肖閏生

摘要：文章首先對(duì)電氣技術(shù)PLC教學(xué)現(xiàn)狀進(jìn)行了簡(jiǎn)單分析，闡述了改革的意義，然后重點(diǎn)對(duì)改革的3種方法進(jìn)行了深入的探討。提出了工程實(shí)例教學(xué)、移動(dòng)式實(shí)驗(yàn)室教學(xué)和啟發(fā)式互動(dòng)教學(xué)以及同現(xiàn)代化信息技術(shù)手段相結(jié)合的教學(xué)方法，希望能為改革教學(xué)方法提供可參考的意見和建議。

關(guān)鍵詞：電氣技術(shù)；PLC；教學(xué)方法；實(shí)踐改革

在我國(guó)的高校教育中，一直存在著學(xué)生多而師資少的現(xiàn)象，在理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)中，還有實(shí)驗(yàn)設(shè)備明顯不足或者更新建設(shè)慢的問題。近年來，教育部對(duì)學(xué)科建設(shè)提出了更高更新的要求，也增加了更多的資金投入。電氣技術(shù)PLc作為控制學(xué)科中的一門重要課程，它不僅是工業(yè)控制中的控制器，也是決定系統(tǒng)性能好壞的關(guān)鍵。從20世紀(jì)到現(xiàn)在，PLC技術(shù)的發(fā)展日新月異，其更新速度快，涉及內(nèi)容廣，而且更注重軟硬件配合，并與實(shí)踐相結(jié)合。為了提高學(xué)生的積極性，培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)思考和動(dòng)手解決問題的能力，利用移動(dòng)式實(shí)驗(yàn)教學(xué)和啟發(fā)式互動(dòng)教學(xué)對(duì)改善當(dāng)前教學(xué)環(huán)境有重要的意義，為學(xué)生將來就業(yè)和成為更高級(jí)工程技術(shù)人員打下良好的基礎(chǔ)。

1 電氣技術(shù)PLC教學(xué)現(xiàn)狀及意義分析

1.1 教學(xué)現(xiàn)狀分析

從目前來看，我國(guó)大部分高校在教學(xué)中依然采用了較為傳統(tǒng)的教學(xué)方法。其中存在的問題主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：第一，教學(xué)通常是進(jìn)行課堂講授，內(nèi)容也非常全面，從物理講到電路，再講到控制理論，有時(shí)候一堂課講下來還會(huì)覺得時(shí)間不充足，知識(shí)點(diǎn)還沒講完。整個(gè)課堂安排得很緊湊，學(xué)生在課堂的參與機(jī)會(huì)很少，教師同樣也缺乏調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性和主動(dòng)性的理念，導(dǎo)致課堂效果欠佳。第二，目前教學(xué)大綱的重點(diǎn)都偏向線路和程序的理論邏輯設(shè)計(jì)，考查學(xué)生的方式也偏理論，輕實(shí)驗(yàn)。第三，基于學(xué)校的設(shè)施設(shè)備比較落后，實(shí)際情況完全達(dá)不到教學(xué)要求，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)的無法進(jìn)行。因此，實(shí)踐環(huán)節(jié)通常不參與考核，跟成績(jī)不掛鉤，進(jìn)而使得學(xué)生不重視。

1.2 教學(xué)改革的意義

在自動(dòng)化專業(yè)與電氣工程的專業(yè)課程中，PLC和電氣控制技術(shù)是其中的必修課。另外為配合專業(yè)課程教學(xué)，還設(shè)有設(shè)計(jì)課程。通過對(duì)課程的學(xué)習(xí)和掌握，目的是讓學(xué)生具備基礎(chǔ)的電氣控制和PLC技術(shù)知識(shí)與技能，能夠建立電氣控制系統(tǒng)的概念。教育學(xué)生能在熟練分析電氣控制電路的基礎(chǔ)上，排除電氣電路的故障，并利用合適的PLC型號(hào)，對(duì)外圍電路進(jìn)行設(shè)計(jì)，編制PLC程序，從而掌握對(duì)普通電氣控制設(shè)備進(jìn)行PLC改造。

2 理論教學(xué)的改革

電氣技術(shù)PLC的課程特點(diǎn)本身就具有很強(qiáng)的應(yīng)用性，所以教師應(yīng)該基于教學(xué)大綱，通過工程實(shí)例和實(shí)驗(yàn)課程相結(jié)合進(jìn)行課程設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)工程理論與工程實(shí)驗(yàn)的相互輔助教學(xué)，使理論能服務(wù)于實(shí)踐，而實(shí)踐深化理論。同時(shí)，在改革理論教學(xué)時(shí)，教師要注意調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性和主動(dòng)性，從而提高課堂教學(xué)的效果。

2.1 啟發(fā)式互動(dòng)教學(xué)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

啟發(fā)式互動(dòng)教學(xué)，就是為了改變教師為主體的模式，通過讓學(xué)生參與到過程中，提高其積極性。而且，學(xué)生的主動(dòng)參與，可以激發(fā)他們思考，使他們發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)的樂趣，從根本上將被動(dòng)學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)換為主動(dòng)。以下兩種方法對(duì)提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣有積極作用。

（1）作業(yè)和考核形式改革，這一改革的目的，是要引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)到該課程在整個(gè)自動(dòng)化專業(yè)體系中的重要意義。例如，在開始每章課時(shí)，布置給學(xué)生相關(guān)的作業(yè)任務(wù)，而且要求不能拖延作業(yè)時(shí)間，這樣可以使他們有的放矢進(jìn)行學(xué)習(xí)，教師引導(dǎo)其思考，能盡快將課堂內(nèi)容吸收和消化。這也是鍛煉學(xué)生預(yù)習(xí)和復(fù)習(xí)的意識(shí)，且將作業(yè)的成績(jī)計(jì)入期末成績(jī)中。（2）啟發(fā)式互動(dòng)教學(xué)。這種方式需要教師提前一到兩周安排好，要求學(xué)生參與到教學(xué)討論中，分小組進(jìn)行集思廣益，然后小組推薦一位發(fā)言人將準(zhǔn)備的內(nèi)容講解給其他同學(xué)和教師，當(dāng)然其他小組成員可以進(jìn)行補(bǔ)充。另外，借助現(xiàn)代化交流工具，大家可以一起對(duì)課程的問題進(jìn)行討論。教師須做總結(jié)性陳述。通過開展學(xué)生集體備課教學(xué)，能激發(fā)他們主動(dòng)查閱資料的熱情，自覺將各種熱點(diǎn)或前沿知識(shí)帶入課堂中。這樣一來，不僅提高了學(xué)習(xí)興趣，還擴(kuò)展了其知識(shí)面。

2.2 工程案例教學(xué)，提高創(chuàng)造能力

在電氣技術(shù)PLC教學(xué)中，電磁閥和電動(dòng)機(jī)是電子控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)和運(yùn)作中常見的兩種執(zhí)行電器。在進(jìn)行實(shí)例教學(xué)時(shí)，也要根據(jù)專業(yè)的特點(diǎn)選擇相應(yīng)的執(zhí)行電器控制系統(tǒng)，且盡量選擇常見的工程實(shí)例進(jìn)行教學(xué)。通過知識(shí)轉(zhuǎn)化成生產(chǎn)力這一過程的感受，學(xué)生能夠體會(huì)到生活中無處不在的控制，認(rèn)識(shí)到電子控制在自動(dòng)化專業(yè)中的重要性及實(shí)際價(jià)值，增強(qiáng)學(xué)習(xí)的目的性。例如，在教授電子正反轉(zhuǎn)控制線路這一知識(shí)點(diǎn)中，各大商場(chǎng)都有“自動(dòng)門”這種設(shè)施，不過很少有學(xué)生能與課程聯(lián)系在一起。所以，教師利用這個(gè)實(shí)例可以對(duì)位置傳感器、觸點(diǎn)位置開關(guān)和非接觸紅外傳感器進(jìn)行教學(xué)，將電機(jī)、傳感器和電氣控制與自動(dòng)控制的知識(shí)串聯(lián)起來進(jìn)行。同時(shí)，在講控制線路設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)中，可以延伸到如何選擇和設(shè)計(jì)電器元件上。比如在講解后半部分的PLC技術(shù)時(shí)，可以結(jié)合自動(dòng)裝卸車講解常規(guī)繼電接觸器控制電路轉(zhuǎn)化成PLc控制時(shí)，它們常開常閉點(diǎn)的邏輯關(guān)系和轉(zhuǎn)化方法以及轉(zhuǎn)化后在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)切換時(shí)熔斷器損毀或跳閘，而實(shí)驗(yàn)室的調(diào)試卻又正常。留給學(xué)生思考的問題，培養(yǎng)他們解決問題和思維創(chuàng)造的能力。

3 實(shí)踐教學(xué)的改革

3.1 移動(dòng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)和教學(xué)環(huán)節(jié)模塊化

在進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)時(shí)，對(duì)課程進(jìn)行的模塊化設(shè)計(jì)和分割，可以分割成實(shí)踐前準(zhǔn)備、實(shí)踐過程調(diào)試和實(shí)踐后總結(jié)分析三大塊，并利用移動(dòng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)。在課堂上完成實(shí)踐任務(wù)的布置，而課后可以完成實(shí)驗(yàn)程序和實(shí)踐線路，為減少調(diào)試實(shí)踐，實(shí)驗(yàn)程序甚至可以在宿舍完成輸入過程。

在實(shí)驗(yàn)之前，學(xué)生需要自主完成實(shí)驗(yàn)程序的編寫，這樣可以提高學(xué)生在每一項(xiàng)教學(xué)環(huán)節(jié)的參與度，培養(yǎng)學(xué)生的主體意識(shí)，加深對(duì)理論知識(shí)的認(rèn)識(shí)和理解。通過實(shí)驗(yàn)與作業(yè)結(jié)合教學(xué)，能有效改善學(xué)生自主學(xué)習(xí)的現(xiàn)狀。

如果受限于實(shí)驗(yàn)設(shè)備數(shù)量，可以對(duì)實(shí)驗(yàn)小組的人數(shù)進(jìn)行縮減，延長(zhǎng)實(shí)驗(yàn)時(shí)間。通過開放實(shí)驗(yàn)環(huán)境和時(shí)間，學(xué)生可以同教師相約完成此次實(shí)驗(yàn)。

3.2 題目設(shè)計(jì)多樣化，鍛煉知識(shí)轉(zhuǎn)化能力

在新的教學(xué)大綱要求下，為配合完成課程設(shè)計(jì)，可以加入教學(xué)型電梯控制系統(tǒng)、教學(xué)型無塔供水系統(tǒng)和教學(xué)型鍋爐控制系統(tǒng)等實(shí)驗(yàn)設(shè)備，學(xué)生完成設(shè)計(jì)后可以在這些模型中進(jìn)行調(diào)試。當(dāng)然，針對(duì)特別優(yōu)秀的學(xué)生也可以讓其自主選擇課題進(jìn)行設(shè)計(jì)，由開關(guān)代替了輸入點(diǎn)電器，由指示燈代替了輸出點(diǎn)，學(xué)生可以利用這些實(shí)驗(yàn)設(shè)備完成設(shè)計(jì)和調(diào)試。縮小以前的課題小組成員數(shù)量，并增加設(shè)計(jì)題目，從10人1題到2至3人題，甚至1人1題，這樣在拓展學(xué)生視野的同時(shí)，也減小了學(xué)生間的相互依賴。

在實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)過程中，讓學(xué)生自己發(fā)現(xiàn)問題，可以激發(fā)他們利用網(wǎng)絡(luò)、圖書館資源或者小組討論和教師輔導(dǎo)的形式積極尋找問題的解決方案，在尋找方案的過程中他們也掌握了相關(guān)的理論知識(shí)，然后再將其運(yùn)用到實(shí)驗(yàn)中，讓理論和實(shí)踐真正有效地相結(jié)合。所以通過一系列的控制任務(wù)，讓學(xué)生掌握到用理論知識(shí)解決實(shí)際問題的能力，從而激發(fā)學(xué)生的主動(dòng)性和好奇心，真正達(dá)到理論服務(wù)于實(shí)踐的目的。

4 教學(xué)手段的改革

將傳統(tǒng)板書與多媒體技術(shù)教學(xué)相結(jié)合，利用多媒體的直觀、生動(dòng)和信息量豐富等特點(diǎn)，將抽象的概念具象化，加深學(xué)生的理解，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，從而提升教學(xué)質(zhì)量。

4.1 傳統(tǒng)教學(xué)與多媒體技術(shù)結(jié)合

這兩種教學(xué)方式各有優(yōu)缺點(diǎn)，所以這要求教師能夠?qū)⒍叩膬?yōu)點(diǎn)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)教學(xué)互補(bǔ)。自動(dòng)化專業(yè)中電機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)，由于其方程和推導(dǎo)過程較多，所以較適合運(yùn)用板書進(jìn)行教學(xué)，對(duì)推導(dǎo)過程可以進(jìn)行詳細(xì)的講解。但在低壓電器中，卻有大量的結(jié)構(gòu)圖與工作原理，所以利用多媒體技術(shù)可以更直觀地展現(xiàn)其結(jié)構(gòu)特征。由于電機(jī)的控制線路中按鈕、繼電器和接觸器等非常多，多媒體技術(shù)能實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)和視頻教學(xué)，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性。

4.2 傳統(tǒng)教學(xué)方式與仿真軟件結(jié)合

例如，在教授S7-200PLC編程時(shí)可以利用多媒體技術(shù)實(shí)現(xiàn)教學(xué)，但針對(duì)PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用實(shí)例講學(xué)時(shí)，利用實(shí)物教學(xué)就不夠現(xiàn)實(shí)。因?yàn)閷?shí)物不僅投資大，而且維護(hù)成本和難度較大。將計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)應(yīng)用進(jìn)來，可以實(shí)現(xiàn)PLC和組態(tài)軟件的仿真教學(xué)。通過該平臺(tái)進(jìn)行教學(xué)，可以使控制系統(tǒng)的理論教學(xué)實(shí)現(xiàn)生動(dòng)性、直觀性和形象化。計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)，不僅解決了實(shí)物控制的難題，而且保證了資源的低成本、多樣化。同時(shí)，仿真軟件還具有開發(fā)周期短，完全免于維護(hù)的優(yōu)點(diǎn)。所以，將仿真軟件與傳統(tǒng)教學(xué)相結(jié)合可以增加課堂教學(xué)的多樣性，還提高了實(shí)驗(yàn)教學(xué)與設(shè)計(jì)的實(shí)踐性。

5 結(jié)語

改革電氣技術(shù)PLC教學(xué)方法是一項(xiàng)長(zhǎng)期而又艱巨的任務(wù)。無論是改革教學(xué)模式，還是結(jié)合作業(yè)與實(shí)驗(yàn)，都有重要意義。特別是將部分實(shí)驗(yàn)內(nèi)容轉(zhuǎn)移到實(shí)驗(yàn)室之外進(jìn)行，這在很大程度上避免了實(shí)驗(yàn)設(shè)備緊張?jiān)斐傻睦_，同時(shí)也提高了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)參與度。但是，改革是一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)的過程，它與教師的素質(zhì)水平、教學(xué)內(nèi)容的制定、教學(xué)對(duì)象的綜合素質(zhì)以及實(shí)驗(yàn)環(huán)境都有著密不可分的關(guān)系。所以，只有通過多方面配合努力，真正做到學(xué)生自學(xué)為主，教師指導(dǎo)為輔，才能發(fā)揮出該課程在控制系統(tǒng)中重要的主導(dǎo)作用，為培養(yǎng)我國(guó)新型應(yīng)用人才做出更多應(yīng)有的貢獻(xiàn)。