摘要：在對“電氣控制及PLC”課程教學現(xiàn)狀進行分析后，提出了該課程的教學改革思路，包括教學內容、教學方法、實踐教學環(huán)節(jié)的改革。教學改革中通過引入企業(yè)項目案例即社會上主流的倍福PLC控制來擴充教學內容，同時，采用比較式教學與探索式教學相結合的方式積極引導學生主動學習，提升解決復雜PLC設計問題的能力。

關鍵詞：教學改革；電氣控制及PLC；案例分析

“電氣控制及PLC”課程內容全面，理論聯(lián)系實際，涉及的知識面廣，材料量大。由于課程內容復雜，學習難度大，學生和教師都覺得教學難度很大。面對這樣的情況，堅持傳統(tǒng)的“課堂講授（包括啟發(fā)式、研討式教學模式）+驗證性實驗”的方法解決不了問題［15］。必須更新觀念，建立一套包括理論講授、企業(yè)實際項目案例教學、實踐教學在內的全方位的新穎課程教學系統(tǒng)，既能充分調動教授和學生的熱情，又能利用各種教學方法和工具，全面提高課程教學質量。

項目根據(jù)“電氣控制及PLC”課程的特點和實踐要求，從三個方面來研究高水平應用型大學建設背景下的教學改革，即教學內容、教學方法、實踐教學改革，這三者在教學過程中是相輔相成的，缺一不可。同時，這三個方面的改革可以提高教學效果，使課程更容易學習、理解和應用。

1“電氣控制及PLC”課程教學現(xiàn)狀

目前，隨著不斷提高的教學要求與課時的普遍壓縮，電氣控制理論與實踐以及PLC教學的實施，必須迫切解決以下幾個方面的問題：“灌輸式”和“填鴨式”的課堂教學難以提高學習興趣；理論教學環(huán)節(jié)與實踐教學環(huán)節(jié)嚴重脫節(jié)。接下來詳細闡述該課程在教學實施過程存在的主要問題。

1.1“灌輸式”和“填鴨式”的課堂教學難以提高學習興趣

目前，“電氣控制及PLC”課程的多媒體教學在一定程度上提高了教學效率，但這種教學模式仍然受到傳統(tǒng)的“填鴨式”和“灌輸式”教學方法的影響，還是以教師對知識的灌輸為主，比較單一，不能成功地激起學生的興趣。學生在課堂上的學習比較被動，只是機械式地摘抄相應的筆記，課堂上缺少啟發(fā)、思考和互動環(huán)節(jié)。而且由于教學內容較多，教師的講解速度過快，導致學生對所學知識的掌握流于表面，難以深入。

1.2實踐教學環(huán)節(jié)設置不合理，缺乏利用理論知識解決實際問題的能力

傳統(tǒng)的實踐教學主要是對理論信息的驗證，學生利用實驗裝置或實驗設備做了很多年，但最終的實驗效果并沒有達到課程標準的要求。一些學校在實踐教學方面也成效甚微，但畢竟同學們對“電氣控制及PLC”的學習往往缺乏工程實踐知識，缺乏對實際系統(tǒng)的感性認識，還是不能夠通過工程實踐的方式來進行理解。這就無法實現(xiàn)課程本身的目標，即培養(yǎng)學生的廣泛應用能力，而且要激發(fā)學生的興趣也是一個挑戰(zhàn)，這造成學生對于實踐環(huán)節(jié)的認識和重視度不高，動手能力不強，從而不能很好地利用理論知識解決實際問題的能力。

2“電氣控制及PLC”課程教學改革思路

2.1教學內容改革

“電氣控制及PLC”課程是理論性強、實踐性強、概念深的課程，學生普遍反映難學。在授課過程中將“電氣控制及PLC”內容系統(tǒng)化、模塊化、最優(yōu)化，以解決課時少、內容多的矛盾及理論教學和實驗教學時間間隔長的問題。在教學的過程中應該增加理論教學學時，增添真實案例再結合理論教學知識，實現(xiàn)理論教學與項目案例結合的教學模式，讓學生對“電氣控制及PLC”課程有真實感性認識，同時，理論教學和實驗教學時間間隔長，在實驗教學的時候，學生幾乎已經(jīng)忘記理論教學的知識點，不能很好地實現(xiàn)理論與實踐相結合的特點，應該在學習完某個重要的理論教學知識點時就對該知識點進行相應的實驗教學，這樣能夠很好地鞏固理論教學知識，真正地實現(xiàn)理論與實踐相結合的特點。

實例如下所示：

2.1.1（結構圖）設計和描述

本軟件的主要功能是實現(xiàn)對十六臺單元機的自動編織操作，包括撥叉旋轉電機旋轉動作、撥叉水平電機的移動動作、撥叉垂直電機的上下移動動作、錯層電機動作、壓底和壓頂電機動作等操作。其中具體的總體結構圖如下圖所示。

2.1.2撥叉旋轉電機旋轉功能流程圖和詳細流程描述

撥叉旋轉電機的旋轉功能包括撥叉垂直到水平和撥叉水平到垂直兩個操作。假設錯層電機的行程沒有到達指定位置，錯層電機繼續(xù)動作，到達指定位置撥叉旋轉電機從垂直狀態(tài)到水平狀態(tài)，如果沒有旋轉到位，旋轉電機繼續(xù)旋轉，如果旋轉到位，撥叉水平電機向外推出到極限位置；撥叉的旋轉電機從水平到垂直的動作是建立在撥叉水平電機動作使機構完全退回到初始位置的基礎上進行的，同時假設旋轉電機從水平到垂直的動作沒有到達指定位置則繼續(xù)旋轉，如果到達指定位置撥叉垂直電機動作。

2.1.3撥叉水平電機的移動功能流程圖和詳細流程描述

撥叉水平電機的移動功能包括撥叉運動使機構外移到極限位置和撥叉運動使機構退回到初始到位置兩個操作。假設撥叉垂直到水平的動作完成到達指定位置，撥叉水平電機動作使機構外移到極限位置，如果沒有到達極限位置，計算行程繼續(xù)運轉，如果到達指定位置，則進行人工穿紗。人工穿紗完以后撥叉水平電機運動使機構退回到初始位置，如果沒有退回到初始位置，計算行程繼續(xù)運轉，退回到了指定位置，撥叉旋轉電機動作，使撥叉從水平到垂直動作。

2.1.4撥叉垂直電機動作的功能流程圖和詳細流程描述

撥叉垂直電機的動作包括撥叉向上/下運動。假設撥叉從水平到垂直的動作完成到達指定位置，撥叉向上/下運動，動作沒有到達指定位置，計算行程繼續(xù)運轉，到達指定位置芯模驅動電機動作，動作沒有到達指定位置，計算行程繼續(xù)運轉，到達指定位置需要判斷撥叉垂直電機是否到達上/下極限，如果到達極限，錯層電機開始動作，如果沒有到達極限，撥叉從垂直到水平運動。

2.1.5錯層電機動作的功能流程圖和詳細流程描述

確認完成起始狀態(tài)后錯層電機動作，或者是撥叉垂直電機到達上/下限位錯層電機動作，同時錯層電機沒有到達指定位置，計算行程繼續(xù)運轉，到達指定位置，撥叉垂直到水平運動。

2.1.6壓底或壓頂電機動作功能流程圖和詳細流程描述

假設撥叉垂直電機（向上/下運動）沒有到達指定位置，計算行程繼續(xù)運轉，到達指定位置，芯模驅動電機動作，動作沒有到達指定位置，計算行程繼續(xù)運轉，到達指定位置，判斷撥叉垂直垂直電機是否到達上/下限位。

2.1.7手動調試功能流程圖和詳細流程描述

（1）點擊進入調試界面按鈕，進入調試狀態(tài)。

（2）界面左下角顯示所有電機的實時位置。

（3）界面右上角可以選擇調試的單元機編號，且可以選擇自動運行的單元機編號。

（4）點擊手動按鈕，進入手動調試狀態(tài)，點擊調試電機位置、文本框輸入位置，點擊調試電機速度、文本框輸入速度，點擊文本框后面對應的按鈕電機開始執(zhí)行。

（5）點擊點動按鈕，進入點動調試狀態(tài)，點擊調試電機按鈕控制電機的正反轉。

2.1.8錯誤處理功能流程圖和詳細流程描述

（1）當伺服電機報錯時，錯誤處理文本框顯示伺服軸報錯，點擊查看錯誤代碼按鈕查看報錯代碼，解決錯誤后點擊清錯按鈕，使伺服驅動器清錯。

（2）當遇到未知錯誤且無法解決的時候，可以點擊程序重啟按鈕，彈出警告框，點擊確認程序重啟，否則點擊取消。

（3）當設備自動運行的時候，某個限位開關被觸發(fā)時，彈出警告框，并顯示觸發(fā)限位開關的具體位置。

2.2教學方法改革

本課程所涉及的多種分析技術從不同的角度來解決系統(tǒng)的性能問題，它們之間存在一定的重疊。學生在學習過程中經(jīng)常混淆不同的信息概念，導致學習效果不佳，不能正確運用所學知識解決實際問題。為確保學生牢固掌握電氣控制與PLC的基礎知識，教學過程中采用對比教學法，采用多種分析方法，總結、比較、對比、建立各種方法之間的聯(lián)系。比如，降壓起動有3種方法：Y△降壓起動方法、定子串電阻降壓起動方法、自耦變壓器降壓起動方法等，比較這三種方法的優(yōu)缺點及應用場合，讓學生能夠直觀地了解各種方法的應用場景。

探究式教學又稱啟發(fā)式教學，它不斷向學生提出問題，促進學生思考，讓學生去探索和尋找答案。學生積極參與到學習過程中，在增強學習動力的同時，也培養(yǎng)了他們獨立思考和自主學習的能力。比如，大功率電氣直接起動會有什么問題？降壓起動有哪幾種方案以及各種方法的適應場合？分析討論具體的實施方案，得出結論。

有意識地鼓勵學生主動學習，例如，讓學生通過查閱資料和書籍，自主了解電氣控制和PLC編程的歷史，在緒論的講授時可以給學生布置一篇論文，與傳統(tǒng)的課堂講授相比，他們更有學習興趣，他們會發(fā)現(xiàn)在資料整理的過程中，有哪些創(chuàng)新點和實際場景被應用到電氣控制與PLC編程中。為了讓學生了解所學課程與專業(yè)方向的關系，以及在今后工作中的應用，明確學習目的，在教學內容中可以增加與教學內容相適應的工業(yè)現(xiàn)場系統(tǒng)操作。

2.3實踐教學改革

2.3.1改善實驗課堂教學模式，提高課堂效率

學生的學習效果和動手能力可以在實驗課堂上得到檢驗，但教師在這里只需要起到輔助作用，讓學生獨立完成實驗，充分享受動手學習的樂趣：（1）實驗前，教師將實驗指導書和設備使用說明書發(fā)給學生的同時布置相關實驗任務，讓學生認真學習實驗內容，自主探索實驗步驟，根據(jù)任務要求設計電路圖，自己動手完成施工，包括線路布置、設備安裝、設備連接、系統(tǒng)調試、數(shù)據(jù)測試等，最后總結實驗過程和數(shù)據(jù)；（2）學生將被分成若干實驗小組，每個小組輪流按照自己設計的電路圖進行實驗，而其他小組成員則負責觀察、記錄并指出實驗中的缺陷。這樣，每個小組成員都可以至少做一次實驗，然后反復檢查實驗結果是否合理。因為實驗結果的不同反映了每個學生創(chuàng)造和擬建的電路系統(tǒng)不同，所以學生可以在實驗中發(fā)現(xiàn)問題，分析形成的各種原因，集體思考，得到解決問題的結果，既加深了對知識的理解，又提高了學生的團隊合作精神。

2.3.2改變實驗方式，提高學生的實踐能力。

PLC與電氣控制傳統(tǒng)實驗課程的實驗電路有很大一部分是驗證性實驗，驗證方法是固定設計的，學生對實驗目的和實驗結果非常清楚，但隨著對實驗興趣的減弱，很多學生忽視了課前準備，上課不認真，類似現(xiàn)象的報告對實驗實踐的推進作用顯然不如實驗。因此，適當?shù)睦碚擈炞C實驗、系統(tǒng)綜合實驗、系統(tǒng)設計實驗的比例，真正讓學生認識到動腦動手至關重要。學生可以將電氣控制和PLC的理論知識與實際應用相結合，拓展理論理解，規(guī)定學生自行設計實驗課題、設計程序、完成實驗的時間，比如電梯控制系統(tǒng)、溫度控制系統(tǒng)等，通過自主掌控整個實驗過程，將理論知識轉化為實踐技能，讓學生在設計過程中充分激活思維，激發(fā)原創(chuàng)靈感，提高自主學習的有效性和其自主學習的有效性。

換言之，教師在課堂上的角色已從知識傳播者擴展為內容管理者，尤其是在教學環(huán)節(jié)的實踐中。除了傳授知識和讓學生參與實踐學習之外，教師還要對學生的學習困難和錯誤認知的運行情況進行準確監(jiān)控。借助這種復合控制方式，教師可以根據(jù)實驗大綱和實驗指導書，更好地獲取學生的反饋信息，指導學生進行成功的實驗，提高整個實踐教學環(huán)節(jié)的有效性。

結語

面向學生，設計簡單，便于他們學習、理解和使用，在實際的教學中引入企業(yè)案例，將理論知識與企業(yè)實際項目結合。同時，通過科研的方式促進學生自主學習的習慣，與傳統(tǒng)的課堂講授相比，讓學生通過查閱資料和書籍，自主了解電氣控制和PLC編程的歷史，可以激發(fā)他們的學習興趣，因為他們將通過整理資料了解古今中外有哪些創(chuàng)新，以及電氣控制和PLC編程在現(xiàn)實世界中有哪些應用，不僅擴展了學生的知識面，還豐富了教學形式。

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基金項目：江蘇理工學院教改項目“高水平應用型大學建設背景下‘電氣控制及PLC’教學改革研究”（11610112301）

作者簡介：姚靈靈（1988—），女，江蘇南通人，博士，講師，研究方向：高端紡織裝備控制。