基于項目化的PLC課程教學模式改革的探索

摘要：PLC課程內容實踐性強，常用課堂教學方法，教學內容缺乏具體的載體，故本文以 PLC 課程教學模式改革為切入點，提出“以項目為載體”的課程教學模式。通過項目，讓學生能夠體驗到 PLC 系統的開發過程，激發學生的求知欲；調動學生的學習積極性。通過在PLC課程中應用項目教學法，能有效地在提升學生動手能力和解決實際問題能力的同時，培養學生的自主學習能力。從而能夠加快實用型人才培養的步伐。

關鍵詞：PLC 項目教學法 模式改革

0 引言

可編程邏輯控制器（PLC）是一種專門為在工業環境下應用而設計的數字運算的電子系統[1]。其以微處理器技術為基礎，通過軟件來改變控制過程，而且具有體積小、重量輕、編程簡單、可靠性強、通用性強、控制程序可變、使用維護方便、適應面廣、減少控制系統的設計及施工的工作量、功耗低、抗干擾能力強等特點，目前已廣泛應用于工業控制的各個領域，成為現代工業控制的三大支柱之一[2]。為了適應PLC日益廣泛應用的趨勢，PLC已成為工科類專業一門重要的綜合性很強的專業課程[3]。

但在教學上大多仍采用傳統的課堂教學模式，缺少對學生能力的培養和技能的訓練，無法提升學生就業能力的現狀[4]。針對在PLC課程教學中存在的問題，作者認為應在PLC課程教學中采用項目化教學法。

1 PLC 教學中存在的問題及課程改革思路

目前，以PLC為核心的控制系統廣泛應用于工業控制中。但長期以來，PLC的發展受中央處理單元（CPU）的執行速度、存儲器的存儲容量、輸入/輸出（I/O）點的擴展、高級語言的應用等因素的制約。IT技術的發展，使得影響PLC發展的相關問題得到輕松解決。同時，PLC 的硬件性能得到了極大提升。然而，不斷發展的PLC 技術及新技術的出現與應用，必然會對PLC人才培養規格方面提出新的要求。再者，指令多、實踐性強是PLC課程的兩大主要特點，使得當前PLC 教學中存在的問題凸顯[5]：一是指令多。程序是由指令構成的，是實現PLC自動控制的必要條件。單純的機械記憶容易混淆指令，從而使得程序不能正常運行；二是實踐性強。實踐課程以驗證型實驗為主，學生綜合項目的實踐能力難以培養；三是實驗經費不足。很多高校的實驗設備限制了綜合性實驗項目的開展，導致理論與實踐的脫節現象。

針對以上教學過程中存在的問題，按照人才培養方案中所提出的實踐創新型人才培養計劃，引入“項目教學法”改革方案。項目教學法可以概括為：學生全部或部分獨立組織、安排學習行為。學生在教師的指導下親自處理一個項目的全過程。項目所涉及的信息收集，方案設計，項目實施及最終評價，都由學生自己負責，學生通過該項目的進行，了解并把握整個過程及每一個環節中的基本要求。在這一過程中，學生不僅學習掌握了教學計劃內的教學內容，而且解決了在處理項目中遇到的困難，學習能力得到了提高，增強了學生的學習興趣，自然能調動學習的積極性。因此“項目教學法”是一種典型的以學生為中心的教學方法。其目的是在具體化的實踐教學中，把生產實踐與理論學習有機地結合起來，使學生在掌握理論知識的同時，提高自身的實踐動手能力。

2 以項目為載體的實踐教學環節的設計

在PLC 課程中采用項目教學法，應具備專業技術水平較高的教師團隊和豐富的教學實踐設施兩大條件。為了能夠把工業場景盡可能多的引入實際教學，教師應具備多學科知識和較強的操作能力。這樣才可在硬件條件較強的前提下，結合生產控制元素，更好地進行項目教學法，讓專業課程教學更貼近生產實際。

由多年PLC課程教學經驗可知，學生在課堂上所獲得的知識是膚淺的，應該在實踐中通過意義構建的方式，真正意義上獲得知識。故要學會基于PLC的系統開發，必須讓學生參與到真實的項目中，在項目的驅動下，積極有針對性地學習。在實踐教學過程中，除了所設置的項目內容要與課程教學內容緊密結合外，還要有一定的創新空間，既能讓學生充分運用學過的知識，又可以拓展知識。以基于時間繼電器的三相電機控制電路為例，如圖1所示。

由課堂教學內容，可以分析圖1控制系統的工作過程[2]：從主回路看，當接觸器KM1、KM2主觸頭閉合，KM3主觸頭斷開時，電動機三相定子繞組作Y連接；而當接觸器KM1和KM3主觸頭閉合，KM2主觸頭斷開時，電動機三相定子繞組作△連接。因此，所設計的控制線路若能先使KM1和KM2得電閉合，后經一定時間的延時，使KM2失電斷開，而后使KM3得電閉合，則電動機就能實現降壓起動后自動轉換到正常工作運轉。

但在項目實施過程中，首先要通過分組的形式保證每個學生都能得到訓練。然后根據線路圖正確接線，編制相應的程序，進而記錄觀察的結果以便后續分析。重要的是分析現場試驗結果與理論分析結果是否一致。從而，加深對課堂內容的理解。除此以外，還能在現有知識的基礎上，通過現場試驗，進一步拓展知識。比如針對圖1，可以設置如下問題，讓學生通過思考與現場試驗，得到其結論。

①如果要用一只斷電延時式時間繼電器來設計異步電動機的Y-△降壓起動控制線路，試問三個接觸器的動作次序應作如何改動，控制回路又應如何設計？

②控制回路中的一對互鎖觸頭有何作用？若取消這對觸頭對Y-△降壓換接起動有何影響，可能會出現什么后果？

③三相異步電動機控制電路要Y-△降壓起動并且是要能耗制動，其原理圖應該怎樣調整？并通過實驗驗證原理圖調整的正確與否。

通過上述項目及拓展知識的設置，加深理解了PLC 課程中繼電器控制與 PLC 控制的差異，為電機的啟動控制方式提供了編程思路，同時任務環環相扣，激發了學生學習的興趣，也為學生的發揮提供了空間。

3 總結

在 PLC 課程的教學模式改革中，深入分析了課程的特點，引入了項目教學法，實踐證明PLC課程采用項目教學法調動了學生的積極性，提高了教學質量。但是在實施過程中也遇到了一些問題，如：基礎知識和硬件的準備并不適用項目教學法；保證必要的授課學時，以便成功完成某個項目，進而提高學生的興趣與信心；專業技術水平較高的教師團隊需進一步完善才能更好發揮項目教學法的優點；學生積極性有待進一步提高，避免個別學生偷懶的現象等。這都需要我們在以后的教學過程中不斷摸索和改進，力爭達到更好的教學效果。

參考文獻：

[1]何瑞，劉金浦.現代信息技術在PLC教學中的應用[J].中國現代教育裝備，2009（6）：12-14.

[2]何文雪，劉華波，吳賀榮.PLC編程與應用[M].北京：機械工業出版社，2010.

[3]翁國慶，張有兵.電氣控制及PLC技術課程實踐教學的改革與優化[J].中國電力教育，2010（6）：143-145.

[4]王燕芳.PLC原理及應用課程教學模式的探討[J].中國電力教育，2011（10）：85-86.

[5]張麗娜，劉美玲.基于案例和項目驅動的PLC課程教學模

式改革的探索[J].內蒙古農業大學學報（社會科學版），2013，2（15）：64-66.

作者簡介：

翟力欣（1979-），女，河北石家莊人，金陵科技學院智能科學與控制工程學院講師，研究方向：機電一體化。