“電氣控制與PLC技術”課程教學模式改革與實踐

王欣

摘 要：文章結合“電氣控制與PLC技術”課程教學現狀，對該課程的教改進行了探討。“電氣控制與PLC技術”是一門實踐性很強的綜合性技術應用課程，基于本校的實際情況，通過對該課程教學模式的分析和改革，將理論課堂與實驗室充分融合，構建理實一體的立體化教學體系，以學生為中心采用現代教學手段，立足于培養其創新精神和能力，取得良好效果。

關鍵詞：教學模式；立體化；PLC

中圖分類號：G642 文獻標志碼：A 文章編號：2096-000X（2018）21-0124-03

Abstract： Combined with the teaching status of "Electric control and PLC technology"， this paper discusses the teaching reform of this course. "Electrical control and PLC technology" is a comprehensive course that highlights the practice.Based on the actual situation of our school，this study integrate theoretical classroom with laboratory practice by reforming teaching mode of specialized courses，and constructs a theory and practice of integrated 3D teaching system. With student-centered modern teaching methods， this study seeks to develop students' innovative spirit and ability and gains achievement.

Keywords： teaching mode； three-dimensional； PLC

引言

“電氣控制與PLC技術”是一門綜合性和實踐性非常強的專業課程，實踐環節尤為重要。學生唯有進行實際的動手操作，才能真正的理解和掌握這門課程。因此，各高等院校將此課程設置了實踐教學環節，如實驗、實訓、課程設計、科技訓練等。

我校于2017年與羅克韋爾自動化（中國）有限公司合作創建了羅克韋爾自動化實驗室，羅克韋爾自動化實驗室的建立對人才的培養和科技創新能力的提升提供了良好的教學平臺，同時也為電氣控制與 PLC 技術課程的教學改革提供了有力的硬件支撐。如何使用現有條件，通過教學方法和實踐環節不斷提高“電氣控制與PLC技術”這門課程的教學質量，從而提高學生分析和解決工程實際問題的綜合能力，培養滿足人才市場所需求的創新型人才，已成為教學領域關注和重視的問題。因此，研究、探索“電氣控制與PLC技術”理論和實踐教學的教學方法和教學手段的改革，構建與21世紀科技發展和教育教學體系改革相適應的“電氣控制與PLC技術”教學的新方案具有重要而深遠的意義[1]。

一、課程教學改革背景分析

高等院校工程教育的基本任務是使學生接受系統的理工學科的理論知識、基本技能的學習和訓練，使其在完成學業時，初步具備成為工程師的基本素質和條件[2]。不同高等院校對于這門課程的授課方法有所不同：通過講授案例的方式，將啟發式教學和任務驅動法教學靈活運用到 PLC 課程教學中是許多PLC任課教師首選的教學模式[1-2]；項目式教學法把PLC理論知識轉化為多個教學項目，學生參與其中的項目式教學體現了“教師為主導，學生為主體”的教學理念[3-4]；從PLC課程實際出發，通過拓展實驗平臺、充實實驗內容、優化課程設計考核方案，突破原有實驗平臺的局限，來提升實驗環節的教學效果，從而挺高學生的動手和創新能力[5-6]；基于網絡下的教學模式，建立了一種新型的、以學生為中心的教學模式，為學生提供廣闊的學習空間[7]；采用CDIO模式，提煉出切合本行業的實際項目并更新到教學內容和訓練項目，改革教學組織過程和教學模式，形成有利于培養創新型人才的教學機智[8-9]。

以上典型文獻所講到的對“電氣控制與PLC技術”課程改革研究的方法，突破了傳統的教學模式，探索和研究了課程的教學方法和培養模式，通過融合不同的新型教學手段，達到改善教學效果的目的，這些方法具有一定的指導作用。但是隨著生源變化，以及新技術的快速發展、新機械設備的更新、信息化的教學手段出現，電氣控制與PLC的教學改革還有必要進一步的進行探索。

二、硬件環境建設

為滿足本課程日益增長的教改要求，2017年春，我校和羅克韋爾（中國）有限公司創建了羅克韋爾實驗室，結合課程建設和新技術發展的需要，組織教師和學生共同搭建了PLC綜合實習和實驗裝置20臺、現代DCS系統構架1套。為了培養我們教師隊伍的實驗室建設能力，教師和學生共同動手制作完成了20個控制對象，學校開設了50多個實驗、近20個課程設計，滿足了2人一臺設備PLC實驗上機的需要。在教師的指導下，學生還可進行DCS系統構架和PLC控制系統的設計、調試和維護等學習，使學生在教學過程中學到的知識和企業掛鉤。

“PLC綜合實驗裝置”以羅克韋爾公司Micro850為控制核心由NetLinx開放式網絡架構、PAC實驗平臺、運動控制實驗平臺、變頻器控制平臺和軟件平臺4部分構成。可開設基本步進輸入/輸出功能、中斷控制功能、外部數據（BCD碼）輸入控制功能、PID調節功能、高速計數器控制、步進電機控制、運動控制、溫度水冷過程控制、交通燈控制、滾珠絲桿滑臺控制、立體車庫控制、自動送料裝車系統控制、電梯控制、工業網絡連接等實驗。PLC實驗裝置有以下特點：

1. 實驗裝置可以利用交換機和PC，服務器，其他控制器等組成工業網絡構架。

2. 實驗裝置上留有5個功能性插槽可以擴展其他功能（如運動控制模塊）可以由控制需求進行添加。

3. 實驗裝置上有以太網接口，USB編程端口和非隔離串口等，可以與PC機，變頻器，HMI等連接進行控制和調試。

4. 實驗裝置可擴展最多132個I/O點， 為工程項目的開發提供了方便，也可用于于學生的創新實驗。

基于羅克韋爾的“PLC綜合實驗裝置”的使用改變了以往驗證性為主的實驗教學方法，使得學生能夠動手操作、設計創新，不僅提高了教學質量，且迎合了市場創新型人才的需求。

三、教學內容充實

本校實際情況出發，電氣控制與 PLC 技術課程中存在的問題，主要體現在兩個方面：1. 教學內容上，重理論輕實踐、先理論后實踐，實踐教學內容相對弱后且大多以驗證性為主，削弱了學生動手設計的能力。2. 考核方式上，以閉卷的理論考試為主要的考核方式，不能正確評價學生的學習能力。該課程是實踐性很強的課程，以理論知識為主要考核目標的閉卷筆試成績，很難公正、客觀、全面的反映學生的理論知識應用能力以及技術創新能力。為了解決上述問題，本課程從教學內容、教學方法和考核方式上進行了根本性改革。

（一）教學內容

我校“電氣控制與 PLC 技術”這門課程的總學時為58學時。其中，理論教學的模塊主要分為兩大塊： 電氣控制部分（14學時）及PLC 部分（28學時）。改革后在PLC部分的理論教學模式里融入了實踐教學。通過對這門課程多年的教授經驗，首先對教學大綱進行了改革，確定基本的教學內容，見表1。

（二）教學方法

本課程的“電氣控制”部分把啟發式和案例法教學融入到現代互聯網中，改變傳統的以教師授課為主的單向教學模式，采取師生雙向交流的方式。教師先講授基本的理論知識，接著給出相關的案例，學生分組后在課堂中交流不同的設計思路和方法，最后以組為單位給出相應的設計內容并進行集體討論，這樣使學生更具創造性，并提升查錯能力和交流能力。

提高教學質量的基礎上為了培養學生的動手能力和創新意識，我校在教學改革中依托羅克韋爾實驗室的硬件環境，將“PLC技術”這部分的理論課程與實踐環節進行融合，理論課堂直接設置在羅克韋爾實驗室中，從而做到講練結合的這樣一種教學方式。在教學過程中所涉及到的PLC硬件結構部分可以通過多媒體和實物演示相結合的方式呈現給學生，而指令系統、梯形圖程序等軟件部分可以邊講讓學生邊練習。將多媒體工具與實驗室設備結合起來，不僅將呆板內容實物化，也提高了學生的動手能力和所學知識的記憶性。對于軟件使用方法這種演示性或控制電機正反轉這種驗證性的教學內容，通過接線、編程和調試，在實際操作過程中及時發現并解決問題，不僅極大的推動了學生對理論知識的理解，而且教學效果和實驗效果明顯提高。理論教學與實踐操作有機結合的新型教學模式，在有限的課堂時間內提高了學生聽課的主動性和積極性，讓理論課的講授和學習不再枯燥無味，使得學生學習的效率提高[10]。

（三）考核方式改革

整個教學過程中是以實踐能力為主， 考核中加強PLC實踐能力的考核，將有助于學習PLC課程。課程考核分數設置為100分，考核成績主要分為三部分：1. 筆試開卷，側重于“電氣控制與PLC技術”的基本設計能力（40%）；2. 實驗操作考核，在學生從所做過的實驗中變通出幾十個題目，隨機抽取一個進行單獨考核，側重學生對PLC基本操作能力的考核（40%）；3. 課程整個過程中的平時表現（20%）。這種考核形式能夠更加客觀、全面的考核學生，促使學生全面的掌握PLC技術。

如果課程學習特別優秀者，可采取一定的獎勵： 如推薦參賽大學生參加各種“AB杯”、“西門子杯”或者可直接推薦相對應的公司參加畢業實習、推薦就業等，提高學生學習這門課程的主動性和積極性。

四、結束語

羅克韋爾實驗室中教學，將理論與實踐融合在一起，這種一體的立體化教學模式對學生充滿了吸引力，讓學生能夠更加積極學習。筆試和實踐相結合的考核方式，能夠更加公正、客觀、全面的反映學生的理論知識應用能力以及學生的開拓、創新精神。抓好教學中的每一個環節，都能積極的推動教與學，也能充分調動教師教學和教改的積極性，從而大幅度提高教學質量，獲得良好的教學效果。

通過對本課程教學內容、實踐性教學環節和考核方式的改革，使我們深刻認識到教育教學改革的重要性。高等院校不斷進行教育教學改革對推動我國經濟技術高速發展有著很強的實用價值，對加速人才培養也有著深遠的歷史意義[10]。

參考文獻：

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