——以《工业控制网络与总线技术》课程教学过程为例
机电工程学院安娟
《工业控制网络与总线技术》课程是机电一体化技术专业的专业选修课，面向三年级学生开设。教学目标，理论教学目标——使学生掌握数据通信和工业控制网络的基础知识；实践教学目标——使学生能够基于现场总线技术和工业以太网技术设计和组建工业控制网络。
一、学情分析《工业控制网络与总线技术》课程的教学过程分为理论教学和实践教学两部分，其中，理论教学的特点是对先修专业课知识点掌握情况的要求较低，因为这门课程的理论知识点相对比较独立。而实践教学的特点是对先修专业课技能掌握情况的要求非常高，主要是指《可编程控制技术与应用》、《工业组态监控技术》、《自动化生产线安装与调试》这几门专业课。毕业班学生，其专业实操能力和专业学习兴趣已表现出明显差别，大多数学生乐于动手，但缺乏分析与思考能力，结合这门课程的教学特点和学生特点，构建多元教学环境，激发学生学习热情是非常必要和基本的。
二、构建多元理论教学环境《工业控制网络与总线技术》课程的理论知识点包括：数据编码、传输、交换技术，传输介质，媒体访问控制，差错控制技术，计算机网络体系机构，OSI参考模型，TCP/IP参考模型，网络互联设备工作原理，RS通信技术，现场总线PROFIBUS技术，工业以太网技术等。针对这些比较零散和抽象知识点，理论教学过程设计主要基于以下三个原则。
.提倡深度学习
深度学习是一种主动的、批判性的学习方式，实际上基于项目的学习、基于设计的学习，一定程度上也都有深度学习的理念。与深度学习相对应的浅层学习，则是一种被动的、机械式的学习方式，即把信息作为孤立的、不相关的事实来被动接受、简单重复和机械记忆，忽视对知识的深层加工、深度理解及长期保持，更无法实现知识建构、迁移应用及问题解决。
n深度学习注重批判理解；
n深度学习强调信息整合；
n深度学习促进知识建构；
n深度学习面向问题解决；
n深度学习提倡主动终身。
在每一个理论教学环节，教师基于重点知识点，设置几道简答题，然后让学生站在讲台上，拿着麦克风，自信、勇敢地分享自己的答案，如图所示。这些答案一部分是教材上明确给出的，一部分需要根据教材提供的知识信息思考、整理完成。
图学生分享思考题答案
这样的教学环节设计，将教师从枯燥的知识灌输过程中解放出来，让学生参与其中，与此同时还能培养学生分析、思考问题的能力和语言表达能力。
2.激发学习兴趣
通过观看视频，激发学生学习兴趣，帮助学生理解和掌握抽象的通信和网络基础知识，这些视频最短的不足一分钟，最长的十几分钟，有些是单个知识点的应用视频，有些是工业控制网络综合应用视频，如图2所示。
图2教学案例视频
3.严控上课纪律
多元教学环境下，要杜绝部分学生出现“浑水摸鱼”的上课态度，制定严格的上课纪律并贯彻落实非常重要。例如在本课程的教学过程中，严控上课纪律主要包括以下几点：
（）在回答问题环节，随机抽选学生上台，从而保证所有学生在准备阶段都能主动学习理论知识点；
（2）对学生的课堂表现要及时点评和打分，并告知学生这是该课程期末成绩的组成部分，要求学生认真对待；
（3）在观看视频过程中，教师在教室随机走动，防止部分学生玩手机或睡觉，视频结束后设置问答环节，以保证学生观看视频的学习效果。
（4）阶段性进行课程测试；
（5）严格考勤。
三、实践教学过程设计.明确实践意义
工业控制网络在提高生产速度、管理生产过程、合理高效加工以及保证安全生产等工业控制及先进制造领域起到越来越关键的作用。工业控制网络从最初的计算机集成控制系统CCS到集散控制系统DCS，发展到现场总线控制系统。近年来，以太网进入工业控制领域，出现了大量基于以太网的工业控制网络。
《工业控制网络与总线技术》课程的实践教学过程围绕PLC控制网络展开，培养学生设计和组建工业控制网络的技能，拓宽了学生的专业技能和就业范围。
2.回顾先修知识和技能
该课程的实践平台采用亚龙YL-B型自动生产线实训装备，如图3所示。实践平台共包括五个生产单元和一个触摸控制屏，每个单元由一个PLC控制，这个五个PLC可以组建成一个小型工业控制网络。
图3YL-B型自动生产线实训装备
在布置工业控制网络设计与组建的实践内容之前，复习先修知识和技能是非常必要的，主要是指自动化生产线相关知识和PLC编程能力。
3.以项目驱动为导向进行实操演练
项目任务：供料单元、加工单元、装配单元、分拣单元、输送单元的PLC（共5台）用FX2N--BD通讯板连接，以输送单元作为主站，站号为0，供料单元、加工单元、装配单元、分拣单元作为从站，站号为别为：供料单元号、加工单元2号、装配单元3号、分拣单元4号。如下功能：
①0号单元的X～X4分别对应号单元～4号单元的Y0（注：即当网络工作正常时，按下0号单元X，则号单元的Y0输出，依次类推）。
②号单元～4号单元的D的值等于为50时，对应0号单元的Y，Y2，Y3，Y4输出。
③从号单元读取4号单元的D的值，保存到号单元的D中。
链接好通讯口，编写主站程序和从站程序，在编程软件中进行监控，改变相关输入点和数据寄存器的状态，观察不同站的相关量的变化，看现象是否符合任务要求，如果符合说明完成任务，不符合检查硬件和软件是否正确，修改重新调试，直到满足要求为止。输送单元和供料单元的参考程序如图4、图5所示。
图4输送单元的参考程序
图5供料单元的参考程序
4.更多应用案例详解
结合教材，与学生一起走进汽车生产线，烟草制造业，钢铁制造业，学习这三个领域中工业控制网络设计与组建的详细过程。
图6汽车输送机控制网络结构图
图7烟草企业工业控制网络的典型配置方案
图8连铸机生产线网络配置方案
四、总结与反思综合考虑《工业控制网络与总线技术》课程的开课意义、教学内容、学情分析、教学资源等因素，从“构建多元教学环境，激发学生学习热情”角度出发，设计以上理论与实践教学过程，旨在拓展传统课堂，打造高效课堂。
这套教学过程在5级机电一体化的5个班中开展，轻松、愉快、高效的教学过程得到学生的好评，今后打算通过跟进这些学生参加与本课程相关的毕业设计、实习、工作的情况，继续完善和优化这套教学思路。
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归广州城建职业学院教务处所有
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