摘要：本文以MCGS软件为例，详细介绍了《组态控制技术》课程在湖北轻工职业技术学院机电一体化专业中的教学方法及实践创新。该课程以项目为载体，采用线上预习+线下实践的混合式教学方法，不但大大提高了教学效率，有效解决了多学科融合，理实一体的实际需求，更兼顾了学生个体差异，激发学习动力，最大化发挥学习能力，实现了分层教学。

关键词：组态控制技术  MCGS  混合式教学

受设备、实训场地、教学手段等限制，很多高校的《组态控制技术》课程以独立讲授MCGS软件的应用为主，教学重点集中在人机界面的设计和仿真上，忽略了该技术在实际工程中的重要应用。特别是与PLC之间的通讯与数据传输，与各类传感器和变送器的数据采集等，没有体现组态技术的核心控制能力。这也给学生造成了错觉，以为组态技术就是类似CAD一样的绘图软件，导致学生面对实际工程项目时，缺乏应对策略，感觉茫然。

我院《组态控制技术》课程以MCGS组态软件为手段，由简到繁的项目为载体，联合PLC技术、电控技术、通讯技术，实现了多学科有效融合，有效帮助学生建立工程项目意识。

1 线上资源建设

《组态控制技术》线上资源建设主要是围绕人机界面设计和仿真，甄选“欢迎登录”、“交通灯”、“机械手”、“电机顺序启动”、“液面监控”、“反应炉”、“空调制冷系统”等九个项目设计，项目难度层层递进，涉及的学科由少变多。例如，“交通灯”与“电机顺序启动”项目涉及PLC数字信号的处理，“空调制冷系统”与“反应炉”项目涉及PLC模拟信号处理与变频技术。

1.1项目式教学资源开发

该课程依托超星学习通平台建立教学资源，每个项目分成四个步骤录成教学视频，帮助

学生完成预习任务。步骤一、项目演示。帮助学生理解任务，建立全局意识，教师给出项目最终完成的组态建议与提示，梳理整个项目达到的要求与工程意义。预先将整个工作任务的呈现效果演示给学生，有助于学生建立整体思维，强化工程意识。步骤二、画面组态。根据人机界面的要求，逐步教授MCGS组态软件的使用方法，该过程类似于CAD软件的使用，难度很低，绝大多数学生经过一两个项目后即可自己独立完成设计，因此，后期的项目只做要求，不会录制教学视频。步骤三、动画连接。每个项目均需要建立实时数据库和绑定动画连接，这需要学生有一定的工程意识和创新意识。例如，在搭建“登录界面”的时候，要求不同用户登录后进入不同的界面，教师在学习通平台中演示了其中一种方法，鼓励有能力的同学采用其他方法实现要求。步骤四、脚本编写与策略。对于初学，教师将完整的脚本程序与运行策略演示给学生，搭建编程思路、解释脚本程序含义。后期，逐步过渡到程序单行填空，程序部分空缺、直至脚本独立编写的过程，帮助学生实现独立思考。

1.2分层教学设计

该课程线上资源部分也采用了分层教学设计。课程的教学内容遵循由简单到复杂、从单个到综合项目的原则，前期较为单一和容易实现的项目，学习能力较弱的同学经过线上预习+线下实践的方式，能够跟上进度，完成任务；而到了中后期较为复杂和综合的项目，偏科及能力较弱的同学会有困难，此时制定两种层次要求的任务，实施分层教学，可以有效地调动各个层次学生的学习积极性，鼓励学有余力的学生大胆创新思考，也避免了学习能力较弱学生的倦怠。例如，在“交通灯”项目中，基本要求的学生需要参照教师线上资源完成红路灯交替指挥小车直线运动的功能，而提高版的要求则是希望学有余力的学生加入右转与左转功能；在“电机正反转”项目中，基本要求是希望学生完成电机的“启动-正转-停止-反转-停止”的功能，而提高版的要求是加入了定时器的要求。能力较弱的同学要求掌握基础知识和基本操作技能，能力较高的学生则希望增加难度与要求，培养独立思考与创新能力。

2线下实践教学创新

《组态控制技术》课程必须要有实践操作，将软硬件结合、上下机连动方能体现该课程的实际工程意义。为此，我院从教学团队、实训场地、工程案例等方面着手建设，将多学科相互融合，整合学院现有资源，借鉴企业工程实例，创新型实践教学内容，实现了理实一体化教学。

2.1教学团队建设

该课程教师团队由四名业务能力强的资深教师担任，老师精通PLC控制技术、变频器控

制技术、工业网通讯、气动技术等，且多次带领学生参加机电类、工业机器人专业的国赛与省赛，也参与企业设备升级改造项目，积累了大量的实践经验。优秀师资有利保障了课程的开发与实施，是多学科融合、项目调试推进、分层教学设计的软件基础。

2.2实训场地建设

该课程线下教学全部在理实一体化教室开展，教室配备了教学团队搭建的实验台，包括

MCGS触摸屏、电脑、西门子PLC、西门子变频器、温度传感器及变送器、行程开关、气动元件、交流电机、灯模组等，满足项目实施的全部要求。同时，统筹教学安排，保证大型项目的顺利实施，采用分步骤、分计划教学。例如，“交通灯”项目中，每个学生利用两节课的时间完成软件的组态设计与编程，加密保存。下次上课时，学生两两合作，完成硬件接线与通讯，项目调试运行工作。

2.3工程案例开发

组态控制技术可以实现数字量和模拟量的监控与处理。数字信号方面，设计了“欢迎登录”、“机械手”、“交通灯”、“电机控制”等五个项目，结合企业的工程案例，扩容项目背景与任务要求。例如，“机械手”项目中，插入工厂搬运案例，要求实现触摸屏控制机械手实现货物搬运工作。手爪气缸的磁性传感器是数字信号，可以识别机械手的夹紧与放松；触摸屏的按钮也是数字信号，可以给PLC发指令。通过MCGS与PLC之间的通讯，触摸屏可以实现机械手监控与控制功能。

模拟信号方面，设计了“反应炉”、“空调制冷”、“液面控制”等四个项目，将变频技术与数模转化、PID控制等方面的知识扩充到实操中。例如，引入工厂温度控制案例，要求实现恒温控制。温度信号是模拟量，通过温度变送器将其转化为数字量，接入PLC模拟模块；PLC模拟模块经过运算，控制变频器实现PID控制。MCGS触摸屏与PLC通讯实现了温度的监控与实时显示。

2.4分层考核

实施分层教学，也就意味着分层考核，该课程最终成绩由平时60%+期末40%组成，其中期末采用人机界面设计40%+实操演练60%的形式。平时表现重点考查学生学习通视频学习及预习的习惯、组态界面设计、操作安全创新意识、以及与同学合作的能力、新知识的综合利用能力等。期末考试重点在于实操演练，暨把组态控制技术应用在PLC与执行机构之间。针对能力较弱的学生，期末考试实操部分完成通讯及输入与输出信号的监控，对项目整体的实践部分包括PLC编程、变频器的参数设定等不做要求；针对能力较强的学生，期末的实操部分可以适当加入PLC程序调试或者变频器设置；对于个别能力突出的同学，期末的实操部分要求则更高，有助于挑选出优秀学生将来参加省赛。

3结束语

最后，经过两期教学实践后，《组态控制技术》课程的教学效果显著提升。体现在，该课程在学生中的满意度大大提高，教学成绩也显著提升；我院学生参加AHK机电一体化工考试II及各类比赛中，对整个系统的调试与把控更顺畅，通过触摸屏实现系统的监控，培养了工程意识；对后续课程，如《机电系统创新》、《机电一体化产品营销》等有直接推进作用。

参考文献：

[1]张磊，宋玉婷，余茂全等.《组态控制技术》线上实践教学探索实践[J].科技风，2021（02）：37～38.

[2]朱立圣，耿晓明，乔志杰.工控组态控制技术课程分层教学的探索与实践[J].安徽电子信息职业技术学院学报，2021（04）：43～45.

[3]刘素娟，徐炜君，原大明.高校组态控制技术课程实践创新素养模式研究[J].当代教育实践与教学研究，2018（07）：390～391.