PLC編程與應用課程教學實踐探究

摘要：產教融合背景下，針對高職 PLC 編程與應用課程在教學過程中存在的課程重理論、輕實踐，學生缺乏興趣等問題，文章對 PLC 編程與應用課程的教學進行了實踐探究，采用西門子 S7 - 200 SMART 型號的可編程邏輯控制器，以十字交通燈控制項目為例，引入項目化教學與學科競賽相結合的教學策略，旨在提升學生對 PLC 編程的興趣，使其掌握多種編程方法并提高學習效率。

關鍵詞：產教融合；PLC編程；學科競賽；十字交通燈控制；項目化教學

中圖分類號：G642" " " " 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2025）21-0132-03

開放科學（資源服務） 標識碼（OSID）

0 引言

產教融合一直是我國高等教育面臨和發展的重點課題。在產教融合背景下，PLC 編程與應用課程是智能裝備技術專業的核心專業課程，且 PLC 編程技術在現代化生產和工業中廣泛應用[1]。提高智能裝備技術專業學生的 PLC 編程能力，可以為他們以后走向工作崗位打下堅實的基礎。目前，針對高職 PLC 編程與應用課程在教學過程中存在的問題，本文以十字交通燈控制項目為例，引入項目化教學與學科競賽相結合的教學策略。項目化教學模式以學生為主體，通過實踐活動，加強學生對編程指令的理解，幫助學生熟練應用理論知識解決生活中遇到的問題[2]。從競賽出發，激發學生對 PLC 編程的興趣，使其掌握多種編程方法，達到“以賽促學”的目的。同時，這也有利于構建“崗課賽證”融通體系，實現教學內容與職業崗位能力、職業技能等級證書的對接，提高學生的專業素質，促進產教深度融合[3]。

1 PLC 編程課程教學模式探索

在傳統的 PLC 編程與應用課程教學過程中，存在學生基礎參差不齊、實訓設備跟不上實訓要求，以及教師教學方法老舊、重理論輕實踐等問題[4]。高職學生數學基礎相對薄弱，有時聽不懂編程的基礎邏輯，容易對學科失去興趣。但 PLC 的用戶界面和編程環境非常直觀，采用梯形圖或功能塊等可視化編程語言，降低了編程難度，特別適合無編程基礎或基礎較弱的人群學習。且 PLC 應用市場廣泛，學生掌握該編程技能可有效提高就業機會。因此，本文探究了 PLC 編程的學科競賽與項目化教學相結合的教學策略，將課程的理論知識融入項目實踐中，使學生在每一次項目學習中激發對編程的興趣，由淺入深地了解 PLC 編程設備的硬件系統及編程軟件，掌握編程指令及編程方法，并將其應用到項目實踐中，比如十字路口交通燈控制項目、裝配流水線控制項目等，培養學生接線、編寫程序、程序調試、運行程序的能力。同時，通過學科競賽，調動學生積極性，提高創新能力，培養團結合作的意識，提高學生 PLC 編程的能力。

本次競賽以十字交通燈控制項目為例，要求學生根據控制要求畫出順序功能圖。順序功能圖是一種圖形語言，也是順序控制編程方法的關鍵。然后采用啟保停電路編程法、置位復位指令編程法、順序控制繼電器指令編程法等 3 種編程方法進行程序設計，并完成接線，現場演示程序結果，完成競賽。

梯形圖是 PLC 可編程邏輯控制器的一種圖形語言。3 種編程方法分別如圖 3、圖 4、圖 5 所示。其中，在圖 3 啟保停電路編程法的梯形圖中，M0.1 和 T37 的常開觸點串聯作為激活輔助繼電器 M0.2 的啟動條件，M0.3 和 I0.1 的常閉觸點串聯作為輔助繼電器 M0.2 的停止條件。在圖 4 置位復位指令編程法的梯形圖中，M0.1 和 T37 的常開觸點串聯，當達到轉換條件時，使輔助繼電器 M0.2 被置位為 1，同時 M0.2 的前級步 M0.1 被復位。在圖 5 順序控制繼電器指令編程法的梯形圖中，SCR 指令代表初始步 S0.0 程序段開始，SCTR 指令代表執行指令 SCR 的轉換，即當 I0.0 的常開觸點有效時，達到轉換條件，轉換到 S0.1 步，同時，SCRE 指令代表 S0.0 程序段結束。

在 PLC 編程方法的教學過程中發現，PLC 編程語言與其他語言一樣，具有充分的靈活性。比如，經驗設計法采用設計者的設計思路來編寫程序，具有較大的試探性和隨意性；順序控制的編程方法有順序控制設計法，它是一種按照生產工藝的先后順序，使各個執行機構能自動有秩序執行的一種編程方法；還有啟保停電路編程法、置位復位指令編程法、順序控制繼電器指令編程法等。考慮到高職學生的基礎，競賽主要選擇后 3 種順序控制編程方法，通過對比學習，查找編程原理的不同之處，總結編程邏輯的相似之處，從而促進學生對 3 種編程方法的掌握。

2 競賽教學實施策略

本次競賽采用項目化實驗比賽形式，設備采用西門子S7-200 SMART 型號的可編程邏輯控制器，編譯軟件為 STEP 7-Micro/WIN SMART。假設每一種編程方法為一個項目，進行上機編程及連接線路，現場演示運行結果。主要的參賽對象為 2023 級智能裝備技術專業學生。因學校組織的參賽場地有限，首先通過紙質試題對報名學生進行第一輪比賽，通過人數為 20 人，參加最終的 PLC 編程競賽。再將通過第一輪比賽的學生，堅持自愿分組原則，2 人一組，其中 1 人為隊長，承擔團隊核心領導者角色，協調團隊的整個參賽過程。最后，舉行這樣的比賽，不僅可以讓學生獲得成就感，調動學生的積極性，還有助于提高學生對學科的學習興趣。比賽過程主要包括以下3個環節。

2.1 競賽前

教師根據課程教學進度，合理選擇適合進行比賽的題目，再通過在學校拉橫幅、粘貼海報、在微信群宣傳等方式宣傳 PLC 編程比賽。同時邀請企業相關技術人員及高職稱教師作為裁判，以更公平地評價此次 PLC 編程學科競賽。同時，在競賽前合理開放學校 PLC 編程實訓場地，讓學生利用課余時間鞏固知識，激發學生對競賽的興趣。

2.2 競賽中

教師強調比賽紀律，讓學生抽簽決定比賽組別，進行小組簽到，并查看比賽項目試題。比賽開始后，裁判員對各個小組比賽表現進行量化記錄，為考核的結果提供依據。在本次比賽中，“十字交通燈控制”項目的競賽考核標準：

學生每完成一個項目后，通過舉手示意負責的裁判員驗收。裁判員通過查看實驗臺上“十字交通燈控制”模塊的運行效果、程序及完成時間進行打分，并做好相應的量化記錄。最后，競賽時間截止后，工作人員收集各小組的答題卡，為順序功能圖的考核成績提供依據。

2.3 競賽后

通過本次學科競賽，教師總結和評價學生在比賽過程中出現的問題，促進學生對課程后續章節的學習。對部分學有余力的同學，鼓勵他們積極參加更高級別的比賽，考取相應的資格證，為以后找工作打下堅實的基礎。

3 項目化教學+學科競賽教學的改革效果

在PLC編程與應用課程中，將項目化教學和學科競賽教學進行有效結合，提高了教學質量，激發了學生學習 PLC 編程課程的積極性。該種教學模式有以下幾點優勢。

3.1 理論和實踐相結合

在 PLC 編程與應用課程中，加強實訓實操編程能力，注重理論和實踐相結合是提高編程能力、解決工程問題的關鍵。在本次競賽中，堅持“理實一體”的原則，通過給學生分發紙質試題，讓學生分析項目的控制要求，根據課堂上講授的理論知識，畫出項目的順序功能圖，體現了學生對理論知識的運用；并根據順序功能圖，采用 3 種不同的編程方法實現控制要求，體現了學生對理論與實踐結合能力的運用。同時，競賽選擇的題目是生活中常見的十字交通燈問題，案例生動形象，貼近生活，基于該競賽的問題導向引導，激發學生的創新能力，有利于培養學生對 PLC 編程的興趣。

3.2 考核模式改革

傳統的課程考核方式一般局限于理論考核，考核方式單一，不能全面地評價學生對 PLC 編程課程的掌握情況。受本次競賽啟發，在期末考核時，本研究采用“平時成績+項目考核+理論考核”的分層考核模式，以期全面反映學生對 PLC 編程知識和實際操作能力的掌握情況。其中，平時成績由學生的平時考勤、回答問題及作業完成情況構成。在項目考核時，分小組進行考核，3 人一組，并要求學生進行組內互評、小組互評，幫助學生提高責任意識及團結合作的能力，體現了學生學習的主體地位。項目考核結束時，教師安排問題回答環節，判斷各組學生對 PLC 編程相關知識的掌握情況。

3.3 通過校企合作，提高學生的就業競爭力

本次競賽邀請了學校校企合作的相關專家擔任競賽的裁判員。這樣的方式有利于加強學生和企業、教師和企業、學校和企業的溝通交流，給學生的就業提供了明確的方向，為學生去企業實習時提供了有效的信息，提高了學生的就業競爭力，也為企業提供了充足的人才支持。

3.4 多種編程方法競賽，提高學生的編程能力

競賽選擇用 3 種不同的編程方法來完成同一個項目，即啟保停電路編程法、置位復位指令編程法、順序控制繼電器指令編程法。3 種方法的核心均是畫出順序功能圖，這也是它們的共同之處。學生根據順序功能圖，利用不同的編程原理編寫出對應的梯形圖。通過本次競賽，對比不同的編程方法，讓學生能迅速掌握 PLC 編程語言中 3 種順序控制編程方法的訣竅，掌握“類比學習”的思想，提高 PLC 編程的能力，并感受到 PLC 編程語言的強大之處。

4 結束語

實踐表明，項目化教學+學科競賽的教學策略促進了學生對 PLC 編程課程學習的主動性，提高了后續章節的學習效率，也激發了學生對 PLC 編程的興趣。PLC 編程與應用課程是一門理論和實踐相結合的專業核心課程，學好 PLC 編程技術，對培養應用型人才具有重要的意義。教師應該緊跟企業的崗位需求發展，不斷調整教學策略，教會學生學習，培養學生成為德智體美勞全面發展的人才。同時，教師應該不斷提高自身專業素養，多參加企業實踐，了解專業最前沿的動態信息，更好地服務于學生，教好學生。未來將進一步探索校企深度合作下的產學研一體化模式，以促進更高水平的教學改革。

參考文獻：

[1] 張麗.“PLC技術與實踐” 課程教學探討：以“人行道交通燈控制與設計”章節為例[J].科教文匯，2021（14）：162-163.

[2] 陳曦.項目化教學在PLC編程與應用技術課程中的應用[J].山西青年，2024（19）：145-147.

[3] 章敏艷.“崗課賽證”融通模式下中職機電專業PLC課程教學改革路徑[J].造紙裝備及材料，2024，53（1）：230-232.

[4] 王苗苗，蔣燕，林伊婷，等.數字孿生技術在“PLC技術及應用”課程中的應用研究[J].安徽電子信息職業技術學院學報，2024，23（4）：54-58.

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