué)生在電氣工程師崗位上從事電氣設(shè)備和自動化系統(tǒng)集成開發(fā)等方面的職業(yè)能力，達到本專業(yè)獲取中、高級職業(yè)資格證書考證的基本要求，也是技術(shù)技能型人才所必須掌握的基本要素。
在課程設(shè)置上，前導(dǎo)課程有電工電子技術(shù)、單片機原理與接口技術(shù)、PLC控制系統(tǒng)安裝與編程、變頻調(diào)速系統(tǒng)安裝調(diào)試與運行維護等，后續(xù)課程有自動化生產(chǎn)線安裝與調(diào)試等。
二、課程設(shè)計思路
引入自動化儀表與裝置行業(yè)標準，以工程項目和企業(yè)自動化技術(shù)員職業(yè)成長過程所對應(yīng)的典型工作任務(wù)為學(xué)習(xí)內(nèi)容，將職業(yè)素質(zhì)培養(yǎng)融入課程，實施教學(xué)做一體化的過程性評價方法，具體設(shè)計思路如下：
第一，組建以學(xué)院專任教師和企業(yè)專家的課程開發(fā)和實施團隊，分析電氣自動化技術(shù)在專業(yè)職業(yè)崗位的工作任務(wù)，按照一定的邏輯關(guān)系進行排序，對完成任務(wù)應(yīng)具備的知識、能力、素質(zhì)做出較為詳細的描述，形成團隊成員認可、線索清晰、層次分明的工作任務(wù)分析表。
第二，根據(jù)能力復(fù)雜程度，整合典型工作任務(wù)。召開有教學(xué)專家、課程建設(shè)團隊人員參與的課程標準建設(shè)會議，形成課程標準。
第三，引入自動化儀表與裝置行業(yè)標準，校企共同進行課程整體設(shè)計、單元設(shè)計、教學(xué)組織設(shè)計、教學(xué)情景設(shè)計。
第四，以相關(guān)企業(yè)自動化控制系統(tǒng)操作、維護維修等職業(yè)崗位的工作過程為導(dǎo)向，從初級到高級，從簡單到復(fù)雜，設(shè)計反應(yīng)車間監(jiān)控中心控制系統(tǒng)設(shè)計、開關(guān)量組態(tài)工程設(shè)計、模擬量組態(tài)工程設(shè)計、鋁加工組態(tài)控制系統(tǒng)綜合設(shè)計四個學(xué)習(xí)項目，包含簡單工程的建立與運行、南南鋁業(yè)模擬鋁擠壓組態(tài)控制系統(tǒng)綜合設(shè)計等16個情境。
第五，根據(jù)教學(xué)規(guī)律及認知過程，構(gòu)建教學(xué)計劃、考核評價辦法、課程考核標準及題庫、多媒體教學(xué)資源建設(shè)，按照資訊計劃、決策實施、評價反饋等步驟組織教學(xué)。
三、課程目標
（一）總體目標
通過組態(tài)軟件控制技術(shù)課程學(xué)習(xí)，學(xué)生掌握組態(tài)軟件控制技術(shù)的理論知識、操作技能，并具備工業(yè)自控系統(tǒng)組態(tài)、控制軟件編程、參數(shù)設(shè)置調(diào)整能力，為從事電氣工程師等工作崗位打下基礎(chǔ)，并注重職業(yè)素養(yǎng)和誠信教育，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。
（二）具體目標
1.知識目標。（1）掌握課程中組態(tài)控制技術(shù)中常用的基本術(shù)語、定義、概念和規(guī)律，在今后工作中應(yīng)能較熟練地應(yīng)用這些概念和術(shù)語；（2）掌握組態(tài)控制技術(shù)組態(tài)方法，通過工程實例，學(xué)會制作組態(tài)相關(guān)工程；（3）對組態(tài)控制技術(shù)的發(fā)展趨勢有所了解。
2.能力目標。（1）具備組態(tài)軟件編程的基本能力；（2）具備組態(tài)軟件與開關(guān)量設(shè)備、模擬量等設(shè)備的聯(lián)機調(diào)試能力；（3）具有較強的典型自控系統(tǒng)設(shè)計能力；（4）能完成組態(tài)控制系統(tǒng)綜合設(shè)計。
3.素質(zhì)目標。（1）具備自我管理、團隊精神、交往能力；（2）誠實守信，具有完成任務(wù)和解決問題的能力；（3）具備創(chuàng)新能力和自我學(xué)習(xí)能力；（4）具有吃苦精神和責(zé)任心，勇于承擔(dān)責(zé)任，具備良好的溝通能力。
四、課程內(nèi)容與要求
組態(tài)軟件控制技術(shù)課程的項目、學(xué)習(xí)情境、要求以及對應(yīng)的學(xué)時數(shù)，如表1所示。
五、課程實施的建議
（一）教學(xué)方法
針對不同的學(xué)習(xí)情境，選用不同特點的教學(xué)方法，主要教學(xué)方法如表2所示。
（二）教學(xué)評價
課程考核與評價采取筆試、口試、實操、作業(yè)展示、項目總結(jié)等多種方式，學(xué)生自評、小組評分、教師評分相結(jié)合，過程考核與結(jié)果考核相結(jié)合，注重能力和過程考核，過程考核占總成績60%，結(jié)果考核占總成績40%，如表3所示。
（三）師資條件
組成一支職稱結(jié)構(gòu)、學(xué)歷結(jié)構(gòu)、年齡結(jié)構(gòu)、專兼比例合理的課程教學(xué)“雙師”結(jié)構(gòu)師資隊伍。主講教師由校內(nèi)專任教師擔(dān)任，應(yīng)具有碩士以上學(xué)歷或中級以上職稱，能綜合運用行動導(dǎo)向教學(xué)法，能較好掌握計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等新知識新技能，并具有相關(guān)職業(yè)資格技能證書，動手能力強；輔助教師由企業(yè)兼職教師擔(dān)任，應(yīng)具有較強的專業(yè)技術(shù)技能，具有較豐富的企業(yè)一線工作經(jīng)驗，具有高級工以上職業(yè)資格證書。
（四）教學(xué)條件
1.教學(xué)場地條件。教學(xué)做一體化教室：要求配備有電腦、組態(tài)王軟件、PLC、板卡、智能儀表等設(shè)備，并且配備多媒體教學(xué)軟件、投影儀和白板，方便開展一體化教學(xué)。
2.實訓(xùn)設(shè)施、儀器配備要求。學(xué)生每人一臺電腦，4人為一個小組，需要配備PLC、板卡、智能儀表等設(shè)備；組態(tài)王6.55網(wǎng)絡(luò)版軟件（50用戶）一套。
（五）其他說明
1.由于組態(tài)軟件控制技術(shù)課程對實踐經(jīng)驗及操作技能要求較高，應(yīng)由專業(yè)技能熟練的骨干教師和企業(yè)技術(shù)人員共同實施，以學(xué)生為主體，教師主導(dǎo)，按照“教、學(xué)、做”一體的方式組織實施。
2.同時組態(tài)軟件控制技術(shù)應(yīng)用性強，應(yīng)重視現(xiàn)場教學(xué)，通過認識企業(yè)生產(chǎn)流程，掌握組態(tài)軟件控制在工業(yè)生產(chǎn)上的應(yīng)用，提高教學(xué)效果。
六、小結(jié)
組態(tài)軟件控制技術(shù)課程標準在自動化類專業(yè)中經(jīng)過多年檢驗，取得了良好的效果，在培養(yǎng)高素質(zhì)技術(shù)技能型人才取得了良好的效果，學(xué)生普遍反映良好。當然，該課程標準也存在一定的問題，比如軟件的更新?lián)Q代和功能提升，教學(xué)方式多元化發(fā)展，需要不斷修改課程標準來適應(yīng)需求，相信通過不斷的努力，將來課程標準會得到逐步完善。
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論文摘要：介紹了西南交通大學(xué)建成的教學(xué)用模擬變電所實訓(xùn)基地的結(jié)構(gòu)、功能、特點、實踐項目。使用表明，該基地具有國內(nèi)領(lǐng)先技術(shù)水平，完善的教學(xué)、培訓(xùn)和科研的綜合功能。由于采用最新的遠程監(jiān)控技術(shù)，該變電所可作為目前鐵路牽引變電所技術(shù)改造的參考。
0引言
西南交通大學(xué)有部分直接服務(wù)于鐵路現(xiàn)代化建設(shè)的專業(yè)，其中“鐵道電氣化”專業(yè)作為教育部、鐵道部的重點特色專業(yè)而一直受到重視。
分布于鐵路沿線的牽引變電所，是電氣化鐵道供電的樞紐。隨著我國電氣化鐵路和城市軌道交通的發(fā)展，變電所綜合自動化技術(shù)水平的不斷提高，對從事牽引變電所設(shè)計、運行、管理等方面的專業(yè)技術(shù)人才的需求數(shù)量增加，同時對其掌握知識的廣度和深度特別是具有較強的實踐動手能力方面提出了更高的要求。因此，在教學(xué)環(huán)節(jié)中，應(yīng)加強學(xué)生理論和實踐相結(jié)合的能力的培養(yǎng)。在教育部“示范性教學(xué)實踐基地”基金支持下，2002年西南交大在峨眉校區(qū)建成一座集教學(xué)、實習(xí)、培訓(xùn)和科研為一體的模擬變電所實訓(xùn)基地。
1模擬變電所簡介
我校模擬變電所分為兩期建成:
I期是與實際變電所相同的開關(guān)控制屏柜和繼電保護屏柜、中央控制盤、交直流電源盤、以及自行設(shè)計的模擬負載電量和故障盤。如圖1所示。
Ⅱ期是模擬一段地方電力網(wǎng)或電氣化鐵路的環(huán)境下，一個調(diào)度中心使用遠動監(jiān)控系統(tǒng)控制的五個變電所，圖2是這五個模擬變電所的一次接線圖。該項目綜合了地方與鐵路、不同主變、不同接線類型的各種變電所，且負載的大小和相位均可調(diào)節(jié)，其中S”模擬變電所采用了WBH-891型電鐵主變微機保護裝置、WKH-891型電鐵饋線微機保護裝置、DQWC-03牽引變電所二次設(shè)備測試系統(tǒng)。
模擬變電所中被監(jiān)控設(shè)備的位置狀態(tài)信號、保護動作信號、預(yù)告信號、事故信號等遙信信號通過電纜與RTU (Remote Terminal Unit遠方終端)的開關(guān)量輸人/輸出模塊相連接，電流、電壓等遙測信號將通過信號變送器柜，輸人RTU的模擬量輸人模塊;控制中心下發(fā)的遙控命令，通過以太網(wǎng)傳輸，實現(xiàn)遙信、遙測、遙控的功能。遠動監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖3所示。RTU是采用施耐德電氣公司的PLC系列中模塊式結(jié)構(gòu)的Momentum，其編程軟件Con-cept是一個基于Microsoft Windows環(huán)境的編程軟件套件，具有很強的設(shè)計性、可擴展性;主站組態(tài)軟件iFix支持工業(yè)標準，具有開放性、可組態(tài)性、兼容性及可開發(fā)性。
為了比較和研究，我系的教師正在進行一系列的科研開發(fā)，其目標是在模擬變電所二次系統(tǒng)中采用測控、保護一體化的分布式控制系統(tǒng)(DCS)實現(xiàn)變電所自動化管理，其結(jié)構(gòu)圖如圖4。
2教學(xué)實踐基地的開發(fā)
1)校內(nèi)學(xué)生及現(xiàn)場工程技術(shù)人員，可對照變電所各種屏柜，提高閱讀二次系統(tǒng)接線圖、安裝施工圖的能力，通過開閉操作、設(shè)置故障等項目的訓(xùn)練，可以培養(yǎng)他們對現(xiàn)場運行中出現(xiàn)的故障的分析和處理能力，包括一次設(shè)備的故障范圍的判斷、二次系統(tǒng)的故障判斷、查找和處理。
2)變電所基本電器及二次接線方面實訓(xùn)項目n個。如斷路器結(jié)構(gòu)、原理;斷路器參數(shù)的測量與調(diào)整;變電所二次接線、電纜的數(shù)字編號法以及“相對標志法”的識別;二次接線盤后安裝圖及實際安裝技術(shù);變壓器控制、保護盤結(jié)構(gòu)、接線、檢測、調(diào)試及整套保護聯(lián)動實驗(包括整定計算);在以上各盤設(shè)置不同故障(可達幾百種)練習(xí)查找及消除故障的方法等。
3)運動系統(tǒng)遙測、遙信信號源接線的校正及采集的遙測量的精度實驗。
4)利用便攜式計算機對遙控設(shè)備進行合、分實驗，讓學(xué)生了解遠動系統(tǒng)是如何驅(qū)動被控設(shè)備動作。
5)利用一般的瀏覽器訪問各RTU中PLC的網(wǎng)頁，實時了解該PLC的運行、通信等狀態(tài)的實驗。
6)上位機各種功能的校核實驗。通過該實驗讓學(xué)生了解調(diào)度員的工作職責(zé)、工作內(nèi)容、iFix軟件的各種功能的使用，從而對遠動系統(tǒng)有更深層的了解。
7)利用組態(tài)軟件Concept對PLC進行配置，使學(xué)生熟練掌握利用Concept按照所用的PLC型號及設(shè)計要求對PLC進行配置;利用Concept對PLC遙控、遙信和遙測功能的編程，使學(xué)生熟練掌握Concept編程方法。
8)自動化組態(tài)軟件iFix系統(tǒng)的安裝，熟悉掌握iFix系統(tǒng)軟件的運行環(huán)境及其安裝過程。
9)通過在iFix系統(tǒng)新增6#模擬變電所的實驗，使學(xué)生了解iFix系統(tǒng)的可組態(tài)性及可擴展性。
10)進行繼電保護單體測試及數(shù)據(jù)管理。
11)進行繼電保護盤上測試及數(shù)據(jù)管理。
12)微機保護裝置的調(diào)試與特性實驗。
3實踐意義
模擬變電所實訓(xùn)基地自1998年投入使用后，至今已連續(xù)培訓(xùn)了五屆畢業(yè)生和一批現(xiàn)場工程技術(shù)人員，經(jīng)總結(jié)，其實踐意義在于:
1)為學(xué)生提供專業(yè)技能訓(xùn)練的條件與場所。能完成供變電工程、繼電保護、變電所二次接線、微機監(jiān)控技術(shù)等幾乎全部專業(yè)課程的大量綜合性實驗，以及電氣設(shè)備的實際操作技能、檢修調(diào)試技術(shù)、查找故障及排除方法的實際訓(xùn)練。而且充分利用學(xué)校具有的學(xué)科優(yōu)勢，以模擬變電所為基地，配合學(xué)生專業(yè)課和專業(yè)基礎(chǔ)課學(xué)習(xí)，開發(fā)如電工理論、電氣裝備、自動化、計算機應(yīng)用、網(wǎng)絡(luò)與通訊等領(lǐng)域的多個應(yīng)用性、研究性實驗;同時由于人員和設(shè)備的集中，能夠按項目組織學(xué)生進行綜合性實訓(xùn)，盡可能使學(xué)生參與以教師為主導(dǎo)的科研活動。
2)對于現(xiàn)場技術(shù)和施工人員，很重要的一點就是要能閱讀二次回路圖紙、熟練地掌握接線、配線工藝，能查找和處理運行故障和設(shè)計缺陷。通過實地培訓(xùn)，能大大的提高他們的讀圖、判斷、查找、處理故障的能力。該基地于2000年為樂山電力股份有限公司培訓(xùn)和考核職工283人，取得良好的效果。
3)目前西南地區(qū)鐵路已完全實現(xiàn)電氣化，全區(qū)擁有牽引變電所200多座，其中大都為上世紀70~80年代所建，技術(shù)水平落后。而我校模擬變電所實訓(xùn)基地的建成，對其技術(shù)改造具有借鑒的意義，在應(yīng)用新技術(shù)、新設(shè)備和進行技術(shù)創(chuàng)新方面起到示范的作用。
一、實驗系統(tǒng)的意義及國內(nèi)外現(xiàn)狀分析
現(xiàn)場總線是一種工業(yè)數(shù)據(jù)總線，它是自動化領(lǐng)域中計算機通信系統(tǒng)最底層的低成本網(wǎng)絡(luò)。相對于傳統(tǒng)的自動化控制系統(tǒng)，現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)（Fieldbus Control System）有以下幾個優(yōu)點：開放式、互操作性、互換性、可集成性；數(shù)字化的信號傳輸；可靠性高、可維護性好；降低系統(tǒng)成本另外，還可以減少廠房面積、節(jié)省投資等等?，F(xiàn)場總線的出現(xiàn)使傳統(tǒng)的自動化系統(tǒng)產(chǎn)生了革命性變革。它改變了傳統(tǒng)的信息交換方式、信號調(diào)制和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，改變了傳統(tǒng)的自動化功能概念和結(jié)構(gòu)形式，也改變了系統(tǒng)的設(shè)計和調(diào)試方式。
據(jù)不完全統(tǒng)計，目前世界上出現(xiàn)過的現(xiàn)場總線約有40多種。經(jīng)過多年的競爭和完善，現(xiàn)在較有生命力的有10多種，并仍處于激烈的市場競爭中。目前主要得到應(yīng)用的一些現(xiàn)場總線包括：FF現(xiàn)場總線、PROFIBUS現(xiàn)場總線、CAN、WorldFIP、Interbus、ControlNet、DeviceNet、CC-Link等。到目前為止，還沒有一種現(xiàn)場總線能覆蓋所有的應(yīng)用面，因此，多種總線并存的局面還可能存在相當長的時間。
其中，PROFIBUS是過程現(xiàn)場總線（Process-Field Bus）的縮寫。1991年，PROFIBUS成為德國國家標準DIN 19245，1996年6月成為歐洲標準EN 10170，1999年加入IEC 61158協(xié)議。PROFIBUS協(xié)議根據(jù)ISO 74898國際標準，以開放系統(tǒng)互連ISO/OSI為參考模型。A3000高級過程控制實驗系統(tǒng)獨創(chuàng)現(xiàn)場系統(tǒng)概念，而不是對象系統(tǒng)?，F(xiàn)場系統(tǒng)包括了實驗對象單元、供電系統(tǒng)、傳感器、執(zhí)行器（包括變頻器及移相調(diào)壓器）、以及半模擬屏，從而組成了一個只需接受外部標準控制信號的完整、獨立的現(xiàn)場環(huán)境。OPC是OLE for Process Control的縮寫（OLE對象鏈接和嵌入式）。它的出現(xiàn)為基于Windows的應(yīng)用程序和現(xiàn)場過程控制應(yīng)用建立了橋梁，是把OLE用于工業(yè)控制領(lǐng)域。OPC規(guī)范提供了兩套標準接口：Custom標準接口，OLE自動化標準接口。通常在系統(tǒng)設(shè)計中采用OLE自動化標準接口。
本課題是結(jié)合A3000實驗裝置并基于現(xiàn)場總線中PROFIBUS-DP協(xié)議的控制系統(tǒng)。通過該設(shè)計，加深對PROFIBUS-DP協(xié)議的理解并掌握其應(yīng)用以及組態(tài)控制的實現(xiàn)。
二、實驗系統(tǒng)的研究目標、研究內(nèi)容和擬解決的關(guān)鍵問題
（一）研究目標
利用現(xiàn)場總線技術(shù)和OPC技術(shù)，實現(xiàn)對過程實驗裝置的控制，開發(fā)出基于PROFIBUS-DP變頻器網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)。利用SIMATIC S7系統(tǒng)中PROFIBUS-DP實現(xiàn)對實驗室的A3000實驗裝置，實現(xiàn)對液位、流量、溫度、壓力的過程控制?；贠PC技術(shù)建立MATLAB與STEP7的通信，實現(xiàn)在MATLAB環(huán)境下對A3000過程實驗裝置進行液位特性測試，編寫PID控制算法進行控制。
（二）研究內(nèi)容
①在掌握PROFIBUS-DP協(xié)議的原理、結(jié)構(gòu)和總線存取控制技術(shù)的基礎(chǔ)上，利用西門子Simatic PCS7和STEP7軟件對變頻器、ET200S輸入輸出模塊進行設(shè)備硬件組態(tài)，實現(xiàn)對A3000過程控制實驗裝置的數(shù)據(jù)采集與基本控制。
②結(jié)合OPC技術(shù)，利用STEP7軟件實現(xiàn)了OPC Server。
③采用組態(tài)王工控軟件，組態(tài)開發(fā)基于PROFIBUS現(xiàn)場總線的A3000過程控制系統(tǒng)，實現(xiàn)對A3000裝置液位、流量、溫度各參數(shù)的單回路、串級和前饋控制方案。
④基于OPC技術(shù)建立MATLAB與STEP7的通信，實現(xiàn)在MATLAB環(huán)境下對A3000過程實驗裝置進行液位特性測試，編寫PID控制算法進行控制。
（三）擬解決的關(guān)鍵問題
1.利用SIMATIC S7系統(tǒng)對PROFIBUS-DP進行組態(tài)，以便確定實驗裝置的信號采集。
2.利用組態(tài)王的OPC功能，組態(tài)王作為OPC Client訪問STEP7軟件提供的OPC Server進行數(shù)據(jù)交換，實現(xiàn)對A3000裝置的控制，包括簡單、串級、均勻、前饋、比值控制。
3.利用MATLAB的OPC功能函數(shù)，編寫M文件，建立與STEP7 OPC Server的連接，進行數(shù)據(jù)通信，實現(xiàn)A3000裝置的簡單PID控制。
三、課題的研究方法、設(shè)計及試驗方案，可行性分析
（一）研究方法、設(shè)計及試驗方案
調(diào)研國內(nèi)外相關(guān)資料，研制一套綜合A3000過程控制實驗裝置并基于PROFIBUS-DP的變頻器網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)；
利用SIMATIC S7系統(tǒng)對PROFIBUS-DP進行組態(tài)，將實驗裝置的信號采集上來，實現(xiàn)對液位、流量、溫度、壓力等參數(shù)的控制，提供OPC SERVER；
利用組態(tài)王軟件組態(tài)出實驗裝置的流程圖，研究組態(tài)出液位、流量、溫度、壓力控制方案，實現(xiàn)對A3000過程控制實驗裝置的常規(guī)控制組態(tài)，包括簡單、串級、均勻、前饋、比值控制。
（二）課題可行性分析
目前，在自動控制系統(tǒng)研究和開發(fā)中，很多采用Simatic STEP7軟件對PROFIBUS-DP現(xiàn)場總線設(shè)備進行組態(tài)，并提供出OPC數(shù)據(jù)服務(wù)器，具有OPC功能的組態(tài)王和MATLAB軟件都可以對其進行數(shù)據(jù)訪問，本次設(shè)計也采用此設(shè)計理念，設(shè)計中，運用組態(tài)王的OPC功能，以A3000裝置為對象，完成單回路的簡單PID控制和串級、前饋-反饋等復(fù)雜控制，還在MATLAB環(huán)境下編寫的PID算法控制對象，如果被控對象比較簡單，控制效果會良好，如果對象比較復(fù)雜效果將會變差，這主要是控制算法的優(yōu)化和檢測值中干擾成分的處理。在此設(shè)計中將實時數(shù)據(jù)采集到MATLAB中進行處理，就可以實現(xiàn)預(yù)測控制和系統(tǒng)辨識等分析研究。
四、總結(jié)與展望
形成一整套以PROFIBUS-DP為基礎(chǔ)的實驗室A3000實驗裝置，以實現(xiàn)對液位、流量、溫度、壓力的過程控制。
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中圖分類號：G712 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）48-0261-02
近年來，隨著經(jīng)濟的發(fā)展，市場結(jié)構(gòu)、勞動組織方式以及對人才的要求都發(fā)生了巨大的變革，現(xiàn)代職業(yè)勞動出現(xiàn)了三大跨越。這種變化要求勞動者掌握從傳統(tǒng)意義上來看屬于不同崗位、甚至多種職業(yè)的技能和知識的能力。因此，近20年來，許多國家根據(jù)社會發(fā)展的形勢，創(chuàng)造開發(fā)了一些適應(yīng)社會、技術(shù)和生產(chǎn)發(fā)展要求的新的職業(yè)教學(xué)方法和教學(xué)模式，其中以培養(yǎng)關(guān)鍵能力為核心的“行動導(dǎo)向型”教學(xué)模式最被廣泛推廣。它使高等職業(yè)教育進入一種新的概念與模式下運作，對世界高等職業(yè)教育與培訓(xùn)事業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生了極為深刻而廣泛的影響。行動導(dǎo)向型教學(xué)法是德國文教部長聯(lián)席會議在1999年制定《框架教學(xué)計劃》所決定的一種新型的職業(yè)培訓(xùn)教學(xué)課程體系和先進的職業(yè)技術(shù)培訓(xùn)教學(xué)法。在行動導(dǎo)向的教學(xué)過程中，學(xué)生是學(xué)習(xí)過程的中心，教師是學(xué)習(xí)過程的組織者與協(xié)調(diào)人，以任務(wù)驅(qū)動，遵循“資訊（信息采集）、決策、計劃、實施、檢查、評估”這一完整的行動過程序列，在教學(xué)中，教師與學(xué)生互動，讓學(xué)生通過獨立地獲取信息、制定計劃、實施計劃、評估計劃，在自己“動手”的實踐活動中，掌握專業(yè)知識，習(xí)得職業(yè)技能。教材是體現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方式的載體，是把教育思想、觀念、宗旨等轉(zhuǎn)變?yōu)榫唧w教育現(xiàn)實的中介，是教學(xué)改革成果的結(jié)晶，也是教育教學(xué)改革的一個重要方面，是實現(xiàn)培養(yǎng)目標的重要工具。它對于穩(wěn)定教學(xué)秩序、提高教學(xué)質(zhì)量、深化課程內(nèi)容體系改革、推動高職教育的發(fā)展具有重要意義。為此，中國電力教育協(xié)會聯(lián)合國家電網(wǎng)公司人力資源部，在全國各電力高職高專院校和中國電力出版社共同參與下，組織編制了《全國電力高職高?！笆濉苯滩囊?guī)劃》。本次規(guī)劃教材以《關(guān)于全面提高高等職業(yè)教育教學(xué)質(zhì)量的若干意見》為指導(dǎo)，主要采用行動導(dǎo)向編寫方式，根據(jù)高等職業(yè)教育人才培養(yǎng)目標和電力行業(yè)人才需求，按照“項目導(dǎo)向、任務(wù)驅(qū)動、理實一體、突出特色”的原則，以崗位分析為基礎(chǔ)，以課程標準為依據(jù)，充分體現(xiàn)高等職業(yè)教育教學(xué)規(guī)律?！斗稚⒖刂葡到y(tǒng)組態(tài)與檢修維護》教材便是其中的一部，作為該教材的主編，筆者在這里將教材的編寫過程做一回顧，談?wù)劷滩木帉懼械囊恍w會與認識。
一、資訊準備
為保證教材具有通用性、先進性，我們利用現(xiàn)代便利的通訊、交通工具和網(wǎng)絡(luò)同相關(guān)人員進行信息交流，并從網(wǎng)上查閱大量相關(guān)信息，對相關(guān)電力職業(yè)院校和相關(guān)企業(yè)進行了廣泛調(diào)研。
1.深入發(fā)電企業(yè)搜集本課程對應(yīng)崗位的新技術(shù)、新設(shè)備、新工藝及工作任務(wù)的規(guī)范、標準、職業(yè)素養(yǎng)要求等。20世紀80年代末和90年代初，分散控制系統(tǒng)（DCS）開始用于我國火電廠單元機組的控制中，歷經(jīng)二十多年的發(fā)展，其應(yīng)用技術(shù)日臻成熟，在火電廠中已得到廣泛應(yīng)用。DCS作為多種技術(shù)的融合體，大量電子設(shè)備高速地傳輸、轉(zhuǎn)換和處理各種信號，成為企業(yè)控制和管理領(lǐng)域最重要的綜合控制系統(tǒng)，發(fā)揮著無法替代的作用。
2.了解相關(guān)電力高職高專院校的教學(xué)改革情況，吸取和借鑒其他院校改革的成功經(jīng)驗和優(yōu)秀案例及項目，研討課程標準。
3.了解相關(guān)電力院校的實訓(xùn)條件、所用設(shè)備，以便在項目或任務(wù)或案例選取時有所兼顧。目前，國內(nèi)電廠所用DCS的主要品牌來源于ABB、西門子、艾默生、西屋、日立、FOXBORO等幾家國外大公司，也有國內(nèi)新華控制工程有限公司、國電智深、魯能集團和利時等幾家公司的產(chǎn)品；相關(guān)電力高職高專院校DCS實訓(xùn)設(shè)備主要配備有新華控制工程有限公司、魯能集團、和利時、艾默生等幾家公司的產(chǎn)品。
4.認真學(xué)習(xí)研究行動導(dǎo)向的教學(xué)模式，總結(jié)教育教學(xué)的實踐經(jīng)驗。
二、課程標準及教材內(nèi)容的決策
1.經(jīng)過電話、郵件、會議等多種聯(lián)系方式，多次探討，最終確定《分散控制系統(tǒng)組態(tài)與檢修維護》課程標準。
2.我們既考慮教材的通用與先進性，又兼顧到可操作及實用性，最終決定在《分散控制系統(tǒng)組態(tài)與檢修維護》教材中以新華控制工程有限公司、魯能集團、艾默生等幾家公司的產(chǎn)品為案例，展開基于工作過程的行動導(dǎo)向型教學(xué)，同時注意舉一反三能力的培養(yǎng)。
3.該教材根據(jù)高等職業(yè)教育人才培養(yǎng)目標和電力行業(yè)人才需求，按照“項目導(dǎo)向、任務(wù)驅(qū)動、理實一體、突出特色”的原則，以崗位分析為基礎(chǔ)，以實現(xiàn)具體控制任務(wù)為目標，遵循學(xué)生認知規(guī)律和職業(yè)成長規(guī)律，按照生產(chǎn)過程具體任務(wù)的實施過程進行編寫。
教材內(nèi)容突出能力培養(yǎng)為核心的教學(xué)理念，引入國家標準、行業(yè)標準和職業(yè)規(guī)范，基于學(xué)生認知規(guī)律，體現(xiàn)出任務(wù)驅(qū)動的特征。目前，各高校分散控制系統(tǒng)實訓(xùn)室普遍配置有容納一個班的學(xué)生的計算機以太網(wǎng)（工程師兼操作員站）、過程控制站、模擬控制對象（配有由水箱、電加熱爐），通過模擬控制對象可以實現(xiàn)對學(xué)生有關(guān)控制系統(tǒng)的設(shè)計、計算、分析、接線、投運等綜合能力的培養(yǎng)。本教材在內(nèi)容編排上首先引導(dǎo)學(xué)生實現(xiàn)對DCS設(shè)備的基本認知，然后指導(dǎo)學(xué)生用DCS實現(xiàn)對模擬對象的水箱液位、加熱爐溫度控制任務(wù)的組態(tài)設(shè)計，再進一步完成火電廠典型控制系統(tǒng)的DCS組態(tài)設(shè)計，進而了解DCS在電廠中的整體應(yīng)用設(shè)計，最后實現(xiàn)對整套DCS設(shè)備的檢修與維護。
三、教材大綱的編寫
我們通過科學(xué)合理地設(shè)計項目及任務(wù)，實現(xiàn)DCS的基本認知、DCS組態(tài)及維護操作、常用工具的使用和電力企業(yè)相關(guān)標準規(guī)范四部分主要內(nèi)容的學(xué)習(xí)訓(xùn)練。本教材確立5個教學(xué)項目及相應(yīng)的教學(xué)任務(wù)，由教學(xué)經(jīng)驗豐富的來自不同學(xué)校的5名教師與發(fā)電企業(yè)4位專家共同編寫。
教材編寫過程中充分考慮各種DCS的通用性，既要寫出各系統(tǒng)的特色，又要站在各校角度統(tǒng)籌考慮問題，并注意可操作性。整本教材分為兩大教學(xué)情境，教學(xué)情境中分為五個項目（參見教材大綱結(jié)構(gòu)圖）。
每個項目說明【項目描述】、【項目目標】、【實施計劃】；在任務(wù)中分為【教學(xué)目標】、【任務(wù)描述】、【知識導(dǎo)航】、【任務(wù)實施】、【相關(guān)知識】等模塊。任務(wù)是學(xué)習(xí)型工作任務(wù)，來源于生產(chǎn)實際的簡化和提煉；任務(wù)中明確承載教學(xué)目標、理論知識與操作技能并重。學(xué)習(xí)情境一：DCS組態(tài)部分，項目一是通用性內(nèi)容，項目二中的【知識導(dǎo)航】是通用性基礎(chǔ)知識，【相關(guān)知識】體現(xiàn)DCS個性；因而項目三中的【知識導(dǎo)航】予以省略，項目四中也有相應(yīng)部分省略。學(xué)習(xí)情境二：DCS檢修維護部分，【知識導(dǎo)航】體現(xiàn)基本概念及理論；【任務(wù)實施】強調(diào)檢修維護過程；【知識拓展】體現(xiàn)電力企業(yè)相關(guān)標準規(guī)范。
四、編寫過程中注意的主要問題
1.在教材的編寫過程中，始終注意“系統(tǒng)的應(yīng)用知識和持續(xù)發(fā)展的能力”的培養(yǎng)，以各自專業(yè)學(xué)生必須具備的崗位職業(yè)能力為依據(jù)，以實現(xiàn)具體控制任務(wù)為目標，遵循學(xué)生認知規(guī)律和職業(yè)成長規(guī)律，按照生產(chǎn)過程具體任務(wù)的實施過程進行編寫，將專業(yè)知識有機地結(jié)合起來，構(gòu)建完整的教材體系；注重有關(guān)內(nèi)容的相互滲透和融合以及與專業(yè)基礎(chǔ)課之間的銜接，從而使本教材具有較強的系統(tǒng)性、完整性，使教材真正服務(wù)于“生產(chǎn)、管理第一線的高端技能型專門人才”的培養(yǎng)。
2.技能培養(yǎng)強調(diào)方法能力、社會能力、專業(yè)能力三個方面。方法能力是指具備從事執(zhí)業(yè)活動所需要的工作方法及學(xué)習(xí)方法，學(xué)會學(xué)習(xí)，學(xué)會工作（制定計劃、確定思路、評估結(jié)果等方式），以養(yǎng)成科學(xué)的思維、工作、學(xué)習(xí)習(xí)慣。社會能力是指具備從事職業(yè)活動所需要的行為規(guī)范及價值觀念，學(xué)會相處、學(xué)會做人（與人相處合作能力、交流能力、約束能力等），以養(yǎng)成高尚的道德品質(zhì)。專業(yè)能力強調(diào)具備從事“DCS組態(tài)及檢修維護”的專門技能以及專業(yè)知識，能有目的地依據(jù)事實，并按照一種方法獨立完成任務(wù)，解決問題，并評價結(jié)果的能力（工作方式方法、對勞動材料、工藝工具的認識使用等），以培養(yǎng)賴以生存的本領(lǐng)。
3.突出電力行業(yè)特色，充分分析電力高素質(zhì)技能人才的工作性質(zhì)和工作特點，緊跟行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀并具有一定的前瞻性，防止教材成為設(shè)備或工作過程的使用說明書，防止教材成為工作流程的敘述、操作步驟的羅列。
4.充分考慮各院校實踐教學(xué)條件差異和行業(yè)發(fā)展中的地域差異，解決好教材通用性問題?，F(xiàn)代高職教育已經(jīng)開始把以教師為主體的傳統(tǒng)觀念轉(zhuǎn)變?yōu)橐詫W(xué)生為主體的現(xiàn)代教育觀念；把重理論、輕實踐轉(zhuǎn)變?yōu)槔碚撆c實踐并重；把以知識傳授為主線轉(zhuǎn)變?yōu)橐阅芰ε囵B(yǎng)為主線。教材建設(shè)也應(yīng)強調(diào)學(xué)生創(chuàng)造能力、創(chuàng)新精神和解決實際問題的能力培養(yǎng)，并不斷把教學(xué)改革的有效成果、先進方法、新穎內(nèi)容在教材中反映出來，從而進一步促進教學(xué)改革的深化。
一、基于企業(yè)需求的《PLC與變頻器技能實訓(xùn)》教學(xué)設(shè)計的必要性
以企業(yè)需求的視角去審視《PLC與變頻器技能實訓(xùn)》教學(xué)設(shè)計，實際上是職業(yè)教育的具體體現(xiàn)，其要求能夠?qū)崿F(xiàn)教育實訓(xùn)與企業(yè)生產(chǎn)需求之間的融合，保證學(xué)生學(xué)習(xí)到的技術(shù)都是可以被運用到實踐生產(chǎn)中去的。之所以會倡導(dǎo)基于企業(yè)需求，去實現(xiàn)《PLC與變頻器技能實訓(xùn)》教學(xué)設(shè)計，是存在多方面的原因的：其一，考量企業(yè)需求，實現(xiàn)現(xiàn)有實訓(xùn)課程體系的改造，可以使得知識學(xué)習(xí)與技能訓(xùn)練更加貼近產(chǎn)業(yè)，企業(yè)和崗位需求，這對于促進實訓(xùn)教育質(zhì)量和效益提升來講，是至關(guān)重要的；其二，在實訓(xùn)課程教學(xué)的時候，將企業(yè)的需求納入其中，可以更加明確職業(yè)教育的目的性，從而使得教育目標得以實現(xiàn)，培養(yǎng)出符合社會需求的技術(shù)型人才；其三，實現(xiàn)課程體系的企業(yè)需求改革，可以使得學(xué)生切實的感受到技術(shù)的實踐性和操作性，進而使得學(xué)生以更大的熱情參與到實訓(xùn)課程中去，這對于實現(xiàn)學(xué)生全面素質(zhì)提升來講，是很有意義的。
二、基于企業(yè)需求的《PLC與變頻器技能實訓(xùn)》教學(xué)設(shè)計策略
1.當前PLC與變頻器技能實訓(xùn)教學(xué)現(xiàn)狀
通過對于當前PLC與變頻器技能實訓(xùn)教學(xué)情況的調(diào)查來看，其依然存在很多的缺陷和不足，具體來講，主要可以將其歸納總結(jié)為以下幾個方面：其一，實訓(xùn)教學(xué)過程中學(xué)生連基本的程序指令都難以理解，更難以切實的使用到實際的編程中去，自然難以保證實訓(xùn)課程的教學(xué)進度，而教學(xué)教師忽視了對于學(xué)生實際情況的考量；其二，程序調(diào)試和運行操作經(jīng)驗不足，對應(yīng)的設(shè)備缺乏，難以保證學(xué)生有充足的時間去開展研究和實踐；其三，課程體系內(nèi)容針對性不強，并沒有將當前企業(yè)的需求考量進去，實訓(xùn)設(shè)計的目標不明確，不利于學(xué)生實踐操作能力的提升。如果上述提及到的實訓(xùn)教學(xué)問題長期存在，勢必會給予PLC與變頻器技能實訓(xùn)教學(xué)質(zhì)量的提升造成極大的負面影響。
2.基于企業(yè)需求的《PLC與變頻器技能實訓(xùn)》教學(xué)設(shè)計策略
基于企業(yè)需求的《PLC與變頻器技能實訓(xùn)》教學(xué)設(shè)計，將成為該課程教學(xué)改革的重要契機，并且使得校企之間的聯(lián)系更加密切，對于促進實踐性人才的培養(yǎng)來講，起著越來越重要的作用。為此，筆者認為我們需要積極地從以下幾個角度入手：
（1）項目驅(qū)動教學(xué)法
針對于當前教學(xué)過程中很多學(xué)生對于基本概念難以理解，從而影響到運用指令去進行編程的問題，可以積極將項目驅(qū)動教學(xué)法運用到實際的教學(xué)中去。簡單來講，就是將教學(xué)大綱中規(guī)定的若干教學(xué)內(nèi)容轉(zhuǎn)化為教學(xué)項目，以實際的教學(xué)案例為背景，引導(dǎo)學(xué)生去慢慢理解各個指令的意義，進而循序漸進的進入到實際的教學(xué)任務(wù)中去，實現(xiàn)在做中學(xué)，在學(xué)中做。以搶答器控制為例，其項目可以分解為以下幾個部分：其一，定時器指令和優(yōu)先程序；其二，啟動和自鎖程序的設(shè)計；其三，設(shè)計4人優(yōu)先搶答程序；其四，數(shù)碼管數(shù)字顯示程序設(shè)計；其五，搶答器聲音程序設(shè)計；其六，搶答器項目的綜合調(diào)試和運行。
（2）仿真軟件教學(xué)法
PLC與變頻器技能實訓(xùn)的關(guān)鍵性步驟在于程序的反復(fù)調(diào)試和運行，如果沒有長時間的調(diào)試和運行經(jīng)驗的話，學(xué)生對于程序的操作往往還停留在理論的狀態(tài)，是難以有效找到自身程序編寫存在的缺陷和不足的，進而就會影響實踐操作能力的提升，這就使得實訓(xùn)教學(xué)質(zhì)量大打折扣。造成這種情況的原因之一就在于對應(yīng)的設(shè)備不足，難以保證每一位學(xué)生都可以切實地使用對應(yīng)的設(shè)備去進行操作。為了能夠解決這樣的問題，可以嘗試以仿真軟件來模擬程序，一般情況下倡導(dǎo)使用2.1版本的軟件，其操作界面更加人性化，與企業(yè)生產(chǎn)過程中使用的情況比較類似，處于這樣的模擬環(huán)境下，可以很好地幫助學(xué)生去更好地了解PLC和變頻器相關(guān)的知識，并且實現(xiàn)了實踐操作能力的提升。當然，在部分仿真軟件難以達到教學(xué)效果的時候，還可以將遠程監(jiān)控技術(shù)使用其中，以保證實際模擬教學(xué)環(huán)境的營造。
（3）分組合作教學(xué)法
一般情況下，在學(xué)生完成相應(yīng)數(shù)量實踐項目之后，會開展一定時期的PLC和變頻器的綜合訓(xùn)練，主要是以物料傳統(tǒng)分連系統(tǒng)的安裝和調(diào)試，實現(xiàn)將理論向?qū)嵺`生產(chǎn)中的轉(zhuǎn)化。為了能夠與企業(yè)實際生產(chǎn)需求保持一致，一般會以小組合作的方式來分配每個學(xué)生的工作任務(wù)，在做好充足的準備工作的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)任務(wù)的劃分；在此基礎(chǔ)上教師給予學(xué)生對應(yīng)的引導(dǎo)和啟發(fā)，并且以進行通電調(diào)試的方式實現(xiàn)檢查，要求小組的各個成員都參與進去，以培養(yǎng)其團隊合作晉升和解決問題能力。其實在實際企業(yè)生產(chǎn)的過程中，也是會以分組的方式，并且形成相互監(jiān)督的機制，以保證實際操作能力的全面提升。由此可見，分組合作教學(xué)法的確可以在實際PLC和變頻器的課程設(shè)計中發(fā)揮著積極的作用。
三、結(jié)束語
綜上所述，基于企業(yè)需求去實現(xiàn)PLC和變頻器技能實訓(xùn)課程體系的重構(gòu)，不僅僅可以改變傳統(tǒng)課程教學(xué)存在的各種缺陷和不足，還可以使職業(yè)教育朝著高質(zhì)量的方向發(fā)展和進步。無數(shù)的教學(xué)實踐表明，以這樣的課程體系去開展教學(xué)工作，并且由此培養(yǎng)出來的技術(shù)人才，其往往更加能夠適應(yīng)社會生產(chǎn)需求，能夠在很短的時間內(nèi)參與到對應(yīng)的工作崗位上，而這就是職業(yè)教育一直追求的目標。
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一、用戶對火電機組仿真機功能的需求
1. 火電機組仿真機的用途
大型火電機組仿真機一般作為訓(xùn)練學(xué)生熟練正確地掌握機組設(shè)備在各種條件下的啟、停和正常運行中的監(jiān)視操作技術(shù)；訓(xùn)練學(xué)生正確判斷和處理故障、事故的應(yīng)變能力；對學(xué)生上崗前進行實際操作能力和分析判斷能力的考核；供機組在各種工況運行中分析和改進操作方式、提高安全經(jīng)濟運行能力、為制定反事故措施提供驗證環(huán)境；訓(xùn)練學(xué)生進行機組控制系統(tǒng)整定及試驗驗證等。
2. 用戶對火電機組仿真機的一般要求
大型火電機組仿真機是對機組的爐、機、電、網(wǎng)控及熱控系統(tǒng)實現(xiàn)全范圍、全過程仿真。以被仿機組控制室內(nèi)所有的監(jiān)視、操作、控制為主，輔助以機組在啟停和故障處理中需要在集控室外進行的就地操作，同時包括化學(xué)水處理、除灰除渣等輔助控制系統(tǒng)等。
仿真模型全部以物理過程為基礎(chǔ)，建立完整、嚴格、精確的物理過程模型，能連續(xù)、實時、良好的反映系統(tǒng)動、靜態(tài)過程，具有較高的動、靜態(tài)精確度，對運行人員全部操作（包括控制盤、操作員站及就地操作員臺上的操作）無論是正確的還是錯誤的，其反映都應(yīng)和實際電廠一致。仿真機應(yīng)能仿真電站機組運行中的異常和故障工況，產(chǎn)生的物理現(xiàn)象應(yīng)當和被仿機組反映一致。對于各種故障或事故，學(xué)員可在盤上或操作員站上進行操作處理，如果處理合理，故障或事故應(yīng)逐漸消除，如處理不當，模擬出事故擴大后的現(xiàn)象應(yīng)與參考機組反映一樣。
3. 用戶對火電機組仿真機培訓(xùn)功能的要求
教練員臺是仿真機培訓(xùn)控制中心，教練員通過顯示器畫面、鍵盤、鼠標等控制仿真機的啟動、停止和工況的變化。教練員臺一般要求能方便、靈活地監(jiān)視學(xué)員的操作和活動，能對不同水平的學(xué)員選擇和組合培訓(xùn)項目，實現(xiàn)仿真模型的啟動/停止、運行/凍結(jié)、快速與慢速、回退/重演功能、故障加入、邊界參數(shù)修改、變量監(jiān)視等功能。
4.現(xiàn)代仿真機不能很好滿足用戶的需求
（1）關(guān)于學(xué)員成績評定的需求。學(xué)員成績評定功能是在對學(xué)員進行仿真培訓(xùn)時，通過軟件對學(xué)員操作、參數(shù)、運行工況形成操作記錄存檔，通過軟件分析得出客觀評價，為教練員主觀評分提供必要和有效的參考。教練員要求該功能能方便地預(yù)設(shè)評分方案，即預(yù)先編制仿真機培訓(xùn)課程（如培訓(xùn)課目、初始狀態(tài)選擇、故障選擇等練習(xí)內(nèi)容），在仿真機實現(xiàn)按步練習(xí)，實現(xiàn)自動評價學(xué)員操作，指出操作錯誤及誤差，進行成績評定和客觀評分。
近年來，仿真機研發(fā)單位對學(xué)員成績評定功能作了許多的研究和探索，但從用戶使用的情況來看，都不是特別理想，不同程度地存在這樣那樣的問題。分析原因，主要是由于仿真機開發(fā)研制單位和仿真機用戶在這一領(lǐng)域的合作上配合不夠緊密。該功能在開發(fā)時需要大量的現(xiàn)場數(shù)據(jù)和豐富的運行經(jīng)驗，根據(jù)儀表參數(shù)和運行操作的重要程度，進行大量的設(shè)計和反復(fù)的調(diào)試工作，而仿真機研究和開發(fā)單位在這一方面的力量和經(jīng)驗需要加強，仿真機用戶方也需要在理解開發(fā)思路后給予研發(fā)單位更多的配合和支持。
（2）關(guān)于網(wǎng)絡(luò)通訊的需求。仿真機系統(tǒng)與電廠信息管理系統(tǒng)SIS網(wǎng)絡(luò)進行通訊，能訪問實際電廠SIS系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的相關(guān)內(nèi)容，采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)作為仿真機系統(tǒng)的初始工況點，進行仿真機靜態(tài)和動態(tài)的數(shù)學(xué)模型校核，驗證仿真模型與實際機組工況吻合程度。利用事故前后的現(xiàn)場數(shù)據(jù)，例如發(fā)生MFT、重要輔機跳閘或重要參數(shù)越限時，在仿真機上進行事故重演分析。通過互聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)遠方控制和遠程培訓(xùn)功能。在保證系統(tǒng)安全的前提下，工程師/教練員可以通過互聯(lián)網(wǎng)登陸工程師/教練員臺，并通過一定手段直接控制和接管工程師/教練員臺，其效果如同在仿真機上指導(dǎo)一樣。被培訓(xùn)人員可以通過互聯(lián)網(wǎng)登陸操作員臺，并通過一定手段接受培訓(xùn)，其效果如同被培訓(xùn)人員在仿真機上操作一樣。
（3）關(guān)于控制系統(tǒng)學(xué)習(xí)的需求。對實際機組控制系統(tǒng)的組態(tài)文本能完整地轉(zhuǎn)換為仿真控制模型。現(xiàn)場操作員站畫面和控制系統(tǒng)組態(tài)修改后，相應(yīng)仿真模型即能自動更新。由于控制系統(tǒng)在電站安全運行中的作用重要性，仿真機控制系統(tǒng)要能進行學(xué)員在維護控制系統(tǒng)方面的培訓(xùn)，可以進行控制系統(tǒng)的組態(tài)、控制模塊參數(shù)的修改；能進行不同運行工況下的調(diào)節(jié)系統(tǒng)的動態(tài)試驗；模擬或設(shè)置現(xiàn)場熱控設(shè)備、控制回路、控制邏輯等各種故障，熱控人員處理的措施和效果應(yīng)與真實機組一致。
（4）關(guān)于專家系統(tǒng)的需求。仿真機自教育專家系統(tǒng)可以使學(xué)員在沒有教練員連續(xù)監(jiān)控的情況下，在仿真機上進行培訓(xùn)。仿真機系統(tǒng)通過人工智能技術(shù)掌握教練員的決策，激活可執(zhí)行程序，仿真機將在專家系統(tǒng)指令下進行培訓(xùn)?？梢赃M行如下一些功能：裝載仿真模型和它的初始條件；自動培訓(xùn)水平分級；自動提示；自動記分；自動舉例；自動重復(fù)故障等。該功能在國內(nèi)的研究較少，但已有用戶希望開發(fā)使用。
二、仿真訓(xùn)練與考核辦法的改革背景及實施情況
熱能類專業(yè)電廠熱能動力裝置、火電廠集控運行等是火力力發(fā)電廠的核心專業(yè)，專業(yè)特色突出，但就業(yè)面窄。為保持特色的鮮明性，并增強就業(yè)競爭力，必須提高畢業(yè)生質(zhì)量。加強職業(yè)能力訓(xùn)練，提高畢業(yè)生專業(yè)技能是提高畢業(yè)生質(zhì)量、提高就業(yè)競爭力、增強學(xué)校辦學(xué)實力的重要方面。為對熱能類專業(yè)學(xué)生職業(yè)能力訓(xùn)練與考核體系進行改革，深化雙證書制度，我們做了以下工作。
（一）修訂人才培養(yǎng)方案
1.深化工學(xué)結(jié)合的人才培養(yǎng)模式改革
深化“雙證書”制度，實質(zhì)上也是培養(yǎng)模式改革。根據(jù)電力行業(yè)發(fā)展需求，開展與企業(yè)的多元合作，完善以電力行業(yè)職業(yè)能力標準為指導(dǎo)的在校學(xué)生職業(yè)能力訓(xùn)練與考核體系，實行具有電力行業(yè)特色的“雙證書”制度，打造培養(yǎng)目標崗位化、培養(yǎng)方案“雙證書”化、企業(yè)參與深入化的工學(xué)結(jié)合人才培養(yǎng)模式，構(gòu)建與之相應(yīng)的課程教學(xué)體系，建立完善的教學(xué)質(zhì)量保障體系。
根據(jù)本專業(yè)人才服務(wù)的職業(yè)崗位，以國家汽輪機運行值班員、核能發(fā)電機組操作員、集控運行值班員、汽輪機檢修工、汽輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)檢修工、鍋爐運行值班員、鍋爐檢修工等工種的職業(yè)技能鑒定規(guī)范為參考，進行工作任務(wù)分析，行動領(lǐng)域歸納、學(xué)習(xí)領(lǐng)域轉(zhuǎn)換，也就是基于工作過程構(gòu)建課程體系、制訂課程標準。由學(xué)校教師和企業(yè)專家共同開發(fā)專業(yè)核心課程，突出課程的開放性和職業(yè)定向性，根據(jù)電力新技術(shù)發(fā)展變化和企業(yè)要求及時更新教學(xué)內(nèi)容，企業(yè)與學(xué)校共同參與制訂人才培養(yǎng)方案，教學(xué)日歷和教材編寫工作；由學(xué)校教師和企業(yè)專家共同授課，其中企業(yè)專家重點承擔(dān)實踐性強，與生產(chǎn)聯(lián)系緊密的教學(xué)內(nèi)容部分。使學(xué)生獲得的知識、技能真正滿足職業(yè)崗位的要求推行“雙證書”制度，實現(xiàn)學(xué)歷證書與職業(yè)資格證書的對接。
2.課程體系與教學(xué)內(nèi)容的改革。根據(jù)專業(yè)人才培養(yǎng)目標和學(xué)生的個性發(fā)展要求，基于工作過程開發(fā)構(gòu)建課程體系。
3.教學(xué)模式改革。在專業(yè)核心課程中全面推行項目導(dǎo)向、教學(xué)做一體的教學(xué)模式。以理論與實踐為一體的情境教學(xué)為學(xué)習(xí)單元，形成“學(xué)中做、做中學(xué)”的一體化教學(xué)。課程模塊遵循認知規(guī)律和職業(yè)成長規(guī)律，由基本到核心，而后拓展，從單一操作到綜合訓(xùn)練，圍繞職業(yè)核心能力培養(yǎng)，建立循序漸進、理實一體的教學(xué)模式。與河南電力行業(yè)協(xié)會、大唐洛陽首陽山發(fā)電有限公司等單位合作，將專業(yè)核心課程做成工學(xué)結(jié)合的優(yōu)質(zhì)課程，并進行推廣。
（二）加強實訓(xùn)基地建設(shè)。培養(yǎng)高技能人才一定要讓學(xué)生動手，真刀真槍去實踐，不能搞“紙上談兵”，要有真本事，能動手，具備職業(yè)能力。加強實踐教學(xué)，進行職業(yè)技能訓(xùn)練，必須有能滿足技能訓(xùn)練要求的場所（基地），它是實施雙證書教育的基礎(chǔ)條件。該基地應(yīng)具有能進行多種職業(yè)技能訓(xùn)練的硬件設(shè)備，并有一定先進性。
（三）加強指導(dǎo)教師隊伍建設(shè)。指導(dǎo)教師是實施雙證書教育的關(guān)鍵條件。指導(dǎo)教師應(yīng)是熱愛職業(yè)教育事業(yè)、具有中高級技術(shù)等級實踐技能和專業(yè)理論的雙師型，并具有較豐富的實踐教學(xué)經(jīng)驗和組織管理能力，既能指導(dǎo)學(xué)生技能訓(xùn)練又能對學(xué)生進行職業(yè)道德和全面素質(zhì)教育?；痣姀S運行仿真實訓(xùn)是教學(xué)做一體的教學(xué)模式的主要一環(huán)，相關(guān)專業(yè)課教師有計劃的通過帶仿真實訓(xùn)熟悉本實訓(xùn)環(huán)節(jié)的教學(xué)，部分教師參加相關(guān)培訓(xùn)，取得仿真培訓(xùn)師證書，提高了師資隊伍素質(zhì)和仿真實訓(xùn)環(huán)節(jié)質(zhì)量。
（四）認真組織技能鑒定
2005年積極進行“雙證書”試點工作，已有八年，每年都鼓勵在校學(xué)生參加電力職業(yè)技能鑒定，進行了以下具體工作：
1）積極動員。第四學(xué)期期末就進行技能鑒定報考動員。專門召開了全年級學(xué)生大會進行動員，充分闡述技能鑒定的重大意義，在學(xué)生中掀起報考職業(yè)技能鑒定的熱潮。2005年以來，學(xué)生的報考率均在90%以上。
2）認真指導(dǎo)。學(xué)生報名后，對學(xué)生加強輔導(dǎo)和訓(xùn)練。首先對每個工種實行導(dǎo)師制，指定專人指導(dǎo)和輔導(dǎo)，包括理論考核和操作考核，并將考核結(jié)果納入教師勞動競賽。其次指定參考書目，使學(xué)生考前準備更有針對性；第三指導(dǎo)學(xué)生利用暑假復(fù)習(xí)準備理論考試，秋季開學(xué)后組織摸底考試，根據(jù)不足在進行有針對性的指導(dǎo)；第四是合理安排實訓(xùn)環(huán)節(jié)內(nèi)容及時間，以技能鑒定為導(dǎo)向，讓學(xué)生在課內(nèi)完成大部分準備工作。
3）嚴格考核。在考核過程中，我們積極探索對在校學(xué)生技能鑒定的標準把握，既要保護學(xué)生的積極性，又要保證社會和行業(yè)對我校技能鑒定證書的認可程度。既要按照國家頒布的技能鑒定標準考核，又要根據(jù)在校學(xué)生的實際情況進行微調(diào)。最后我們經(jīng)過反復(fù)研究，統(tǒng)一了思想，認為在校學(xué)生在理論考核中應(yīng)嚴格要求，在操作考核中側(cè)重于對理論和實際相結(jié)合能力的考核，不僅要會操作，更重要的是要理解為什么要這么操作。
4）及時總結(jié)。理論考核和操作考核結(jié)束后，我們及時對第一次大面積組織學(xué)生參加職業(yè)技能鑒定的情況進行了總結(jié)。不僅對考核結(jié)果進行總結(jié)，更重要的是對我們的訓(xùn)練和考核過程進行總結(jié)。每個指導(dǎo)教師都寫出了書面的心得體會、意見和建議等，這些來自一線的意見和建議非常中肯，非常寶貴，我們認真進行了梳理，將逐一落實，完善職業(yè)技能訓(xùn)練與考核體系。
三、“雙證書”制度試行效果
建立了與專業(yè)培養(yǎng)目標相匹配的職業(yè)技能考核鑒定制度，要求學(xué)生全部參加考試，2005年以來技能鑒定通過率達到了90%以上。（一）建設(shè)并完善了職業(yè)技能鑒定基地。2005年以來我校相繼建成了200MW火電仿真機組， 135MW循環(huán)流化床鍋爐機組仿真機，亞臨界300MW火電仿真機組、超臨界600MW火電仿真機組。這給學(xué)生進行仿真實訓(xùn)創(chuàng)造了良好的條件。2005年6月，我校電站仿真實訓(xùn)中心被河南省電力職業(yè)技能鑒定中心批準為電力職業(yè)技能鑒定站，承擔(dān)了鍋爐運行值班員、汽機運行值班員、集控運行值班員等工種的職業(yè)技能鑒定工作，為我校學(xué)生參加電力職業(yè)技能提供了方便和堅實的保障。
（二）培養(yǎng)了一批指導(dǎo)教師隊伍。通過職業(yè)技能訓(xùn)練指導(dǎo)和技能鑒定過程培養(yǎng)了一大批“雙師”素質(zhì)教師，還有計劃地送出培訓(xùn)考證。2005年以來每年都派3～5位教師參加華北電力大學(xué)舉辦的仿真培訓(xùn)指導(dǎo)教師的培訓(xùn)與考核，并全部取得了合格證書，
（三）學(xué)生的職業(yè)技能得到了顯著提升。學(xué)生參加的職業(yè)技能鑒定中的運行工種如鍋爐運行值班員、汽機運行值班員、集控運行值班員等具有綜合性、復(fù)雜性的特點，是各技能鑒定工種中含金量較高的，也是不容易通過的。但學(xué)生經(jīng)過強化訓(xùn)練，通過中級工技能鑒定考核后，專業(yè)技能得到了顯著提升。通過仿真運行環(huán)節(jié)的訓(xùn)練，他們對設(shè)備系統(tǒng)有了更為清晰全面的了解認識，對機組運行特性和運行參數(shù)有了更工程化的認識。這使他們在校學(xué)習(xí)期間就能直接面對工作對象進行訓(xùn)練，縮短了崗前培訓(xùn)時間。在用人單位面試過程中，他們也能成竹在胸，從容不迫，表現(xiàn)出優(yōu)秀的專業(yè)素質(zhì)，給用人留下深刻印象，有利于順利就業(yè)。更重要的是他們先人一步的職業(yè)能力將對他們的職業(yè)生涯產(chǎn)生積極的影響。
“雙證書”制度的推行大大提高了熱能類學(xué)生的職業(yè)技能，有效地促進了就業(yè)，用人單位反映很好。
四、存在的問題及擬采取的改進措施
（一） 存在的問題。1.報考動員組織問題。因技能鑒定是收費考試，學(xué)生中又有一定比例的貧困生，所以全員報考技能鑒定有一定困難，尤其是一次考試不通過者，如再次報考在經(jīng)濟上有壓力。應(yīng)積極想辦法降低考試費用，爭取對在校學(xué)生采取低收費。
2.教學(xué)計劃銜接協(xié)調(diào)問題。因仿真機實習(xí)班級多，都趕在技能鑒定之前完成培訓(xùn)有一定困難，所以有些班級在技能鑒定時還沒受過培訓(xùn)。
3.培訓(xùn)過程中的問題。實際操作時間有限，培訓(xùn)效果達不到技能鑒定要求。
（二）擬采取的改進措施
1.規(guī)范培訓(xùn)內(nèi)容和過程。制定統(tǒng)一規(guī)范的職業(yè)技能培訓(xùn)內(nèi)容，以使各指導(dǎo)教師的培訓(xùn)標準統(tǒng)一，提高培訓(xùn)效果。
作者簡介：孔德彭（1976-），男，河南唐河人，浙江工業(yè)大學(xué)教育科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，講師。（浙江?杭州?310014）孔德輝（1978-），女，河南唐河人，河南省唐河縣祁儀鄉(xiāng)第一初級中學(xué)，中二。（河南?唐河?473413）
中圖分類號：G642.4?????文獻標識碼：A?????文章編號：1007-0079（2012）24-0050-02電氣控制及PLC應(yīng)用課程是電氣控制及自動化專業(yè)的主干課程，其內(nèi)容與工程應(yīng)用緊密結(jié)合，在工業(yè)自動化控制、智能儀器儀表、精密加工、數(shù)控機床以及機電一體化技術(shù)等領(lǐng)域中得到日益廣泛的應(yīng)用。本課程是浙江工業(yè)大學(xué)（我校）電氣工程及自動化教育專業(yè)和機械工程及自動化教育的專業(yè)必修課。通過本課程的學(xué)習(xí)，除了讓學(xué)生學(xué)習(xí)電氣控制和可編程控制器應(yīng)用技術(shù)基本知識外，還以提高學(xué)生的素質(zhì)和全面能力為宗旨。具體教學(xué)要求是熟悉常用低壓電器的結(jié)構(gòu)、工作原理、特性及應(yīng)用，掌握繼電接觸器控制系統(tǒng)基本分析和設(shè)計能力，掌握典型電氣控制電路的分析和設(shè)計方法，掌握可編程控制器的工作原理及結(jié)構(gòu)特點，熟練掌握基本邏輯指令的應(yīng)用，掌握步進順控指令編程方法及應(yīng)用，了解PLC網(wǎng)絡(luò)及通訊基本知識，繼電接觸器控制系統(tǒng)基本分析能力，特別是掌握典型電氣控制電路的分析能力，重點是S7-224/S7-300可編程序控制器的編程技術(shù)、通信模式及調(diào)試技巧。
項目教學(xué)是以項目實施為主線有效組織理論和實踐知識，師生共同實施并完成一個“項目”為主要學(xué)習(xí)方式的教學(xué)活動，[1]是建立在建構(gòu)主義[2]和情景學(xué)習(xí)理論基礎(chǔ)上體現(xiàn)行動導(dǎo)向教育理念的教學(xué)方法，將傳授知識為主的傳統(tǒng)教學(xué)轉(zhuǎn)變?yōu)橐酝瓿身椖?、職業(yè)體驗和解決問題為主的多維互動式的教學(xué)模式，在職業(yè)教育的專業(yè)課程教學(xué)中得到越來越廣泛的應(yīng)用。[3]通過項目實施過程，讓學(xué)生學(xué)習(xí)必要的理論知識及掌握必備的專業(yè)技能，突出知識的學(xué)習(xí)服務(wù)于職業(yè)能力的建構(gòu)。[4]
一、電氣控制及PLC應(yīng)用項目教學(xué)模塊
實施項目教學(xué)，項目的選取要具有典型性、代表性和全面性，[5]以往的教學(xué)選取的項目經(jīng)?；谛№椖縼斫虒W(xué)，僅能說明一個知識點或某個問題，綜合知識無法體現(xiàn)，這樣各知識點之間彼此孤立，章節(jié)的聯(lián)系比較匱乏，彼此的知識點無法連貫，邏輯關(guān)系無法得到梳理，不能對學(xué)生的綜合能力進行鍛煉。然而學(xué)生畢業(yè)后往往面對的是比較綜合的工程項目，而他們的知識結(jié)構(gòu)是孤立的，面對綜合設(shè)計一個項目不知道從何處下手，尤其是既需要分析、設(shè)計又要安裝調(diào)試的復(fù)雜的項目無從下手了。學(xué)生不能立即投入到生產(chǎn)實踐中，無奈還要從頭學(xué)起。
基于以上的問題，在展開項目教學(xué)法實施過程中，選取一個比較綜合典型的真實項目——節(jié)能環(huán)保中水回用水處理廠智能控制系統(tǒng)來進行教學(xué)設(shè)計。參照教學(xué)大綱和緊扣教材內(nèi)容，根據(jù)項目組成設(shè)計以下主要教學(xué)模塊：（1）項目教學(xué)實施前準備工作及模擬招投標介紹；（2）中水回用水廠供配電介紹及用電安全；（3）中水回用水廠的用到的低壓電器設(shè)備教學(xué)及知識點學(xué)習(xí)；（4）提升泵房、反沖濾池、加礬加氯、送水泵房儀器儀表的電氣控制原理圖、元器件布置圖及施工圖紙設(shè)計；（5）提升泵、鼓風(fēng)機、反沖泵、送水泵的不同啟動形式設(shè)計；（6）S7-200（含7個從站）和S7-300（含2個主站）PLC設(shè)計及編程；（7）主站PLC與各從站的Proface-Bus及中控制室的通信實現(xiàn)；（8）主站PLC觸摸屏編程及中控室的主機系統(tǒng)組態(tài)；（9）整個中水回用系統(tǒng)與Intenet通信；（10）項目的竣工及驗收—課程總結(jié)。隨著自動化生產(chǎn)的發(fā)展，該課程涉及到許多新知識、新技術(shù)領(lǐng)域。我們以加強實踐教學(xué)為突破口，以創(chuàng)新為契機，構(gòu)建以項目為載體的理論實踐一體化教學(xué)模式，符合技術(shù)師范本科專業(yè)的培養(yǎng)特點和定位，既要具備工程性，又要具備師范性，通過課程和專業(yè)訓(xùn)練使學(xué)生成為具有“講師”、“工程師”等知識和能力結(jié)構(gòu)的“雙師型”人才。
二、項目教學(xué)設(shè)計
1.項目教學(xué)設(shè)計
（1）選擇合適的配套教材。我們將電氣工程及自動化教育和機械工程及自動化教育的專業(yè)崗位對電氣方面的知識和技能需求為目標，以就業(yè)單位人才需要為基準，結(jié)合技術(shù)師范培養(yǎng)標準選擇教材。以現(xiàn)行主流PLC為參考，以必需、實用知識為主，加強學(xué)生電氣控制技能的培養(yǎng)，教材的內(nèi)容包括常用低壓控制電器、電氣控制線路的基本原則和基本環(huán)節(jié)、可編程控制器基礎(chǔ)、S7-200PLC的系統(tǒng)配置及質(zhì)量系統(tǒng)、SETP7-Micro/WIN32編程軟件、S7-300和S7-400PLC系統(tǒng)配置與編程及通信及網(wǎng)絡(luò)等；[5-6]被選取的項目與教材結(jié)合緊密，涵蓋的知識比較吻合，也是現(xiàn)在自動化行業(yè)及大學(xué)競賽的主流技術(shù)。[7-8]
一、確定培養(yǎng)目標
為了主動適應(yīng)陜西及周邊地區(qū)產(chǎn)業(yè)發(fā)展要求，貫徹“工學(xué)四合”的人才培養(yǎng)模式。由學(xué)院電子系牽頭成立調(diào)研小組以西安國家航空產(chǎn)業(yè)基地為核心，以西安高新開發(fā)區(qū)、西安經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)等國家級開發(fā)區(qū)為重點，對西安及周邊地區(qū)的西安求實公司、西安中英杰等樓宇智能相關(guān)企業(yè)及畢業(yè)生就業(yè)的主要企業(yè)進行調(diào)研。通過問卷、訪談、研討等方法，了解樓宇智能專業(yè)所面向的崗位群及崗位能力需求（表略）。通過對調(diào)研結(jié)果的分析、研討和總結(jié)，進一步確定了我校樓宇智能專業(yè)培養(yǎng)定位為：適應(yīng)企業(yè)需要的樓宇智能系統(tǒng)設(shè)計和操作人員、設(shè)備維護人員、銷售服務(wù)人員、項目管理人員。
二、改變教學(xué)模式
