論提高動手能力與拓展PLC設(shè)計水平

盧芳菲++周勇++高成++李桂君

[摘要]“PLC原理及應(yīng)用”課程是電氣工程及其自動化專業(yè)的一門重要專業(yè)課，文章針對該課程實踐應(yīng)用性強、理論更新快的特點，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、實踐教學(xué)等方面提出一些改革措施，以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增進學(xué)生的自主創(chuàng)新能力，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。

[關(guān)鍵詞]“PLC原理及應(yīng)用”課程改革；任務(wù)書式教學(xué)；教學(xué)實踐

[DOI]10.13939/j.cnki.zgsc.2016.23.213

可編程控制器（Programmable Logic Controller，PLC）是把傳統(tǒng)的繼電器控制技術(shù)、計算機技術(shù)、通信技術(shù)融為一體，專為工業(yè)控制而設(shè)計的裝置。目前，許多企業(yè)在技術(shù)改造和新建項目中，PLC 起著不容忽視的作用。PLC為工業(yè)控制提供了幾乎完美的現(xiàn)代化控制裝置，被公認為現(xiàn)代工業(yè)自動化的三大支柱（PLC、機器人、CAD/CAM）之一?！癙LC原理及應(yīng)用”課程是沈陽工業(yè)大學(xué)（下簡稱我校）電氣專業(yè)的一門實用性和實踐性很強的專業(yè)課。

隨著經(jīng)濟和科技的飛速發(fā)展，我國高等教育進入了一個高速發(fā)展的時期，同時也對高校的教學(xué)質(zhì)量提出了新的挑戰(zhàn)，新理論新技術(shù)層出不窮，學(xué)科間的交叉和聯(lián)系不斷增強，僅僅依賴于課本、文字和簡單演示說明的教學(xué)方式，已經(jīng)跟不上科學(xué)發(fā)展的步伐；另外，隨著PLC控制技術(shù)的發(fā)展，社會對PLC領(lǐng)域的技術(shù)人才的需求逐年大幅度的增加，因此課程改革勢在必行。

1優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容

我校致力于培養(yǎng)應(yīng)用技術(shù)型人才，因此，在教學(xué)過程中兼顧教學(xué)大綱和教學(xué)基本內(nèi)容的基礎(chǔ)上，對教學(xué)內(nèi)容進行整合，突出重點，強化實踐能力的培養(yǎng)。

2改革教學(xué)方法

2.1激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，樹立信心

要想提高動手能力，首先要激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，樹立學(xué)會的信念。通過精彩的緒論部分及貼近學(xué)生周圍的一些實例的講解，讓學(xué)生了解到當前PLC 應(yīng)用的廣泛性以及社會對該方面專業(yè)技術(shù)人才的需求，從而令學(xué)生更有興趣、投入更多的精力來學(xué)習(xí)這門課程。

學(xué)習(xí)新的一門課程入門是關(guān)鍵，所以在課程的開始階段要通過形象、生動的教學(xué)語言來調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。通過精彩的緒論部分的講解，讓學(xué)生了解到當前PLC 應(yīng)用的廣泛性以及社會對該方面專業(yè)技術(shù)人才的需求，從而令學(xué)生產(chǎn)生興趣、投入更多的精力來學(xué)習(xí)這門課程。具體措施可以采用現(xiàn)代化的多媒體輔助教學(xué)，展示現(xiàn)場拍攝的工業(yè)控制設(shè)備畫面、相關(guān)的實踐視頻，使得學(xué)生猶如親臨現(xiàn)場，達到把工廠搬到課堂的效果，幫助學(xué)生了解生產(chǎn)設(shè)備的工藝流程，有利于進一步分析控制要求和設(shè)計程序，使教學(xué)過程具體生動。在講述PLC 程序設(shè)計過程中，因為PLC 程序設(shè)計的方法有多種，如經(jīng)驗設(shè)計法、順序控制設(shè)計法、邏輯控制法等，教學(xué)中應(yīng)選擇順序控制設(shè)計法為重點，根據(jù)學(xué)生的實際情況，調(diào)整PLC 程序設(shè)計的工程實例。其他的設(shè)計方法在學(xué)好順序控制設(shè)計法后，比較容易掌握?？傊?，要摒棄抽象教學(xué)的方法，一開始就要讓學(xué)生建立PLC控制系統(tǒng)的概念，引導(dǎo)學(xué)生產(chǎn)生學(xué)習(xí)興趣。

2.2任務(wù)書式教學(xué)，增進學(xué)生自主創(chuàng)新的能力

任務(wù)書式教學(xué)的指導(dǎo)思想是將一個實際的工程項目以任務(wù)書的形式交給學(xué)生獨立完成，即從資料的收集、方案設(shè)計、軟件編寫、硬件接線與調(diào)試，直到最后完成任務(wù)的評價，都由學(xué)生自己完成。教師在此過程中僅起到引導(dǎo)、指導(dǎo)和督促的作用，充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性和積極性，讓學(xué)生成為學(xué)習(xí)過程的主導(dǎo)者。

課前將相關(guān)知識點以“任務(wù)書”的形式，下發(fā)給學(xué)生，讓學(xué)生帶著任務(wù)去查找相關(guān)內(nèi)容完成任務(wù)。比如，在講定時器指令前，給學(xué)生發(fā)出任務(wù)書——設(shè)計閃爍電路。學(xué)生拿到任務(wù)后主動去查找西門子S7-200的定時器都有哪些，每種定時器的工作原理，注意事項，必須自己動腦筋、想辦法，獨立地動手實現(xiàn)閃爍電路，遇到問題，可以通過手機網(wǎng)絡(luò)等及時與老師聯(lián)系，通過提示解決疑惑，最后讓學(xué)生上實驗室調(diào)試完成任務(wù)，老師再將定時器的分辨率特點等規(guī)律性的內(nèi)容進行總結(jié)，將定時器這一知識點深深印到學(xué)生的記憶中。

任務(wù)書的教學(xué)形式，要求指導(dǎo)老師將更多的工作集中于為學(xué)生提供實踐設(shè)備、條件以及相關(guān)的參考資料方面。在培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用能力的教學(xué)過程中，教師不僅是知識的傳授者、講解者，還是指導(dǎo)者、咨詢者；學(xué)生不再是被動地接受，而是主動地獲取知識。讓學(xué)生邊學(xué)邊用，以用促學(xué)，學(xué)以致用，教師在教學(xué)中應(yīng)激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。在整個教學(xué)過程中改“授以魚”為“授以漁”，即要求“學(xué)為主體，教為主導(dǎo)”，而不是以往的“教為主體”的教學(xué)方法。

2.3多種途徑進行答疑解惑

在教學(xué)過程中，指導(dǎo)教師不能包辦替代學(xué)生去做，而是應(yīng)該起到答疑解惑、引導(dǎo)和把關(guān)的作用。固定的答疑時間次數(shù)有限，答疑滯后不及時，為了解決這個問題，筆者和學(xué)生們在QQ與微信上建立群，這樣就可以及時有效的了解學(xué)生對理論內(nèi)容的掌握理解程度，針對問題及時解答，及時調(diào)整教學(xué)進度等。另外，在學(xué)生需要教師指導(dǎo)查找梯形圖錯誤時，不應(yīng)簡單地幫助找出錯誤、告訴其改正方法，而應(yīng)該教會學(xué)生如何利用軟件、查取存儲器狀態(tài)字等調(diào)試方法來查找程序錯誤，并且?guī)椭鷮W(xué)生分析錯誤。這樣才能讓學(xué)生加深對知識點的理解，更好地調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，提高學(xué)生的自主創(chuàng)新能力。

3突出實踐教學(xué)

3.1合理安排理論內(nèi)容，增強實驗環(huán)節(jié)效果

“PLC原理及應(yīng)用”課程除了要掌握PLC組成原理、CPU的性能指標、指令編程方法之外，還要掌握開關(guān)量控制系統(tǒng)、模擬量控制系統(tǒng)、A/D和D/A轉(zhuǎn)換、系統(tǒng)的人機界面及由工控機與PLC構(gòu)成的計算機—PLC控制系統(tǒng)等內(nèi)容。為了更好地突破教學(xué)難點，要求任課教師能夠根據(jù)課程特點及學(xué)生認知水平等實際情況，采用適合的教學(xué)形式和方法。大學(xué)教育的培養(yǎng)目標是學(xué)生的技術(shù)應(yīng)用能力，應(yīng)根據(jù)培養(yǎng)目標對教學(xué)內(nèi)容進行整合，合理安排課程內(nèi)容，使學(xué)生易懂、易記、有用、實用。理論要通過課程實踐教學(xué)活動來豐富，PLC 實踐性教學(xué)包括科研開發(fā)、課外科技活動、產(chǎn)品創(chuàng)新、實驗教學(xué)、課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計、認識與生產(chǎn)實習(xí)等，同時，還可以安排學(xué)生進行校外參觀，使學(xué)生們多方位了解當前PLC 在工業(yè)現(xiàn)場控制中的作用，培養(yǎng)學(xué)生具有創(chuàng)造性思維理念與綜合實踐能力。

3.2緊密聯(lián)系PLC的發(fā)展，培養(yǎng)適應(yīng)時代需求的PLC技術(shù)人員在教學(xué)過程中選用一些當前工業(yè)自動化實例充實教材內(nèi)容，拓寬知識面，為學(xué)生就業(yè)打下基礎(chǔ)。在教學(xué)過程中可以經(jīng)常向?qū)W生展示或分析一些我們身邊的PLC 產(chǎn)品，通過剖析系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)功能并與授課內(nèi)容聯(lián)系起來，如PLC 對電機的控制、天塔之光的控制、交通燈的控制等。在完成理論教學(xué)與實際PLC上機練習(xí)后，學(xué)生已基本掌握了理論知識和PLC的編程技巧，設(shè)置1～2周的課程設(shè)計，給學(xué)生選擇容量合適的PLC控制系統(tǒng)課題，讓學(xué)生從PLC使用、電氣系統(tǒng)原理設(shè)計、器件選擇、安裝工藝、調(diào)試方法上都經(jīng)歷一個完善的工程設(shè)計練習(xí)，經(jīng)受工程師的基本素質(zhì)訓(xùn)練，參與工程實踐任務(wù)，從而縮短了大學(xué)畢業(yè)生與工程師之間的距離。

4結(jié)論

通過優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容、改革教學(xué)方法、突出實踐能力和完善成績評定等方法，課程改革取得了很好的效果。本課程開設(shè)在第五學(xué)期，此時學(xué)生已經(jīng)具備了自學(xué)的基礎(chǔ)和能力，能夠獨立完成任務(wù)式教學(xué)，扎實地掌握相關(guān)的理論知識。在教學(xué)中利用各種教學(xué)手段培養(yǎng)和激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，會收到事半功倍的效果，縮短畢業(yè)生與工程師之間的距離，為培養(yǎng)合格的應(yīng)用型人才奠定基礎(chǔ)。

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