電力拖動控制線路與PLC“二合一”一體化教學實踐與探索

施俊杰

摘要：本文就電力拖動控制線路與PLC“二合一”一體化教學進行探索，即根據技校生特點，通過課程改革，突破原課程知識結構體系，把電力拖動控制線路與PLC應用技術兩門不同的課程有機融合，實施理實一體化項目式教學，采用小班化、小步子教學模式，來激發學生學習的積極性，提高教學效果。

關鍵詞：電力拖動控制線路PLC改革項目

一體化教學

電力拖動控制線路與技能訓練（以下簡稱“電拖”）與《PLC應用技術》（以下簡稱“PLC”）是技工院校電氣自動化設備安裝與維修專業的兩門核心課程，也是該專業學生在校期間需掌握的專業理論與專業技能的核心內容。筆者針對技校生與兩課程的特點，對兩門課程進行有效整合，積極進行教學改革，大膽地對教材進行改編，通過項目一體化教學模式，激發學生的學習積極性，取得良好的效果。

一、學生現狀與課程特點

技校生生源主要為初中段后半段的學生，這類學生主要是學習習慣較差、理科類基礎較差，接受能力差，綜合素質普遍較低。不少學生在初中時就有嚴重的厭學情緒。他們到技校來讀書，主要是想學一項技術，同時希望在學習時擺脫初中時枯燥無味的理論課堂，能多動手操作。

電力拖動是利用電動機拖動生產機械的工作機構使之運轉的一種方法，由于各種生產機械的工作性質和加工工藝不同，對電動機的控制要求也不同。要使電動機按照生產機械的要求正常、安全、高效、節能地運轉，必須配備由一定低壓電器構成的控制線路。電力拖動控制線路與技能訓練是技工院校電氣自動化設備安裝與維修專業的一門集專業理論與技能訓練與一體的課程。而PLC是在繼電器控制和計算機控制的基礎上開發出來的。它應用軟件編程取代了硬連線邏輯，在改變機械動作時，只需改變程序而無須重新配線，大大簡化了電氣控制系統。

1.兩門課程有三個共同的特點

理論系統性強，前后連貫緊密，教學目標明確；實踐性強，且理論與實踐緊密結合，是非常適合開展理實一體化教學的課程；項目性強，非常適合開展項目教學的課程。

2.兩課程的內在聯系

PLC采用的易學易懂的梯形圖語言，是以計算機軟件技術構成人們慣用的繼電器模型，形成的一套獨具風格的以繼電器梯形圖為基礎的形象編程語言。PLC內部各類等效繼電器的線圈和觸點的圖形符號，其等效繼電器的動作原理與常規繼電器控制中的動作原理完全一致。而電拖器件作為PLC的外圍器件兩者是相輔相成的，誰也離不開誰，否則各自的存在將毫無意義。

二、打破兩門課程的知識結構體系，通過教學項目進行有效整合

“電拖”教材編寫采用了理論知識與技能訓練一體化的模式，理論系統性強，前后連貫緊密，且注重技能訓練，是一本好教材。但對學生來說，教師如果按照教材知識體系的順序去教學，教學效果可能為不理想。為什么呢？因為教材的第一單元是常用低壓電器及其安裝、檢測、維修。里面涉及幾十種不同的低壓電器，而當這些低壓電器脫離實際的控制線路后，將變得毫無意義，學生學起來就會枯燥無味。在將近半個學期的時間里，不停地重復著各種低壓電器的結構、種類、工作原理、圖形符號等教學內容，學生只能被動地接受，對各種低壓電器只是模糊、感性的初步認識，并不真正了解這些低壓電器到底能應用在哪些場合，能起到什么作用。如此教學，對于學生來說，不要說半個學期，就是幾周下來就已經對該課程失去了學習興趣，而一旦學生失去學習興趣，那后果將會相當的嚴重，甚至連正常的課堂教學都不能順利地開展。可想而知，課堂教學效率、效果將會很差。那么如果把這些低壓電器跟拖動控制線路和PLC控制系統有機地結合起來，效果將為這樣呢？從人的認知規律來看，肯定是個好辦法。

從“電拖”整個課程內容來看，學生只要扎實掌握電動機的基本控制線路，那么機床控制線路的教學將會事半功倍、輕而易舉，也就是說第一單元低壓電器與第二單元電動機控制線路的教學是該課程教學的關鍵。為適應目前的學生特點，積極激發他們的學習積極性，可把教材的第一單元與第二單元合二為一，分成若干個項目，開展教學。項目由易到難，根據不同的項目，插入該項目所必需的低壓電器的基本知識，插入內容以“必需”和“夠用”為原則。

"PLC”的教學存在同樣的問題，即理論教學時間跨度大，理論知識抽象難懂，實驗室實際操作的演示不直觀等問題，那么如何解決這些問題呢？就是在“電拖”分解的每個項目的教學任務后，安排合理的PLC教學內容，插入的內容以該項目所“必需”和“夠用”為原則，這樣既使繼電器控制的教學內容得到合理的延伸，又使PLC的實際操作演示更加直觀，降低了教學上的難度，便于學生理解和掌握。在PLC的教學中采用梯形圖圖形語言編程，因為它沿用了傳統繼電接觸器控制中的繼電器觸點、線圈、串并聯等術語、圖形符號，這對于剛學完繼電接觸器控制系統的學生來說，感覺知識內容既連貫又較為容易接受，是非常符合教學規律的。每個項目由繼電控制部分的理論知識、操作訓練、PLC理論知識、用PLC改造繼電控制線路等部分組成，知識前后連貫緊密、由簡到繁、由淺入深、邊學邊練，使學生學到的控制理論知識馬上得到運用和驗證，既解決由于不同課程知識重疊而導致教學效率低的問題，又使學生能把學到的理論知識及時運用到實際項目中，從而解決學生剛學該課程時的困難，大大激發學生學習的積極性，教學效果和教學效率大為提高。

對兩門課程進行有效的整合，確定十個項目，分別為項目一、點動控制，項目二、連續控制，項目三、點動與連續控制，項目四、正反轉控制，項目五、自動往返控制，項目六、兩地控制與順序控制，項目七、星三角啟動控制，項目八、雙向啟動反接制動控制，項目九、PLC改造車床控制線路，項目十、PLC拓展（交通燈控制電路）。每個項目中又包含若干工作任務。下面以項目一為例說明項目包含的工作任務、教學內容、教學要求以及相應的教學活動設計（見下表）。

三、采用合理的教學方法

把兩門課程有效的整合，分成十個項目，每個項目中又包含若干工作任務。從教學內容上為教學改革做好了準備。但要取得更為理想的教學效果，關鍵還在于采用合理的教法和具有配套的教學環境。

1.理實一體化的教學

所謂一體化教學：就是使理論與實踐更好地銜接，將理論教學與實踐教學融為一體。打破傳統的學科體系和教學模式，把傳統的教室搬入實訓室。以教材為中心向教學大綱和培養目標為中心轉變；以教師為中心及如何“教給”學生，向以學生為中心及如何“教會”學生轉變。那么如何在自動化專業“電拖”與“PLC”教學中進行理實一體化教學呢？

（1）根據課程特點，對教學內容進行整合。每個項目以電動機基本控制線路為載體，穿插所需用低壓電器的內容，以及PLC改造控制線路所需PLC知識點。解決基礎理論知識學習時間跨度大，學生學習興趣得不到激發，學習積極性難以調動的弊端。

（2）教學的場所必須在實訓室，且實訓室布置必須既有利于實訓，又有利于理論講授，實訓室必須配備充足實訓器材及多媒體視頻設備。關鍵的實訓裝置要有針對性，結合新開發教學項目來開發。在教學過程中，教師應遵循學生先“會”，再“懂”到更“會”的教學過程。如項目一，點動控制線路，首先讓學生跟著教師進行線路安裝，先對該項目有初步感性認識，并體驗到成功的喜悅，激發學生興趣后，教師再對各種低壓電器、線路工作原理、線路安裝及工藝規范要求等進行講解，接著讓學生再進行線路安裝與調試。達到要求后，再插入PLC的有關知識點，教會學生如何用PLC對控制線路進行改造，體會PLC控制與傳統繼電控制不同的特點。在教學各階段，實訓中穿插相關的理論知識，講完理論后，學生可以馬上根據教師所講進行技能訓練，以達到強化理論的效果。在這里，教師要把握好的是理論講解時間切不可太長，否則又將回從前教學狀態。另外在教學過程中，一定要大量專用的實訓裝置、多媒體等手段，達到理論與實際操作相結合的一體化教學，從而實現理論指導實踐，實踐檢驗理論的目的。

（3）“電拖”與“PLC”教學運用理實一體化教學，對教師的教學水平提出了更高、更新的要求。它要求教師除了具備相關專業理論知識外，還必須具備精湛、高超的操作技能，即“雙師型教師”，這樣才能在授課過程中，進行系統的理論講解，規范、準確的操作示范和指導學生進行實習操作。

2.小班化、小步子教學

由于學生基礎差，領悟力低，以及理實一體化教學本身的特點，應采用小班化和小步子教學，一位教師面對20個左右的學生。這樣教師才能圍繞學生個體展開教學活動，教師與學生的聯系才會更加緊密。教學內容的安排要適當，慢慢來，要符合學生的認知規律。

四、效果及反思

近十來，通過教學內容的整合，以及理實一體化教學與小班化、小步子教學模式的實施，大大激發了學生學習的積極性，教學質量顯著提高。該專業學生中級工、高級工合格率達到95%以上，優秀生比率大大增加，師生參加市級、省級、國家級技能大賽成績優異。高級段，技師段學生的專業技術綜合能力和解決企業實際問題的能力顯著提高，主要有以下原因。

一是通過教學內容的整合，確立若干項目，大大縮短理論教學的時間跨度，大大激發了學生的學習興趣，收到事半功倍的效果。

二是理論與實踐一體化教學，可以使技能操作與專業理論知識緊密的銜接，實現感性認識和理性認識同步提高。

三是理論學習與技能訓練反復交叉進行，內容不斷更新，學生有新鮮感。理論指導下的技能訓練使學生感到學到了實在的知識，自信心增加，技能在理論的支持下，提高更快、更有發展性。

四是理實一體化教學，增加了師生的直接交流，教師能比較客觀地了解學生掌握專業知識和操作能力的程度，有利于教師更加切合學生的實際情況加以指導，因材施教，滿足不同層次學生的要求。

五是理實一體化教學迫使教師不斷地提高自身素質，有利于師資隊伍的建設。

六是小班化、小步子教學使教師在教學中不會顧此失彼，游刃有余，教學面向學生個體，內容適合學生的接受能力，教學效果得到保障。