電器與PLC控制技術教學模式改革與實踐

摘 要 為增強學生工程實踐動手能力，提高學生就業適應能力，對電器與PLC控制技術課程教學模式進行改革與實踐，理論教學以項目為導向，借助計算機多媒體輔助教學、網絡資源和互動平臺增強學生學習的靈活性；實踐教學以典型案例為主，構建虛擬與實操相結合、驗證與創新相結合的實驗實踐體系。實踐證明，這種教學模式激發了學生的學習興趣，增強了學生對工程實際項目的理解，培養了學生的工程實踐能力，提高了學生的就業競爭力。

關鍵詞 電器與PLC控制技術；多媒體輔助；網絡資源

中圖分類號：G642.42 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2015）06-0095-03

1 引言

電器與PLC控制技術是自動化、電氣工程及其自動化和機械設計制造及其自動化等專業的一門實用性很強的專業課程，在生產過程、科學研究和其他各個領域得到廣泛應用。該課程的目標是讓學生掌握一門非常實用的技術，提高學生的實際應用和動手能力，培養學生的工程設計意識。最終目的是提升學生的職業技能。

傳統的教學模式一直遵循“從電器到PLC技術”的形式，隨著高等教育改革的不斷深入，各專業課的教學學時不斷減少。同時，可編程控制器（PLC）技術發展迅猛，其內容不斷增加，使得傳統教學模式不再適應新形勢下的電器與PLC控制技術的教學要求。案例教學引入此課程的教學后，學生學習PLC的興趣得到較大的改善，但教師沒有完全摒棄單純編程為主的教學模式，在授課內容上也均采用先介紹指令、后舉例的方式，因此學生對PLC的應用水平并沒有得到根本的提高，這也是造成企業仍將是否有工作經驗作為招聘人才的首要考慮的原因之一。

近年來，電器與PLC控制技術課程教學小組對課程的教學體系、教學內容、教學方法和教學手段不斷地進行改革，探索了以項目為導向，采用計算機多媒體輔助教學，試行網絡資源和互動平臺；強化實踐性教學環節，實踐教學以典型案例為主，構建虛擬與實操相結合、驗證與創新相結合的實驗實踐體系；改革考試方式方法等手段，培養學生主動學習、重視實踐、勇于創新的學習精神，逐漸形成以學生為主體、以教師為主導的新型教學模式。

2 電器與PLC控制技術課程教材建設

2009年美國GE智能平臺上海有限公司投資2400萬元與太原工業學院自動化系共同建立了工程特色明顯的“太原工業學院-GE智能平臺自動化系統實訓室”，具有鮮明的實踐特色，構建了電器與PLC控制技術課程實現教學模式改革的高起點平臺。

為了幫助GE智能平臺大學計劃合作伙伴開展針對GE自動化硬件產品及軟件產品的相關工作，推廣智能平臺的先進控制理念和技術，強化高校相關專業學生對GE智能平臺產品和技術的認識和熟悉程度，從而最終提高師生的應用及研究水平，GE智能平臺攜手大學計劃合作伙伴編寫了系列教材。電器與PLC控制技術課程教學小組參編了《可編程自動化控制器（PAC）技術及應用——基礎篇》，主編了《可編程自動化控制器（PAC）技術及應用——提高篇》。該教材以GE智能平臺的硬件和軟件產品為開發平臺，結合編者多年可編程序控制器的工程實踐經驗和課堂教學經驗，以項目為導向，通過具體的設計過程使學生建立起工程設計概念，掌握設計思路和調試方法[1]，體現了該專業培養方案中課程的科學、人文素質要求，較好地反映了學科專業進展的新內容與傳統的經典內容之間的關系。全書內在聯系緊密，適應課程改革和減少學時需要。書中內容有編者的知識和見解，具有自主知識產權，體現了編者的科研成果和新的科研成果的應用，反映相關學科發展趨勢和經濟社會發展的需要，有與教材相關的論文支撐、聯系。此書的編寫方式有利于改革單向傳授的教學模式，適應于邊學習、邊研究、邊實踐的需要，有利于啟發學生創新思維和激發學生的學習熱情。

該教材已被多所學校所采用，通過教材的使用，學生對教材的反映良好，經同行專家評議，認為教材具有典型的工程應用特點，適用性強。該教材2013年獲第四屆兵工高校優秀教材二等獎。

另外，電器與PLC控制技術課程教學小組還參編了“十一五”國家級規劃教材《機電設備控制基礎》和“十一五”國家級規劃教材《電器與PLC控制技術》，該教材獲北京大學出版社“十一五”規劃本科自動化類優秀教材評比一等獎。

3 多媒體輔助教學與網絡資源互動平臺結合的教學模式

用計算機多媒體輔助教學優化課堂教學是當前教育改革的一條重要途徑[2]。從學校安裝多媒體教學設備以來，課程小組就嘗試引用多媒體輔助教學方法，經過多年的不斷改進與完善，已經形成一套以圖表為主，圖文并茂，加上適當動畫演示和視頻播放的多媒體教學課件。動畫演示使得教學案例中的生產工藝流程一目了然，有利于學生掌握控制要求和設計控制程序；視頻播放使得學生對電器元器件結構的了解更加詳細，加深了對其工作原理的理解，從而更易掌握其使用方法。

當然，課程小組引進計算機多媒體輔助教學并不是完全依賴于多媒體教學，而是把計算機多媒體輔助教學和傳統教學手段有機結起來，將每堂課的要點、重點、難點以及先后關聯的內容書寫在黑板上。同時，對一些設計過程和設計思路都要詳細地書寫在黑板上，使屏幕與黑板相呼應，使得學生對整節課的內容有一個全面的認識和掌握，并逐步樹立起對工程項目的設計思路來，從而增強課堂教學效果。

采用計算多媒體輔助教學后，學生普遍反映上課內容具體、形象生動、理論密切聯系實際，對知識點的理解更為深刻，概念掌握得更為牢固，提高了教學質量。

校園網為學校的網絡輔助教學提供了一個很好的平臺，網絡的虛擬性、平等性和交互性，可以使教師、學生和教學資源之間實現有效的互動。課程教學小組正在設計制作課程的網絡資源，把多媒體課件、項目工藝流程、項目設計過程、程序實現以及程序執行過程中PLC內部的變化過程等內容都以動畫或視頻等形式提供到網絡上，學生可以利用這些網絡資源進行課前預習和課后復習，使得學生對所學知識掌握得更扎實、更牢固，也為學生自主學習和探索性學習創造了條件，培養了學生自我獲取知識的能力。同時，網絡資源也提供了學生與教師相互交流的平臺，使得學生學習過程中遇到的問題能夠及時得到解決。endprint

4 實踐教學環節的優化與完善

電器與PLC控制技術課程是一門實用性、工程性和綜合性很強的專業課，與工程實際聯系緊密，必須強化實踐教學環節才能培養出滿足社會需求的人才。為了優化并完善課程的實踐平臺，我系從1999年開始，自行設計制作了三代可編程控制器實驗設備，加上“太原工業學院-GE智能平臺自動化系統實訓室”，太原工業學院自動化系目前已具有“松下”“通用電氣”和“西門子”三種可編程序控制器實驗實訓系統。目前，課程教學小組正在設計制作典型案例的虛擬實驗系統以彌補學生只有進入實驗室，利用真實的PLC才能進行程序調試、下載、仿真和觀察結果的局限。虛擬實驗系統建成以后，學生可以在實驗課前進行實驗內容的預習，在充分理解案例內容要求及設計過程后再進入實驗室進行實際的設計與操作訓練，既節省了課時時間，也節省了大量占用實驗室硬件資源的時間。

為了提高學生的工程動手能力，加強實踐教學環節，課程的教學過程分為教室中的理論授課、實驗室中的理論實踐一體化授課和課程內容結束后的綜合實踐實訓專用周三部分進行。一體化教學以技能訓練為核心，確定某項技能所需要的知識內容，按照技能的特點和分類，建立若干個教學功能模塊，將理論教學和技能訓練有機地結合在一起。充分利用現代教育技術，將理論、實驗、實訓等教學內容一體化設置；講授、聽課與實驗、操作等教學形式一體化實施；教室、實驗室與實訓場地等教學條件一體化配置；知識、技能與素質等職業要求一體化訓練，由此形成融知識傳授、能力培養、素質教育于一體的一體化教學模式[3]。

比如“電氣控制系統設計”與“PLC控制系統設計”兩個操作性極強的教學內容，為了使學生真正動手設計和制作電氣控制系統，并了解和使用相關工具，認識和掌握相關低壓電器的原理及應用，通過講解一種PLC的控制系統的設計，使得學生通過查閱其他兩種PLC資料，學會其控制系統設計方法。同時實驗室也提供了三種不同的PLC（松下、通用電氣和西門子）供學生實訓時選用，使得學生對其他未接觸的不同類型的PLC不再有恐懼心理。通過實施，有95%的參與實訓的學生認為：“此次實訓是大學以來最認真的一次實訓，也是收獲最大的一次實訓。”

另外，課程小組吸收部分學生參與教師的科研項目，參與實驗實訓設備的設計和制作過程，引進實驗室學生助理崗位，吸收學生參與實驗室管理；完善和擴展校內外實習實訓基地；鼓勵學生積極參加全國機器人大賽和GE智能平臺大學生自動化設計大賽等各種創新性大賽活動；鼓勵學生積極申報省級和校級的大學生創新項目。

近年來，有18名學生參加了4次全國GE智能平臺大學生自動化設計大賽，分別獲1個一等獎、2個三等獎；20余名學生參加亞太大學生機器人大賽國內選拔賽，多次進入全國16強，2013年獲得了全國4強的好成績。同時，每年還有不少學生申報基于電器與PLC控制技術的大學生創新項目，有更多的畢業生選擇基于電器與PLC控制技術的設計課題。這些有過實踐實訓經歷的學生動手能力強，無論在考研時或是在就業時，都受到導師和用人單位的歡迎。

5 結語

總之，經過多年的不斷建設與改革，電器與PLC控制技術課程已經取得較好的教學效果，初步形成理論教學以傳統與現代相結合，實踐教學以虛擬與實操相結合、驗證與創新相結合的新型教學模式。課程小組將繼續努力建設好課程的網絡資源平臺，完善已有的課程資源，不斷增加企業生產一線的真實控制系統教學案例，構建科學完整的適應社會需求的課程體系。

參考文獻

[1]原菊梅，葉樹江.可編程自動化控制器（PAC）技術與應用（提高篇）[M].北京：機械工業出版社出版，2011.

[2]吳中俊，項倩雯，吉敬華，等.運用現代教育技術深化PLC課程教學改革[J].江蘇大學學報：高教研究版，2006，

28（1）：89-92.

[3]姚宏亮，汪海燕.《PLC可編程控制技術》一體化教學模式探索與實踐[J].電腦知識與技術，2009，5（25）：7186-7188.endprint