《電氣控制與PLC技術(shù)》系列課程教學(xué)改革的探索

李勝多

電氣控制與PLC技術(shù)已廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)及其他諸多產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)自動化、信息化、遠(yuǎn)程化及智能化領(lǐng)域中。各高等學(xué)校的自動化等相關(guān)專業(yè)為培養(yǎng)學(xué)生適應(yīng)工作需要，逐漸開始設(shè)置了《電氣控制與PLC技術(shù)》課程。它是一門理論性及實踐性很強的課程?！峨姎饪刂婆cPLC技術(shù)》要求學(xué)生掌握電氣設(shè)備運行和維護、安裝及調(diào)試等方面的理論知識和應(yīng)用能力。對于電氣工程與自動化專業(yè)、機電一體化專業(yè)、農(nóng)業(yè)電氣及其自動化和農(nóng)業(yè)機械制造專業(yè)的畢業(yè)生來說，就業(yè)前景廣闊。但是以前缺少對實踐技能和職業(yè)能力的培養(yǎng)，表明《電氣控制與PLC技術(shù)》系列課程的教學(xué)設(shè)計不完善，授課內(nèi)容不能滿足各專業(yè)學(xué)生的需要，講解的理論知識過多。同時，為了確保教學(xué)效果，各學(xué)校還建設(shè)了PLC實訓(xùn)室。但是因為沒有設(shè)施較為齊全的實驗室，在實際的教學(xué)中很難收到應(yīng)有教學(xué)效果。

如何能夠讓學(xué)生盡快掌握這門技術(shù)，就成為專業(yè)課教師探索、研究的重要課題。為此，筆者根據(jù)幾年來對該課程教學(xué)的實踐與探索，在逐一分析這些教學(xué)問題的基礎(chǔ)上，總結(jié)從教多年來在《電氣控制與PLC技術(shù)》系列課程方面積累的經(jīng)驗，以供大家參考。

一、進行《電氣控制與PLC技術(shù)》系列課程整合

經(jīng)過大量的調(diào)查研究，結(jié)合電氣工程與自動化專業(yè)、機電一體化專業(yè)、農(nóng)業(yè)電氣及其自動化和農(nóng)業(yè)機械制造專業(yè)的特點，將《電氣控制技術(shù)》與《PLC技術(shù)》整合為《電氣控制與PLC技術(shù)》課程。在課程教學(xué)中，通過一體化教學(xué)、案例教學(xué)等教學(xué)形式，修訂了各專業(yè)的教學(xué)大綱，調(diào)整并優(yōu)化了適合各專業(yè)需要的教學(xué)內(nèi)容，編制了適合所教專業(yè)要求和教學(xué)改革需要的教材，并且對教學(xué)內(nèi)容安排、教學(xué)方法進行了精心組織和安排。

根據(jù)課程的特點和教學(xué)大綱的要求，明確了各章節(jié)的重點和難點知識，選出學(xué)生應(yīng)重點掌握的基本教學(xué)內(nèi)容，并且在教學(xué)過程中，合理使用多媒體教學(xué)，既調(diào)動他們學(xué)習(xí)的積極性，又便于更好的理解知識。

二、為提高教學(xué)效果開發(fā)出配套的多媒體課件

對于各種類型的電器元件的工作原理和功能、常用的繼電器電路、PLC的組成、PLC的工作原理以及種類繁多的各種功能指令的應(yīng)用等重點和難點，以往用板書的形式教學(xué)，效果往往不是很理想。對于這種情況，本人結(jié)合實際的工程案例，以訓(xùn)練學(xué)生的實踐技能能力為目標(biāo)，并結(jié)合當(dāng)前電氣控制與PLC的發(fā)展現(xiàn)狀，充實該課程的設(shè)置內(nèi)容，使學(xué)生能更好的得到的訓(xùn)練。并親自制作了與教材配套的多媒體課件，利用現(xiàn)代計算機Flash動畫技術(shù)、影像和聲音等技術(shù)，該課件形象生動，深受學(xué)生歡迎。

三、加強實踐環(huán)節(jié)教學(xué)

《電氣控制與PLC技術(shù)》是一門實踐性很強的專業(yè)技術(shù)課。該課程的設(shè)置包括理論教學(xué)、實驗環(huán)節(jié)和課程設(shè)計環(huán)節(jié)教學(xué)。實驗是單獨設(shè)課的。為了更好的體現(xiàn)課程內(nèi)容，開設(shè)高質(zhì)量的實驗課，達到實踐的目的和效果，在實驗教學(xué)中，將實驗過程中的進行情況、解決問題的能力及實驗成績納入整個實驗的最終成績中，這樣可以不斷提高學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性和自我解決實際問題的能力。同時，也在努力完善實驗室的設(shè)備，利用現(xiàn)有的設(shè)備開發(fā)新型的實驗。另外，在條件允許的情況下，鼓勵學(xué)生走進創(chuàng)新實驗室，以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。在這方面可以開展以下活動。

1.自主開發(fā)多種PLC控制對象的控制裝置

鑒于已經(jīng)購置的實驗臺上所有的實訓(xùn)項目都是演示性的，并且由于經(jīng)費的限制，一方面，通過各種方法收集了一些廢棄不用的玩具作為學(xué)生實訓(xùn)的控制對象，如挖掘機、遙控車等。另一方面，同時開發(fā)了面向工程應(yīng)用的多種PLC控制對象（交通燈、電梯和液體混合）的控制裝置。通過一段時間的實踐，這些控制裝置可以適用于4個層次（課程實驗、課程設(shè)計、設(shè)計創(chuàng)新和畢業(yè)設(shè)計）不同專業(yè)（電氣工程及其自動化、農(nóng)業(yè)電氣化與自動化、機械制造及其自動化、農(nóng)業(yè)機械制造及信息控制）的實踐教學(xué)體系，這些裝置發(fā)揮了重要作用，并且準(zhǔn)備繼續(xù)完善并用于PLC的實踐教學(xué)。

2.利用現(xiàn)成的教學(xué)模型進行二次開發(fā)

先期建立的PLC實驗室，購置了一些先進的教學(xué)模型，如機械手控制模型、立體倉儲模型、四層電梯模型、八層變頻調(diào)速電梯模型、挖掘機控制模型、吊車模型等，這些模型都是單機PLC控制，從最近幾年的應(yīng)用來看，利用情況不是很好，并且年年用，最后學(xué)生都失去了興趣。鑒于這種現(xiàn)狀，為了充分利用這些價值不菲的教學(xué)模型，研發(fā)了現(xiàn)代化物流倉儲控制系統(tǒng)、基于現(xiàn)場總線的PLC實訓(xùn)實驗室。這些二次開發(fā)的新的教學(xué)裝置與企業(yè)現(xiàn)場的實際控制接近，學(xué)生的興趣高，教學(xué)效果好，由于是在原來的模型的基礎(chǔ)上進行的二次開發(fā)，所以成本低。

3.基于組態(tài)技術(shù)的PLC實訓(xùn)仿真系統(tǒng)開發(fā)

PLC的控制對象可以是實物模型，但它成本高、種類少，也可以是模擬演示的PLC實驗箱，相對成本較低，不過，觀察不直觀。利用組態(tài)軟件在計算機屏幕上模擬PLC的控制對象可以彌補上述不足，并且成本低、免維護、靈活多樣、形象直觀、豐富學(xué)生的實訓(xùn)課內(nèi)容，增強PLC實訓(xùn)課的教學(xué)效果。

到目前為止，利用“組態(tài)王”已經(jīng)開發(fā)了自動售貨機、八層電梯、交通燈、霓虹燈等仿真對象，并且這些組態(tài)實訓(xùn)仿真對象已經(jīng)用于PLC各個實訓(xùn)環(huán)節(jié)，在實訓(xùn)過程中，學(xué)生的參與性增強了，提高了教學(xué)質(zhì)量，取得了良好的教學(xué)效果。

4.建立開放式實驗室

讓感興趣的學(xué)生選擇實驗項目，在老師的指導(dǎo)下進行實驗，能夠使學(xué)生的創(chuàng)新能力得到提高。在實驗教學(xué)資源的利用，實驗教學(xué)質(zhì)量的提高，學(xué)生實踐能力的培養(yǎng)，以及學(xué)生實驗時間和空間的調(diào)節(jié)等方面不同程度地起到了積極的作用。在實驗室的開放過程中發(fā)現(xiàn)，通過開放實驗項目的實施，使學(xué)生的動手能量和創(chuàng)新能力得到了明顯的提高，并讓學(xué)生在實驗項目的進行中體會到了科研的樂趣。開放性實驗室項目是課堂實驗的有益補充，為我校培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神和科研能力、提高學(xué)生綜合素質(zhì)的重要陣地。

5.通過補充新知識滿足學(xué)生技能需求

現(xiàn)在就業(yè)形式很嚴(yán)峻，學(xué)生為了更具有競爭力，把考證當(dāng)作必需，為此，擴充知識，使得他們能順利拿到技能證書，為就業(yè)提供更強的自信心和競爭力。

PLC實驗室建成以來，學(xué)生反映普遍良好，對提高不同專業(yè)的教學(xué)質(zhì)量有重要的意義。當(dāng)然，實驗室還存在著不足，有待于進一步的改善與發(fā)展。準(zhǔn)備在擴展實驗項目實驗器材上增加PLC的品牌和型號這兩個方面，使PLC實驗室更上一層樓。

四、增加不同機型和多種編程軟件的教學(xué)

PLC的機型很多，在該課程中只安排了一種機型，即三菱FX系列PLC的學(xué)習(xí)，為了擴展學(xué)生的知識面，以及為了和以后的就業(yè)崗位接軌，必須要了解和學(xué)習(xí)其他機型。不同的機型之間雖然有相通的地方，但各有特色，即使是三菱FX系列PLC，也有著多種相關(guān)的軟件，如FXGP/WIN-C編程軟件、MCGS組態(tài)軟件、FX-PCS-DU/WIN-C畫面創(chuàng)建軟件、GX Developer和GX-Simulator軟件等。所以，通過多媒體課件，豐富了這部分的內(nèi)容，學(xué)生可以自由的學(xué)習(xí)相關(guān)的知識，為學(xué)生課后進行自我學(xué)習(xí)提供了一個很好的學(xué)習(xí)平臺。本課件設(shè)計的大量的動畫、視頻和圖片有效地解決教學(xué)中的難點和重點，豐富了教學(xué)內(nèi)容，受到了學(xué)生普遍的歡迎。

五、結(jié)論

經(jīng)過幾年的教學(xué)實踐表明，該成果針對教學(xué)中存在的一些問題，對目前的教學(xué)方法改革進行了探索，充分調(diào)動教師和學(xué)生的積極性，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，培養(yǎng)合格的符合專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)和社會需求的大學(xué)畢業(yè)生。

1 陳遠(yuǎn)齡.機床電器自動控制[M].重慶：重慶大學(xué)出版社，1996

2 漆漢宏.PLC電氣控制[M].北京:技術(shù)機械工業(yè)出版社，2007

3 王兆明等.電氣控制與PLC技術(shù)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2005

4 汪道輝主編.邏輯與可編程控制系統(tǒng)[M].北京：機械工業(yè)出版社，2001

5 廖常初主編.可編程序控制器應(yīng)用技術(shù)，重慶:重慶大學(xué)出版社，2007

6 張還，李勝多.可編程序控制器原理與應(yīng)用系列叢書——可編程序控制器原理及過程控制技術(shù)[M].北京:中國電力出版社，2008