基于看板管理的PLC项目教学法研究

宋薇

摘 要 项目教学法是通过实施一个完整的项目而进行的教学活动，其目的是在课堂教学中把理论教学与实践教学有机地结合起来，充分发掘学生的创造潜能，提高学生解决实际问题的综合能力。将当前企业生产管理的“看板管理”模式的思想融入PLC的项目教学法，以需求分析、团队开发、系统测试为时间线。组织学生团队，设计开发项目，从而有效加强实践教学对培养学生专业能力、系统思维、创新精神的驱动力。

关键词 看板管理 开发团队 项目教学法

中图分类号：G424 文献标识码：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdks.2016.10.054

Abstract The project teaching method is a teaching activity through the implementation of a complete project， the purpose is in the classroom teaching in the combination of theory teaching and practice teaching organically， fully tap the students creative potential， to enhance the student to solve the actual problems of the comprehensive ability. The Kanban management mode of the enterprise production management thought into the PLC project teaching method， the demand analysis， the development team， system testing to the timeline. Organize the student team to design and develop the project， so as to effectively enhance the driving force of practical teaching to cultivate students professional ability， systematic thinking and innovative spirit.

Keywords Kanban management； the development team； project teaching method

“项目教学”起源于美国，盛行于德国。20世纪90年代以来，欧美诸国纷纷倡导“主题探究”与“设计学习”活动，日本在新课程体系中专设“综合学习时间”，让学生在参与项目教学的过程中充分发掘创造潜能，培养解决问题的能力、创新方法的能力、接纳新知识的学习能力。

采用“项目教学”，通过设计工程项目，以项目为驱动，设置研究性学习，改变学生单纯、被动地接受教师知识传输的学习方式，构建开放的学习环节，为学生提供获取知识的多种渠道以及将所学知识加以综合应用的机会。

1 PLC的项目教学设置

“电气控制与PLC技术”是实践性较强专业课程，实验环节对教学效果有着直接的影响。只有让PLC教学与工业生产紧密结合，情景模拟实际工程项目的实施过程，才能使学生在就业的时候更具竞争力，才能培养出适应2l世纪发展需要的高素质、创新型人才，符合 “卓越工程师”的人才培养目标。

本课程培养的对象是即将走向工作岗位的大学生，为使学生的课堂知识真正与实际相结合，为今后毕业求职增加砝码，并为能在工作中胜任打下扎实的基础，在教学工作中，把现场思想渗透至PLC教学当中去，把课程真正与应用相结合，在激发学习热情、提高学习兴趣的同时，较为系统地掌握PLC电气控制技术的相关知识，使学生初步具备独立完成PLC电气控制系统开发设计的能力。

根据当前电气行业工程项目的设计一般方法来看，通常项目需要经历制定计划、需求分析、硬件设计、软件设计、模块测试、集成测试、运行维护等几个阶段。但在项目设计开发过程中，情况并不总是如人们所预想，能够按计划紧凑、正常、高效地完成各个阶段的建设。通常用户需求抽象、文档记录、需求可变、时间估算、成本管理等方面都会给整个项目开发带来各种问题。

看板管理源于日本汽车制造行业提出的生产管理方法。看板在日语中是“标签”“标志”的意思，在汽车生产系统中，看板方法是给每个标准生产单元或者每个生产批量附上一张卡片。只有当一个“进行中”卡片所代表的工作完成后，才会有一张新卡片被“拉”进系统。在项目管理中使用看板管理方式，是为了让团队成员能共享项目的具体进程并将之可视化。目的是使整个团队都能理解项目的当前状态，并即时发现问题解决问题，以一种自发、有动力且互相合作的方式来工作。

本教学项目硬件以“MPS-01型柔性自动化实验系统模拟自动化生产流水线”（后面均用“柔性实验系统”代替）为基础，该生产流水线通过四个站点实现上料、传送、加工、装配、分拣、入库等操作，四个站点都可以单独工作，也可以自由组合，满足不同功能需求，系统基本涵盖了机电一体化的主要知识和技能要点，是一个以现代化工业设备为原型的机电一体化生产线实训装置。

2 项目教学开展流程

本教学过程以项目运行的典型方式为依据，如图1所示，分为“项目分析”、“模块开发测试”、“系统集成测试”、“编写用户说明书”等几个流程。使学生在开发设计该系统的过程中扮演项目中的不同角色，学习掌握相关技术要点，了解系统开发流程，培养团队协作能力。

2.1 角色分配

项目开始初的准备工作，首先根据学生的不同情况，分配扮演角色，选择一个有一定组织协调能力的学生担任项目经理，对整个项目宏观管理；下设开发经理和测试经理各1名，以及开发工程师5名、测试工程师3名。

2.2 项目（目标、资源）分析

在该阶段，指导教师组织，由项目经理与开发、测试经理共同制定项目说明书，在项目说明书中详细分析发现项目的用户目标，也就是“柔性实验系统”各个站点的硬件使用和控制程序的具体设计目标。根据用户目标发掘技术目标，并从技术目标中分解项目模块，初步计算每个模块的需求，参与人员，开发设计与调试周期等；分析项目资源情况，主要包括人力资源、时间资源、资金成本资源等方面。并设计看板，看板分为项目总体看板与模块开发测试看板。模块开发测试看板需要其他成员的共同参与。

2.3 模块开发测试

由开发、测试经理根据前期制定的模块开发测试看板组织开展相关工作。开发过程中项目经理根据项目总体看板时时跟进项目进度，组织项目进度跟踪会议、技术研讨会议。

2.4 任务认领阶段

根据学生的实际情况和兴趣，确认自己的开发工程师和测试工程师身份，并认领自己负责的项目模块，完成整个项目的分工。整个项目工作过程中，每个人都有自己要负责的部分，这样，避免因为多人负责同一工作而造成工作拖沓和责任推诿。每人都根据自己的实际情况负责专门的工作任务，工作任务不重复。同时，由于必定存在个别同学的基础差，自主学习动力不足的情况，要求开发经历和测试经理同步提供工作指导和必要的协助，并鼓励团队每个成员之间的相互帮助和协作，以加强所有的成员的团队合作意识和协同经验。

项目的具体实施阶段，根据项目说明书分解的项目模块，成员认领下项目模块后，制作模块开发测试看板。在看板上明确所有的项目模块，以及对应的负责人员。每个分解项目模块由负责人员具体再次细化，并制定细化后的项目时间计划。所有任务使用看板（便签纸）来代表。团队成员直观的通过看板来了解项目进行的具体情况，自主的控制工作进度。看板的状态需要适时不断更新，直至最终项目完成。

2.5 项目完成

项目完成后，要求所有成员总结自己在整个项目实践中的工作，包含在项目过程中知识点的获得和应用；遇到问题时解决方法的获得；与其他成员的协同和合作等。然后成员之间要进行互评，评价其他成员在整个项目实施过程中的表现。最后指导教师对项目结果进行评价，对整个工作过程以及项目方案提出完善建议。

3 实施过程中存在的问题

使用项目管理和看板管理应用到PLC实际教学中，的确取得了一定的成绩。不过，在具体的实施过程中，也存在有一些需要继续解决的问题。首先，教学中因为使用的是比较贴近实际的具体项目，完成整个项目所需要使用的知识点比较多，综合难度也较高，需要指导教师对整个项目进行合理分割，帮助学生具体细化，确保最后的分割项目工作量适中，既能让学生通过自己对应负责的具体任务，有效巩固理论知识，显著提高实际工程实践能力，并能在适当压力和难度的促进下，充分发挥自己的主观能动性，主动搜索和扩展知识储备。而不会因为难度过低而丧失兴趣，或是因为难度过高，超过自己的实际能力，丧失信心而直接放弃。其次，项目教学能有效提高实际工程实践能力，但是和传统的理论教学方式相比，缺乏整个知识体系的完整性和系统性，不利于学生整体知识体系的构建，需要指导教师在项目教学的前期，优先进行一定程度的理论教学，奠定一定基础，并且在整个工程项目的设置上，尽可能覆盖知识点，并在项目的完成阶段，指导学生进行必要的总结和概括，在提高实际动手能力，稳固知识体系基础。再者，由于学生的具体情况的不同，在完成分割项目的过程中，必定会存在各种问题。因此，在整个项目完成的过程中，在尽可能充分发挥学生的主动性和积极性的基础上，指导教师需要进行过程跟踪和适时的干预，确保工作方向的正确性。同时也对可能出现的问题有具体的解决措施。另外，整个项目教学过程要求解决实际问题，因此就要求指导教师拥有较高的工程实践能力，这对教师的要求要比一般的理论教育要高。教师在使用这种教学方式的时候，需要注重理论和实际操作相结合，使其相互配合，互为补充。

参考文献

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