PLC項目式教學模塊的構建與實踐

吳金文+吳慶波+張云+戎新萍

（南京工業大學浦江學院，江蘇南京，211112）

摘 要：PLC課程是獨立院校機電類專業開設的一門專業核心課程，PLC在企業生產實際中的應用也是日新月異，傳統的PLC教學因其教學實踐的局限性和與企業生產實際不相適應性，已經越來越難滿足提高學生應用能力的需要。本文針對PLC課程的性質、內容和教學要求，提出了一種項目式教學方式，將PLC課程內容進行模塊化，引入具體企業案例，將PLC指令與知識點融入到各個項目中去，從而提高學生的分析與解決問題的能力，提高學生的學習興趣與教學效果。

關鍵詞：項目式 PLC 實踐

在高校人才培養方案中，PLC應用課程是機電學院開設的專業核心課程，也是一門綜合性、應用性較強的課程。目前在整個獨立學院轉型改革的大環境下，應用型高校教學中更需要突出其在企業工程實踐中的運用，而傳統的PLC課程教學只是按部就班地介紹理論、指令編程，教學過程過于“理論化”，知識點較分散，教學內容缺乏具體的載體，學生學習效果不太理想。因此，為了更好地培養應用型技術人才，我們需要開展PLC課程的教學改革，以企業具體的工程項目為模塊設計，通過調研、構建基于工程項目的教學模塊；以具體任務為引領，以生產實踐項目為主線，將知識點和技能要求融入相應模塊。著力提高學生的實踐動手能力、分析問題和解決問題的能力、創新能力、合作能力和學習能力。

一、PLC課程簡介

可編程序控制器，簡稱PLC（Programmable Logic Controller），是以微處理器為基礎，綜合了計算機技術、電器控制技術、自動控制技術和通信技術而發展起來的一種新型、通用的自動控制裝置。它具有結構簡單、編程方便、性能優越、靈活通用、使用方便、可靠性高、抗干擾能力強等一系列優點，在工業生產過程自動控制領域得到廣泛的應用，無論是國外引進的自動化生產線，還是自行設計的自動控制系統，都廣泛采用單臺或多臺可編程序控制器組成，PLC被譽為現代工業生產自動化的三大支柱之一，所以，掌握PLC、熟悉PLC、應用PLC已成為我國科技人員的必備技能之一。

PLC課程是一門技術性、實踐性、應用性和專業性都比較強，教學內容比較抽象的課程。該課程主要研究可編程控制器的結構原理及在邏輯量、模擬量控制方面的應用，是機電專業學生的專業核心課之一，學生需要通過大量有針對性的工程實例的練習，逐步掌握PLC的基本組成、工作原理、指令系統及編程方法，形成較強的PLC程序編程和設計能力。

二、教學改革背景

PLC課程是一門實踐性很強的專業課程，目前，相當一部分學校仍然是采用傳統的PLC教學步驟，在教學實施時嚴格按照基本原理、基本指令、基本應用、基本操作等分成各個獨立的環節按順序進行教學，這樣之前學過的指令，到了后面學生印象不深，容易混淆，到了應用階段的學習時學生又得對相關指令重新學習，效率不高。當今基于PLC這門課程的教學各大高校也做了很多方面的研究，主要有兩種模式并存，一種是基于培養學生基礎知識與應用的“學習對象”模式，把PLC作為學生的學習對象，以學習PLC本身的知識為主，學生學習的主要內容是PLC的內部結構及工作原理基本編程指令。另一種是把PLC作為一種實用控制設備來使用，著重要求學生達到具有熟練應用PLC開發控制系統的能力，以培養學生具有PLC實際應用能力為指導思想，讓學生通過學習掌握PLC的設備選型、配置、設計、調試、維護相關知識。但是，盡管從事實驗教學工作的教師也在不斷努力，不斷地研究，但是學生反饋的信息表明，學生動手能力和創新思維能力的系統訓練仍然存在弱項，主要體現在企業需求和學校教學矛盾，企業需要的是能解決實際問題的PLC技術人才，而學校教學的實踐應用針對性不強，所培養的學生不能立刻符合企業的需求，另一方面PLC是一門綜合性課程，其控制包括機、電、液、氣的控制，但目前該課程還存在缺少設備，實驗模式單一，教學模式傳統等特點，不能體現課程的綜合性。

對于我校的PLC課程，目前仍然以教室基本理論教學、實驗室使用實驗箱進行實驗為主，引入基于企業實踐項目的教學模式還有待進一步開展。我們知道，“PLC課程”不僅是自動化類專業學生必修的一門實踐性和應用型較強的技術實踐課，也是工科院校機電專業的核心課程之一，因此也是各個工科高等學校重點建設的課程之一。因此開展基于企業實踐應用項目的課題研究對提高我校“PLC課程”教學效果和教學質量有著重要促進作用，在應用性本科人才的培養模式下，以職業崗位能力分析為基礎，深化工學結合，產教融合，推進適應“產學研創”一體化人才培養模式的課程設置、實踐課程設計等改革。

三、項目式教學模塊的構建

PLC課程教學改革的目標是打破以往以課題理論教學為主的教學模式，創建貼近企業實際案例的教學模塊來整合PLC教材的內容，利用實際案例教學模塊來引領教學過程，達到教學目的，激發提高學生學習和參與的興趣。

本課題重點在于尋找企業具體PLC工程實踐項目并開發選擇合理地、適合綜合性教學的模塊，保證該模塊既具有代表性，又要兼顧層次性。在教學的過程中，我們要求學生要掌握PLC的操作技能，I/O接線圖，PLC指令系統、企業案例系統的設計等內容，我們根據企業需求，深入淺出地將PLC課程教學內容從易到難共設置了三個模塊十二個項目，將PLC知識點融入到這十二個項目中去，從而提高學生的學習興趣和實踐動手能力，具體如表所示：

四、項目式教學模塊的實踐

此次課題研究的主要內容主要包括：（1）改革實驗項目，通過企業工程實踐項目開展教學，每一個項目的教學組織按照構思—設計—實施—運行—考核模式進行，另外結合獨立學院的教學基礎和特點，使本課程教學發揮最大效應。構建基于企業實際工程項目式的PLC教學體系需要一定的教學基礎和企業案例開發經驗，可以通過企業調研、參加學術研討會、進行專題研討等方法，在充分討論的基礎上引入企業實踐項目進行調整和修改。（2）項目的選擇上，將PLC的多個知識點有機結合并融入到各個項目中去，有效提高學生的綜合應用能力。（3）在項目的設置上做到科學有序，拋開PLC教學實驗箱，針對企業案例進行PLC與接觸器等低壓電器的軟硬件設計融合。（4）進行多課程、多技術綜合性改革，將傳感器技術與PLC進行有效融合，如基于PLC的發電廠電熱爐溫控，即將熱量傳感器與PLC相結合的綜合性控制。（5）改革課程考核方式，采用學評同步的形成性考核評價方式，將知識目標、項目目標、能力目標、素質目標整合起來，采用過程性考核和終結性考核相結合的考核形式，從而促進教學模塊的推進及教學質量的提高。

此次教改研究爭取未來達到以下改革目標：

（1）通過進行項目式實驗改革，提高學生的工程應用能力。（2）培養學生多課程有效整合，如低壓電氣、PLC、傳感器等知識的綜合運用。（3）根據企業人才培養模式和要求，培養學生成為企業需要的PLC人才。（4）培養學生的團隊意識和合作意識。（5）促進實踐教學的改革，培養學生實踐和創新能力的同時，鍛煉出一支專業知識豐富、實踐動手能力強、創新能力強的專業教師隊伍。

五、關鍵點和創新

1.本課題的重點在于尋找企業具體PLC工程實踐項目并開發選擇合理的、適合綜合性教學的模塊，保證該模塊既具有代表性，又要兼顧層次性。

2.難點在于有了具體工程實踐項目后，如何設計PLC基礎知識點與所選擇的工程實踐項目的融合與體現。

3.創新之處在于本課題以項目實踐為導向，構建模塊化PLC層次教學課程方案，構建的實踐型PLC模塊，為未來PLC課程建設、實驗室實驗設備開發、教材編寫做鋪墊。

六、結束語

將企業實際案例進行有效整合并引入PLC教學課程中來，構建多層次的教學實踐教學體系，使理論教學與項目式教學模塊實踐訓練共同實施，讓學生始終帶著問題學習，同時，加強企業項目案例式的教學內容和實踐訓練練習，以突破學生在實際問題轉化為工程問題時的難點，這不僅鍛煉和提高了學生的綜合能力和創新能力，也有利于學生設計和實踐能力的培養，進一步提高液PLC相關課程的教學效果。

參考文獻

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作者簡介：吳金文（1984-），男，江蘇南京，講師，研究方向：機電一體化。