面向職業(yè)教育的 PLC一體化教室的構(gòu)建

馬長富

【摘 要】隨著PLC的廣泛應(yīng)用，企業(yè)對其技術(shù)人員的需求也逐年增加，許多職業(yè)院校都將PLC作為電氣、工業(yè)自動化以及樓宇自動化等專業(yè)的核心課程之一。但在傳統(tǒng)的PLC教學(xué)過程中，都將理論和實踐教學(xué)分開進行，造成理論和實際的嚴(yán)重脫節(jié)。同時為了滿足高等職業(yè)教育的人才培養(yǎng)目標(biāo)的要求，學(xué)生在技能上、實際操作環(huán)節(jié)要更勝一籌。

【關(guān)鍵詞】PLC一體化教室；模塊教學(xué)法；構(gòu)建

【中圖分類號】G712 【文獻標(biāo)識碼】A

【文章編號】2095-3089（2019）08-0016-02

引言

著經(jīng)濟的發(fā)展，PLC在家庭、建筑、電力、交通、商業(yè)等眾多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，所以社會需要大量的懂PLC控制的從業(yè)人員。為了適應(yīng)社會發(fā)展的需要，PLC這一課程已成為職業(yè)院校自動化類專業(yè)的重點課程。PLC一體化課堂教學(xué)是將教師的講解和示范與學(xué)生的操作和練習(xí)融為一體，不再像傳統(tǒng)的教學(xué)那樣在教室里對著黑板講課，而是把課堂搬到專門的實訓(xùn)教室或者實訓(xùn)場地，對著教學(xué)設(shè)備進行講解和示范。

一、PLC一體化教室的構(gòu)建

一體化教學(xué)是將實踐與理論有機結(jié)合起來，讓師生在其中圍繞實踐任務(wù)的完成進行邊教、邊學(xué)、邊做來完成教學(xué)任務(wù)。這種方法改變了傳統(tǒng)的理論教學(xué)和實踐相分離的教學(xué)形式，使學(xué)生在學(xué)完理論知識后，能很快通過實踐進行鞏固和提高。既讓老師教得開心，又讓學(xué)生學(xué)得有興趣。PLC一體化教室主要由多媒體演示設(shè)備、計算機、PLC本機、PLC模擬實訓(xùn)設(shè)備等組成。其中，多媒體演示設(shè)備為教師給學(xué)生演示講解之用，同時每一臺計算機連接一臺PLC，滿足現(xiàn)有學(xué)生人數(shù)的需要。如果學(xué)生人數(shù)有所增加，只需要增加計算機和PLC本機即可。PLC技術(shù)被公認(rèn)為是現(xiàn)代工業(yè)自動化的三大支柱（PLC、機器人、CAD/CAM）之一，為了保證PLC一體化教室的實訓(xùn)裝備和實訓(xùn)內(nèi)容能夠符合自動化行業(yè)發(fā)展的需求，緊跟自動化技術(shù)的發(fā)展，PLC一體化教室的建設(shè)必須和現(xiàn)代工業(yè)自動化行業(yè)的企業(yè)緊密合作，學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)要有足夠的眼光，緊跟時代發(fā)展前沿，具有搶占技術(shù)高地的意識，使設(shè)備的投入具有適度的前瞻性、持久性。

二、PLC一體化課堂研究的具體實施

1.PLC一體化課堂可行性。

目前，社會職業(yè)技術(shù)發(fā)展的速率已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了職業(yè)教育教學(xué)的發(fā)展速率，也就是說職業(yè)教育教學(xué)大大滯后于職業(yè)技術(shù)的發(fā)展，職業(yè)學(xué)校不能及時、快速地培養(yǎng)適應(yīng)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、社會經(jīng)濟迅速發(fā)展的技術(shù)技能人才。PLC一體化課堂教學(xué)將理論與實踐相結(jié)合，使受教育者能將所學(xué)的理論知識及時消化吸收，實現(xiàn)立竿見影的教學(xué)效果。

2.理論知識的講解。

理論知識包含兩個部分，一是電力拖動的理論知識，二是PLC的基本指令和編程方法。對于電力拖動的相關(guān)知識，教師通過實物進行講解，同時讓學(xué)生操作具體的電機回路；對于PLC基礎(chǔ)知識，教師進行基本指令和編程方法的講解。

3.教室場地的建設(shè)。

PLC一體化教室是一個多功能教室，在教室中既要設(shè)置全班的理論教學(xué)區(qū)，又要為每個學(xué)生設(shè)置實踐操作區(qū)，所以需要更大的空間，以20人的班級進行建設(shè)，需要不低于100平方米的場地空間為宜。教室要具有多媒體教學(xué)、實物展示、演練等功能。教室內(nèi)實踐操作區(qū)四周墻體上要配備三相四線的動力電源，供每個工位通電試車所用；理論教學(xué)區(qū)每個桌椅下需要配備220V單相電源地插，供桌上的電腦和儀器、儀表等使用。

4.可移動桌椅的配置。

每臺桌椅上配置一臺筆記本電腦，桌椅必須是可移動的，方便學(xué)生根據(jù)需要將桌椅在理論教學(xué)區(qū)和實踐教學(xué)區(qū)進行位置調(diào)整，這樣，集中桌椅就可作為多媒體計算機房，進行各種計算機輔助軟件的學(xué)習(xí)，桌椅分散到每個實訓(xùn)臺就可以用于編寫程序和繪制電路圖用。每張桌提供220V電源插座，供電腦和各種儀表使用。

5.學(xué)生動手操作。

理論知識講解完成之后，教師將控制過程分解，并在PLC設(shè)備上進行演示，之后指導(dǎo)學(xué)生自己動手完成。學(xué)生動手操作的過程分為兩部分，二部分是完成三相異步電動機的繼電器控制線路；另一部分是完成PLC設(shè)計。兩部分完成之后，讓學(xué)生通過互相比較找出設(shè)計的優(yōu)缺點，深刻了解PLC控制的優(yōu)越性。通過實際操作，一方面提高學(xué)生后續(xù)的學(xué)習(xí)興趣，另一方面讓學(xué)生更好地掌握PLC基本指令的使用方法。

上述只是一個簡單的實例，若將一體化課堂規(guī)范化，還必須建立專門的課程體系，并編寫?yīng)毩⒌慕虒W(xué)大綱。同時，一體化教學(xué)需要社會和企業(yè)的支持，因為校企合作的方式更有助于這一課堂的實現(xiàn)。比如，若企業(yè)給學(xué)生提供見習(xí)的機會，會使學(xué)生更好地將理論與實踐結(jié)合，從而有助于掌握PLC的精髓。

6.實訓(xùn)臺的配置。

每臺實訓(xùn)工位制作成立式網(wǎng)孔板且可以移動，提供三相四線電源和單相電源。因自動化技術(shù)的特點是技術(shù)更新快，PLC一體化教室的建設(shè)必須考慮自動化技術(shù)的動態(tài)發(fā)展，最好建設(shè)為本著平臺+設(shè)備的模式進行，重點建設(shè)一個平臺，而設(shè)備應(yīng)該能夠動態(tài)更新，并且能夠任意組合。可移動的立式網(wǎng)孔板就是一個平臺，上面安裝哪些器件根據(jù)需要而定，這樣既保護了投資，又為教學(xué)實訓(xùn)提供了可操作的柔性。實訓(xùn)臺呈U形擺放，這樣教師有更好的視覺照顧到每個實訓(xùn)的學(xué)生。

三、PLC一體化教室的設(shè)備配置

現(xiàn)在各職業(yè)院校的PLC實訓(xùn)設(shè)備主要以西門子、三菱和松下等型號為載體進行PLC知識的學(xué)習(xí)。PLC一體化教室的構(gòu)建，要充分調(diào)研目前國內(nèi)外自動化技術(shù)的發(fā)展歷史和發(fā)展趨勢，并對國內(nèi)自動化行業(yè)企業(yè)的需求做出深入的研究，緊緊圍繞自動化技術(shù)相關(guān)行業(yè)，滿足培養(yǎng)的人才符合社會和企業(yè)對人才的要求。在配備設(shè)備時，要做到適度的超前并留有可發(fā)展的空間，在此，以西門子產(chǎn)品為主線進行實訓(xùn)設(shè)備的配置，建議每個實訓(xùn)臺主要基本設(shè)備配置為：西門子S7-300PLC、S7-200PLC、變頻器、觸摸屏、PROFIBUS、ETHERNET通信模塊等。

四、一體化教學(xué)在課程教學(xué)中的實施

在PLC“理實”一體化教學(xué)中，將教學(xué)的實施按照項目進行管理，每個項目劃分為單獨的教學(xué)任務(wù)，在每個教學(xué)任務(wù)中設(shè)置不同的教學(xué)情景，進行案例式教學(xué)。在教學(xué)情景的案例教學(xué)中，按照“理實”一體化的資訊學(xué)習(xí)、計劃決策、任務(wù)實施、階段檢查、結(jié)果評價、學(xué)習(xí)小結(jié)六步法開著教學(xué)。比如，在進行運料小車控制系統(tǒng)的編程教學(xué)中，下發(fā)學(xué)生工作頁，按照項目要求，進行相關(guān)資料準(zhǔn)備，學(xué)習(xí)該項目所需要的基礎(chǔ)理論知識，在教師引導(dǎo)和檢查過程中，形成完成該項目各個工作任務(wù)的實施方案，并準(zhǔn)備好元件清單，實施任務(wù)方案，并在小組內(nèi)進行成果檢查，及時進行組內(nèi)評價，提交任務(wù)，再由教師進行指導(dǎo)和點評，最好再次對學(xué)習(xí)任務(wù)的任務(wù)進行修正，并最后做出學(xué)習(xí)總結(jié)。

結(jié)束語

經(jīng)過多年的實訓(xùn)教學(xué)經(jīng)驗和廣泛而深入的調(diào)研分析，本文提出的PLC一體化教室的建設(shè)方案既可以滿足不同層次學(xué)生或?qū)W員進行單項基本技能訓(xùn)練、專業(yè)模塊技能訓(xùn)練和綜合素質(zhì)訓(xùn)練的需要，也可以滿足教師進行教學(xué)研究和科技開發(fā)的平臺要求，體現(xiàn)了現(xiàn)代職業(yè)教育思想和理念，體現(xiàn)了職業(yè)學(xué)校獨特的培養(yǎng)模式，可以有效地支持PLC課程的項目化的課程實踐。

參考文獻

[1]肖晗.電力工程PLC技術(shù)存在的問題及其解決方案[J].通信電源技術(shù)，2018（06）.

[2]馬麗娜.淺析電氣控制與PLC一體化教學(xué)體系的構(gòu)建[J].亞太教育，2016（13）.