PLC 控制技術精品課程建設與研究

張學輝

（遼寧軌道交通職業學院，遼寧沈陽，110036）

1 教學時間及場地安排

1.1 教學時間安排

改革前的PLC 課程教學每周安排6 學時，一個學期安排15 周的教學，總學時為90 學時。為切實的開展理論與實踐一體化教學模式改革，實現學生的“做中學、做中教”，改革后的PLC 課程一個學期安排6 周教學周，周學時為12 學時，可以進行PLC 知識與技能的集訓，有效的完成PLC 教學項目和工作任務。

1.2 教學場地安排

改革前的PLC 課程教學理論與實踐分開安排，理論課程安排在教室上，實踐課安排到實驗室進行理論教學的驗證性實驗，教學效果不理想。改革后PLC 課程全程安排在PLC 實訓室進行教學，老師邊講，學生邊聽，學生邊做，老師邊指導，教學項目和工作任務的策劃，實施與反饋連貫進行，模擬工作現場，提高學生分析問題、解決問題的能力。

2 教材選用

2.1 教材

教材選擇項目化教程，以培養PLC 應用能力為目標，根據PLC 技術發展和高職教育工學結合的要求，選擇應用普遍的西門子S7-200 PLC 為主要機型，打破以結構原理、指令系統、編程方法和系統設計為架構的PLC 學科體系，開發基于工作過程項目化教材，將PLC 現場應用中的典型工作任務提煉為教學項目，以工程應用項目為載體，將實務知識學習和專業技能培訓融于項目實施過程。以工作任務單的形式下發學習任務，在PLC 實訓室以邊學邊做的方式組織項目化實施，通過多元化考評實現學習目標，以拓展項目來提高PLC 學習能力和實踐創新能力。

2.2 實訓指導書

根據自主開發的PLC 實訓裝置編寫《PLC 項目實施指導書》，該教材既作為項目實施指導書，在書后附項目報告，作為課程過程考核的過程資料。《PLC 項目實施指導書》的編寫是為了使學生更好地理解和深刻地把握PLC 應用的知識與技能，訓練和培養學生的實際動手能力以及分析、解決實際工程問題的能力，開設了十一個實訓項目：三相異步電動機起動控制、三相異步電動機正反轉控制、三相異步電動機順序起停控制、三相異步電動機星—三角形降壓起動控制、氣缸的自動往復運動控制、交通信號燈控制、噴泉控制、搶答器控制、七段數碼管顯示控制、校牌彩燈控制和車床PLC 改造控制等項目。通過以上十一個項目使學生掌握如何用設計電氣控制電路和使用PLC 實現工業設備的控制。本指導書所涉及的項目適用于自動化類專業的高職開設，由具有第一線教學經驗的專業教師編寫，邀請企業、行業專家主審。

3 教學資源

3.1 教學硬件條件

PLC 實訓室設備要能夠完成PLC 基本邏輯控制、順序控制、時間控制、計數控制等，PLC 的輸入端主要配置開關、按鈕、行程開關、光電傳感器、磁感應傳感器等數字量元器件，PLC 的控制對象主要是信號燈、電動機和氣缸等。作為自動化類專業《PLC 控制技術》理實一體教學的主要場所。

3.1.1 實訓室功能和教學項目

PLC 實訓室要能夠完成PLC 基本知識與技能的學習與訓練，PLC 實訓室主要處理的是數字量信號，所以不需要配備功能特別強大和高檔的PLC，選擇德國西門子公司的小型一體式緊湊型S7-200 系列PLC，S7-200 系列PLC 將電源、CPU、存儲器和I/O 電路集成在一個單元內，具備基本的控制功能和一般的運算能力。能夠完成的項目包括：

（1）三相異步電動機起停PLC 控制：熟悉STEP7 編程軟件，訓練常開/常閉觸點、輸出繼電器線圈等基本邏輯指令；

（2）三相異步電動機正反轉PLC 控制：應用光電開關，訓練置位、復位等基本邏輯指令；

（3）三相異步電動機順序起停PLC 控制：訓練TON 等定時器指令；

（4）三相異步電動機星角降壓起動PLC 控制：訓練TOF、TONR 等定時器指令；

（5）氣缸自動往復運動PLC 控制：應用磁性開關，訓練計數器指令；

（6）交通信號燈PLC 控制：訓練定時器、計算器指令，PLC 的順序功能圖編程方法；

（7）噴泉PLC 控制：訓練PLC 的順序功能圖編程方法；

（8）搶答器PLC 控制：訓練經驗法PLC 程序設計方法；

（9）七段數碼管顯示PLC 控制：訓練編碼、譯碼等PLC 功能指令；（10）校牌彩燈PLC 控制：訓練移位等PLC 功能指令；（11）車床PLC 改造：訓練生產機械的PLC 改造方法。

3.1.2 實訓設備簡介

PLC 實訓臺為學院自主研制開發，由專業教師設計，科技實訓中心生產，專業教師帶領部分專業學生進行安裝、調試。實訓臺采用工業現場普遍使用的工業鋁型材制作支架，實訓臺正反兩面都可使用，網孔板橫豎分布均勻。實訓臺上除了PLC，還集成了PLC 控制常見的I/O 器件，包括輸入器件：開關、按鈕、光電開關、磁性開關、電感式傳感器、電容式傳感器等；輸出器件：繼電器、接觸器、直流電機、交通信號燈模型等。

3.2 教學軟件條件

3.2.1 教學團隊

PLC 課程教學團隊的教師（包括兼職）應從事多年的PLC教學與研究工作，具有豐富的工程項目實踐經驗，需要 5 名校內主講教師和2 名企業兼職教師。

3.2.2 數字教學資源

需要配備的數字化資源包括軟件、微課視頻、PPT、Flash 動畫、電子教案、題庫和課程標準等。

4 教學設計

4.1 教學方法

未改革之前的PLC 課程基本上都是以講指令的理論教學為主，輔以驗證性的實驗，為了真正的實現理論與實踐一體化的教學模式改革，從傳統的教學方法過渡到“任務驅動、項目教學”的教學方法，在每個項目教學中，教師邊講授理論邊指導學生實做。在實際的教學過程中，也要注意多種教學方法的結合使用，根據不同的教學情境選擇合適的教學方法。比如在講解PLC 基本原理和結構時，采用微課、動畫的教學方法；講解PLC 編程軟件使用時，采用啟發式的教學方法，在項目實施過程，采用任務驅動、項目教學的教學方法。而在學生反饋學習信息方面，采用多種方式與學生交流、討論，實時獲取學生的學習情況。濃厚的興趣是最大的學習動力，只有上課的學生對PLC 課程有了興趣，所開展的各種教學方法才會更高效，教學效果才會更好。

4.2 教學手段

適當的教學手段可以有效的促進理實一體化教學效果，在工業4.0 和中國制造2025 背景的當下，盡量選擇現代化的微課、PPT、仿真軟件等信息化手段進行教學，同時很好的結合板書、實操等傳統教學手段，因地制宜、因人施教，盡量激發學生自主學習的動力。

（1）微課、PPT、仿真軟件等信息化手段：PLC 是大部分工科職業院校自動化類專業的都開的課程，各個學校老師開發了很多微課資源，授課老師可以借鑒學習，同時根據本校實訓設備的實際情況開發符合本校特色的微課和PPT 課件，引入新的VR 虛擬現實等新技術，使教學更加生動活潑。

（2）教材與項目報告：教材和項目報告是根據實訓設備和課程特色校本開發的，教材是基于任務驅動、項目引導編寫，側重工程實踐，在項目教學中提高PLC 技能，項目報告是重要過程資料，模擬工程資料和工程文件匯總，培育學生系統思維，對PLC 控制工程有初淺認知。

（3）過程考核資料規范、標準化：《PLC 控制技術》教學的過程資料包括：課堂出勤及紀律記錄表、課堂提問及課后作業記錄表、6S 工作規范記錄表、PLC 項目評分標準、項目完成進程記錄表、項目成績互評表、項目成績自評表、項目成績教師打分表、項目報告、作業等。

5 課程考核改革

5.1 課程總體考核方法

考核評價改革是PLC 課程改革的重要環節，改變過去一卷定終身的課程考核模式，變期末考核為過程考核，考核的內容除了學生學習到PLC 知識與技能，還要考核學生課程過程中出勤、紀律、學習態度、期末理論考核和項目考核。其中項目考核是重點，科學制定項目評分標準，基于工作過程，體現崗位能力，對11 個項目要逐個考核。

5.1.1 出勤、紀律及練習

學習過程比學習結果更為重要，要將學生的課程出勤情況、工作紀律和PLC 程序練習情況都納入課程過程考核，體現學生的職業素養和工匠精神，此部分過程考核要占最終成績的30%。

（1）紀律（共10 分）：采用減分制，根據違反紀律情況減分，例如課堂說話一次扣1 分，打鬧一次扣2 分，辱罵一次扣2 分，不服從老師管理一次扣5 分等，10 分扣完為止。

圖1 《PLC 控制技術》課程考核評價體系

（2）出勤（共10 分）：采用減分制（缺課超過總課時1/3的，直接認定不及格），遲到一次扣0.5 分，早退一次扣0.5分，病假一次扣0.5 分，事假一次扣1 分，10 分扣完為止。

（3）課堂提問與練習（共10 分）：采用加分制，提問共5分，根據問題回答情況，給予5 分、4 分和3 分不等的記分；練習共5 分，每次5 分，根據練習情況，分別給予5 分、4 分、3 分和2 分不等的記分。

5.1.2 期末考核

在項目實施過程中，有部分小組有借鑒其他小組的情況，為體現學生學習的真實效果，期末安排進行理論與實操的考核。

期末理論測試（共10 分）：考核學生應知應會的PLC 基礎理論知識，包括PLC 定義、功能、應用、特點、分類、發展、基本組成、工作原理、外部結構、內存結構及尋址方式等。從題庫中出題，主要是簡答題和程序編寫，分為A、B 卷，座位相鄰的同學分別答A 卷和B 卷，從制度上杜絕抄襲。

期末實做考核（共10 分）：考核學生應用PLC 的基本技能，包括PLC I/O 地址分配、外部接線、基本邏輯指令、定時器指令、計數器指令、功能指令、順序控制程序設計等。從題庫中抽題考核，分為基本技能考核和加強技能考核，基本技能考核最高分為7 分，完成基本技能考核才允許進行增強技能的考核，兩項都完成最高分是10 分。

5.1.3 項目過程考核

《PLC 控制技術》的項目過程考核要按照符合自動化類專業核心崗位能力的要求制定項目評分標準，采用百分制記分，作為學習小組的起評分，再根據每個成員在項目策劃、項目實施和項目評價過程中實際貢獻大小的情況進行加減分，產生小組成員的項目成績。全部十一個項目的成績加權取平均后所得分數占PLC 課程最終成績的50%。

PLC 課程成績=紀律成績(10 分)+出勤成績（10 分）+上課提問及練習成績（10 分）+項目過程（50 分）+期末理論測試（10 分）+期末實做考核（10 分）。

5.2 項目實施過程考核方法

根據實訓室設備和學生的實際情況進行分組，分為12組，每組成員2-3 人，要求每個小組必須完成每個項目的基本控制要求，只有完成基本要求該小組全體成員才會有小組項目成績，在項目進行過程中有接受程度快的，也有接受較慢的，在完成每個項目的基本控制要求后允許該小組進行較高層次的項目附加思考題目的項目實施。