梁喆　歐陽名三

【摘 要】電氣控制與PLC是電氣工程與自動化專業(yè)的必修課程，其知識點(diǎn)和工業(yè)現(xiàn)場聯(lián)系較多。為提高卓越工程師計劃下的電氣控制與PLC教學(xué)效果，更加緊密地結(jié)合專業(yè)特點(diǎn)開展電氣控制與PLC的教學(xué)，本文分析了電氣控制與PLC課程的特點(diǎn)，對卓越工程師計劃下的課程教學(xué)方法改進(jìn)從理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)兩個方面進(jìn)行了探討，通過改進(jìn)的方法進(jìn)行教學(xué)的時候提高了學(xué)生靈活運(yùn)用理論知識的能力，促進(jìn)卓越工程師計劃下的電氣控制PLC課程教學(xué)效果的提高。

【關(guān)鍵詞】電氣控制與PLC；卓越工程師；教學(xué)方法

卓越工程師教育培養(yǎng)計劃主要目標(biāo)是面向工業(yè)界、面向世界、面向未來，培養(yǎng)造就一大批創(chuàng)新能力強(qiáng)、適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展需要的高質(zhì)量各類型工程技術(shù)人才。[1-2]

2010年我校的電氣工程與自動化專業(yè)被教育部批準(zhǔn)實(shí)施“卓越計劃”。電氣控制與PLC是電氣工程與自動化專業(yè)一門實(shí)踐性較強(qiáng)的專業(yè)課程，即強(qiáng)調(diào)知識的綜合性、實(shí)用性，又強(qiáng)調(diào)綜合分析和解決生產(chǎn)實(shí)踐問題的能力[3]。目前傳統(tǒng)的電氣控制與PLC課程體系及教學(xué)模式跟卓越計劃的培養(yǎng)理念和教學(xué)需要還有一定的距離，因此，如何較好地實(shí)施卓越班級的電氣控制與PLC教學(xué)，已成為了卓越工程師計劃下的各高校面臨的一項新課題。

筆者作為“電氣控制與PLC”課程的主講教師，結(jié)合電氣工程與自動化專業(yè)的特點(diǎn)，對“電氣控制與PLC”的教學(xué)方法進(jìn)行改進(jìn)。在理論教學(xué)中，采用知識講解、多媒體演示與學(xué)生互動相結(jié)合的教學(xué)手段，充分地調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，加深學(xué)生對課程內(nèi)容的理解；實(shí)踐教學(xué)中，改革實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，并以工程實(shí)例為課程設(shè)計內(nèi)容，提高學(xué)生解決實(shí)際問題的能力，從而達(dá)到提高教學(xué)質(zhì)量的目的。

1 課程特點(diǎn)與現(xiàn)狀分析

對本課程教學(xué)現(xiàn)狀分析，搞清楚課程特點(diǎn)，認(rèn)清學(xué)生的學(xué)情特點(diǎn)現(xiàn)狀，是搞好教學(xué)方法改進(jìn)的前提。

1.1 課程特點(diǎn)

電氣控制與PLC課程是在電路、電機(jī)及拖動、自動控制原理、單片機(jī)等課程的基礎(chǔ)上學(xué)習(xí)的一門專業(yè)課程。通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握工廠常用低壓電器及其電氣控制的原理和方法；掌握PLC的結(jié)構(gòu)和工作原理，具備一定的PLC程序設(shè)計和PLC技術(shù)應(yīng)用能力，培養(yǎng)學(xué)生在工業(yè)自動化控制技術(shù)中的分析能力和解決實(shí)際問題的應(yīng)用能力。

1.2 課程教學(xué)現(xiàn)狀

電氣控制與PLC課程雖然是我校電氣工程與自動化專業(yè)、自動化專業(yè)中一門非常重要的專業(yè)課程，我校主要選用西門子S7-200系列PLC作為教學(xué)對象。由于目前對通過該課程培養(yǎng)學(xué)生的的工程實(shí)踐能力缺乏足夠的重視，授課內(nèi)容的設(shè)置上還是采用傳統(tǒng)授課方式。使得電氣控制與PLC課程教學(xué)難以適應(yīng)目前市場用人的需求，主要體現(xiàn)在理論知識脫離實(shí)踐環(huán)節(jié)、學(xué)生工作后不能勝任工業(yè)現(xiàn)場中的作業(yè)要求等方面。另外，學(xué)生能夠?qū)嶋H接觸到的電氣控制系統(tǒng)和PLC裝置非常少，課程的結(jié)業(yè)考試多以基礎(chǔ)知識的考察為主，實(shí)驗(yàn)也完全是簡單的驗(yàn)證性、原理性實(shí)驗(yàn)，這種現(xiàn)狀使得大部分學(xué)生學(xué)完這門課程后僅僅掌握了plc的工作原理和梯形圖的設(shè)計，但是工業(yè)上的電氣控制系統(tǒng)是什么樣子、眾多的PLC型號在實(shí)際使用的場合如何選擇、如何在現(xiàn)場安裝、如何接線、如何設(shè)計、調(diào)試這些非常實(shí)用的基本知識和基本技能都沒有掌握，甚至所謂的高分學(xué)生到了現(xiàn)場后也依然茫然不知從何處下手。

2 理論教學(xué)方法的改進(jìn)

“卓越工程師計劃”的培養(yǎng)目標(biāo)是工程技術(shù)人才，培養(yǎng)目標(biāo)的調(diào)整相應(yīng)地也要求教學(xué)方法必須作出改進(jìn)。電氣控制與PLC課程是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，因此在“卓越工程師計劃”培養(yǎng)背景下要采用多手段結(jié)合的教學(xué)方法來進(jìn)行電氣控制與PLC課程的教學(xué)。

2.1 采用多媒體教學(xué)法

電氣控制與PLC課程教學(xué)中的一個重要特點(diǎn)是讓學(xué)生根據(jù)工業(yè)現(xiàn)場的實(shí)際問題用編程實(shí)現(xiàn)控制。PLC是從繼電器、接觸器的控制動作，采用可編程技術(shù)發(fā)展演變而來的，所以在電氣控制與PLC教學(xué)中引入多媒體教學(xué)課件，形象地展示工業(yè)生產(chǎn)的控制設(shè)備和PLC內(nèi)部工作原理，使得本來很抽象的東西變得具體了，有利于學(xué)生掌握諸如“PLC的周期性掃描工作方式”等知識點(diǎn)，而且記憶深刻。

其次，講解工業(yè)現(xiàn)場電氣控制線路或者PLC組成的電氣控制系統(tǒng)時，大量的控制要求對于缺少實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的學(xué)生來說，在短時間內(nèi)是不易理解的。用動畫的形式演示給學(xué)生觀看，縮短了學(xué)生和現(xiàn)場之間的距離，這樣即便于學(xué)生理解和接受，又提升了教學(xué)效果，提高了教學(xué)質(zhì)量。

2.2 采用案例教學(xué)法

卓越工程師計劃和應(yīng)用型人才的培養(yǎng)都比較注重工程實(shí)踐和專業(yè)知識綜合運(yùn)用能力的培養(yǎng)。電氣控制與PLC是一門與工業(yè)生產(chǎn)和生活結(jié)合非常緊密的課程，很多學(xué)生學(xué)完這門課程以后，雖然能夠編寫PLC的梯形圖，但是在工業(yè)現(xiàn)場，見到設(shè)備后仍然不知如何下手。因此教學(xué)中引入大量工程案例或者我們生活相關(guān)的案例進(jìn)行教學(xué)，這樣可使學(xué)生在學(xué)習(xí)中體會到所學(xué)專業(yè)知識的用處，從而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、開拓學(xué)生的視野、培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新性能力[4]。

如在講到順序功能圖編寫梯形圖程序的時候，以我們生活中經(jīng)常遇到的十字路口交通燈為例進(jìn)行設(shè)計訓(xùn)練，采用動畫的形式展示交通燈的控制過程，讓學(xué)生思考如何進(jìn)行PLC的編程設(shè)計。做為啟發(fā)思路，給出一個可以實(shí)現(xiàn)部分功能的設(shè)計方案，要求學(xué)生短暫思考后，討論方案的可行性，學(xué)生通過討論很快指出方案中存在的問題，采納了學(xué)生意見后，用PLC仿真軟件運(yùn)行學(xué)生更改后的方案設(shè)計，達(dá)到了十字路口交通燈工作的效果。通過動畫演示、模擬仿真，從設(shè)置問題情境，到熱烈的討論，學(xué)生的思維進(jìn)入了積極的狀態(tài)，在分析錯誤程序的過程中逐漸體會了編程思路及在工程中需注意的實(shí)際問題。

3 實(shí)踐教學(xué)的改進(jìn)

這里把實(shí)踐教學(xué)從總體上分為二個方面進(jìn)行討論。第一是實(shí)驗(yàn)教學(xué)，指理論課程的實(shí)驗(yàn)；第二是課程設(shè)計。

3.1 實(shí)驗(yàn)方案改進(jìn)

將實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)分成二個組成部分：基本的編程指令驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)和綜合性實(shí)驗(yàn)。對指令驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)而言，應(yīng)當(dāng)少而精，讓這些驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)起到鞏固課堂教學(xué)內(nèi)容、加深理論理解作用。對綜合性實(shí)驗(yàn)而言，將學(xué)過的主要功能部件有機(jī)地組合起來，形成一個具有一定實(shí)際意義的整體，使學(xué)生掌握PLC控制系統(tǒng)整合的基本方法。為了在設(shè)計實(shí)驗(yàn)過程中激發(fā)同學(xué)的創(chuàng)新性，實(shí)驗(yàn)中鼓勵同學(xué)突破實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書所給的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容大膽進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計，要求學(xué)生可以采用不同的編程方法，選用不同的器件等。諸如在進(jìn)行“四節(jié)傳送帶的模擬實(shí)驗(yàn)”時，PLC試驗(yàn)臺給出的電機(jī)運(yùn)行采用模擬的形式，用LED燈亮和滅的形式表示電機(jī)運(yùn)行和停止，這樣僅僅是驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，學(xué)生只起到搬運(yùn)工的作用，即輸入程序，運(yùn)行，看現(xiàn)象。這時利用實(shí)驗(yàn)室配套的小型異步三相電動機(jī)，要求學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書的內(nèi)容，利用實(shí)際的電機(jī)重新設(shè)計實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容，大部分學(xué)生通過討論，電氣接線，編程，在90分鐘的實(shí)驗(yàn)時間達(dá)到實(shí)驗(yàn)的目的。對于此種方式，很多同學(xué)樂于接受，此種實(shí)驗(yàn)方式讓學(xué)生感覺到有充分的發(fā)揮余地，從而培養(yǎng)學(xué)生靈活運(yùn)用所學(xué)知識解決實(shí)際問題的能力，激發(fā)學(xué)生潛意識中的創(chuàng)造性。如此培養(yǎng)出來的學(xué)生才能滿足“卓越計劃”所要求的“適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展需要的高質(zhì)量工程技術(shù)人才”。

3.2 課程設(shè)計改進(jìn)

課程設(shè)計的時候以項目開發(fā)過程開展課程設(shè)計。電氣控制與PLC課程設(shè)計主要以小組形式開展課程設(shè)計。指導(dǎo)教師根據(jù)生產(chǎn)和生活實(shí)際提出多個設(shè)計項目（如電梯的控制系統(tǒng)、流水線的控制系統(tǒng)、交通燈的控制等），各小組成員根據(jù)自身的能力和興趣選擇不同的項目進(jìn)行設(shè)計，保證讓每一個學(xué)生都參與設(shè)計，提高了學(xué)生的自信心，從而激發(fā)學(xué)習(xí)熱情。設(shè)計過程中，模擬企業(yè)項目開發(fā)的流程實(shí)施課程設(shè)計，要求學(xué)生進(jìn)行需求分析，對項目中需要用到的器件以及導(dǎo)線進(jìn)行選型，整個控制系統(tǒng)進(jìn)行功能模塊的劃分，PLC的I/O口的分配，順序功能圖的繪制，梯形圖程序的編寫，以及外部接線圖的繪制。

4 結(jié)論

綜上所述，學(xué)校加入卓越工程師計劃后，電氣控制與PLC課程教學(xué)的上述改進(jìn)方案在電力系統(tǒng)與自動化專業(yè)和自動化專業(yè)中實(shí)施開展，提高了學(xué)生的創(chuàng)新能力、應(yīng)用能力和綜合能力，畢業(yè)生的動手能力得到了企業(yè)認(rèn)可。還將學(xué)生的主觀能動作用充分發(fā)揮，體現(xiàn)了以學(xué)生為本的教學(xué)理念。

【參考文獻(xiàn)】

[1]王文福.基于“卓越工程師培養(yǎng)計劃”的自然地理教學(xué)模式的構(gòu)建[J].長春師范學(xué)院學(xué)報（自然科學(xué)版），2011，30（4）：136-139.

[2]張春燕.電氣信息類“卓越工程師”人才培養(yǎng)模式研究與實(shí)踐[J].中國電力教，2013（5）：12-13.

[3]刁統(tǒng)山，王連飛，楊愛新，等.改革PLC教學(xué)培養(yǎng)創(chuàng)新型人才[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2008，27（9）：166-168.

[4]余江.基于案例教學(xué)法應(yīng)用角度下的PLC教學(xué)研究[J].滁州職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2014，13（3）：72-74.

[責(zé)任編輯：王楠]