關(guān)于提高PLC原理與應(yīng)用課程教學(xué)質(zhì)量的探討

夏俊萍 閆智武

（成都理工大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院，四川 樂山 614007）

關(guān)于提高PLC原理與應(yīng)用課程教學(xué)質(zhì)量的探討

夏俊萍 閆智武

（成都理工大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院，四川 樂山 614007）

文章圍繞提高《PLC原理與應(yīng)用》課程的教學(xué)質(zhì)量，加強(qiáng)學(xué)生實(shí)際動(dòng)手能力，介紹了課程教學(xué)改革的背景，著重就該課程教學(xué)體系、教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)手段等方面進(jìn)行了課程教學(xué)改革的探討。

PLC；教學(xué)改革；教學(xué)手段；能力培養(yǎng)；實(shí)例教學(xué)法

1 引言

可編程序控制器（PLC）是近幾十年才發(fā)展起來的一種新型工業(yè)用控制裝置，是在取代傳統(tǒng)的“繼電器－接觸器”控制裝置基礎(chǔ)上發(fā)展而來的。由于其價(jià)格便宜、可靠性高、簡單易懂、操作靈活等特點(diǎn)得到各行業(yè)控制領(lǐng)域的認(rèn)同和推廣，特別是在機(jī)電一體化生產(chǎn)中應(yīng)用更為廣泛，已成為改造和研發(fā)機(jī)電一體化產(chǎn)品的首選控制器。隨著可編程序控制器在各行業(yè)的廣泛應(yīng)用，現(xiàn)代工業(yè)企業(yè)對(duì)PLC技術(shù)人員的需求日益增大。因此，對(duì)于獨(dú)立學(xué)院的學(xué)生來說，《PLC原理與應(yīng)用》課程已不僅僅是一門課程，而是一項(xiàng)實(shí)用性較強(qiáng)的技術(shù)，掌握好這門技術(shù)，將來在激烈的就業(yè)競爭中可以提升自己的競爭能力。

2 課程教學(xué)改革的背景

《PLC原理與應(yīng)用》課程是我院測控技術(shù)與儀器、電子測量技術(shù)與儀器、機(jī)械工程及自動(dòng)化、電氣工程及自動(dòng)化等專業(yè)開設(shè)的一門專業(yè)技術(shù)課程，該課程知識(shí)覆蓋面廣、涉及內(nèi)容多、更新發(fā)展快、強(qiáng)調(diào)理論而又偏重實(shí)踐應(yīng)用。

以往《PLC原理與應(yīng)用》課程的教學(xué)主要的思路是：在理論方面，主要按照PLC的基礎(chǔ)知識(shí)、PLC的基本原理、基本指令、基本應(yīng)用、功能指令、程序設(shè)計(jì)方法、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)等思路進(jìn)行講解，這種教學(xué)思路經(jīng)過幾年的運(yùn)行效果不理想；在實(shí)踐教學(xué)方面，根據(jù)專業(yè)的不同安排不同的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，而且學(xué)時(shí)較少，而且實(shí)驗(yàn)室采用歐姆龍CPM1A系列PLC設(shè)備，而且設(shè)備老化現(xiàn)象較為嚴(yán)重，實(shí)驗(yàn)設(shè)備數(shù)量有限，不能滿足多種專業(yè)學(xué)生的需求。

針對(duì)理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)方面存在的問題，嚴(yán)重影響了學(xué)生對(duì)PLC課程的學(xué)習(xí)，同時(shí)為了配合學(xué)院正在建設(shè)的以提高學(xué)生實(shí)際動(dòng)手能力的工程訓(xùn)練中心項(xiàng)目，因此有必要對(duì)現(xiàn)有的教學(xué)狀況進(jìn)行改革，提高學(xué)生實(shí)際動(dòng)手能力，增強(qiáng)學(xué)生就業(yè)的籌碼。

3 課程體系及課程教學(xué)內(nèi)容改革

根據(jù)教育部提出獨(dú)立學(xué)院主要以培養(yǎng)應(yīng)用型人才為主，要把培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力、實(shí)踐能力和可持續(xù)發(fā)展能力放在首位。因此根據(jù)我院的實(shí)際情況，對(duì)《PLC原理與應(yīng)用》課程體系及課程教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行改革刻不容緩。

以往講授《PLC原理與應(yīng)用》課程主要是以知識(shí)結(jié)構(gòu)進(jìn)行講解，首先從PLC的特點(diǎn)、組成、原理入手，通過了解硬件進(jìn)而學(xué)習(xí)指令系統(tǒng)，然后進(jìn)行應(yīng)用設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)，在實(shí)踐教學(xué)方面，我院以前采用的是歐姆龍CPM1A系列PLC設(shè)備，開設(shè)的實(shí)驗(yàn)僅有驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，而且設(shè)備老化較為嚴(yán)重，影視了實(shí)踐教學(xué)，并且理論與實(shí)踐分離，實(shí)踐學(xué)時(shí)較少，在以應(yīng)用的主旨來構(gòu)建課程教學(xué)內(nèi)容體系方面存在偏差，難以達(dá)到培養(yǎng)應(yīng)用型人才的目標(biāo)。

本學(xué)期，在理論教學(xué)方面我院測控教研室對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了多次研討，確定在以“理論夠用、強(qiáng)化實(shí)踐”思想為指導(dǎo)，在課堂上開展“實(shí)例教學(xué)法”，將基本概念及指令系統(tǒng)的講解穿插在各個(gè)實(shí)例中進(jìn)行講解，強(qiáng)化學(xué)生的工程實(shí)踐意識(shí)，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)PLC課程的積極性。在課程內(nèi)容安排方面進(jìn)行了改革，任課教師精心準(zhǔn)備教學(xué)項(xiàng)目，使學(xué)生通過項(xiàng)目的學(xué)習(xí)掌握PLC技術(shù)。通過項(xiàng)目一——認(rèn)識(shí)PLC，將PLC的定義、特點(diǎn)、應(yīng)用、基本結(jié)構(gòu)和工作原理等基本概念進(jìn)行講解。通過項(xiàng)目二——三相異步電動(dòng)機(jī)的啟停控制和星形－三角形降壓啟動(dòng)控制，使學(xué)生掌握PLC控制和繼電器控制的區(qū)別，同時(shí)學(xué)習(xí)基本指令。通過項(xiàng)目三——十字路口交通燈控制，使學(xué)生掌握定時(shí)器以及基本的時(shí)序設(shè)計(jì)方法。通過項(xiàng)目四——通風(fēng)機(jī)控制，使學(xué)生掌握計(jì)數(shù)器及基本的邏輯設(shè)計(jì)方法。通過項(xiàng)目五——液壓滑臺(tái)控制和項(xiàng)目六——多種液體混合裝置的控制，使學(xué)生掌握順控設(shè)計(jì)方法，同時(shí)掌握順控設(shè)計(jì)法寫梯形圖的三種方法：啟保停電路法、置位 S－復(fù)位 R法和順序控制繼電器（SCR）指令控制法。通過項(xiàng)目七——機(jī)械手控制，使學(xué)生掌握多種工作方式的控制，同時(shí)掌握控制指令的使用方法。通過項(xiàng)目八——彩燈控制，使學(xué)生掌握常見的功能指令（傳送與移位指令、移位寄存器指令等）。根據(jù)教學(xué)內(nèi)容的改革，我測控教研室準(zhǔn)備編寫適合獨(dú)立學(xué)院使用的PLC教材，該教材已經(jīng)在編寫之中。

在實(shí)踐教學(xué)方面，我院配合工程訓(xùn)練中心的建設(shè)，加大了實(shí)驗(yàn)室資金投入的力度，本學(xué)期初建成了以西門子 S7－200系列PLC為主網(wǎng)絡(luò)型可編程控制器實(shí)訓(xùn)裝置20套，同時(shí)擁有一套S7－300系列PLC裝置?；谖以号囵B(yǎng)應(yīng)用型人才的需求，我們對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了改革，將實(shí)驗(yàn)分為三個(gè)層次：

第一層次為基本教學(xué)實(shí)驗(yàn)?；窘虒W(xué)實(shí)驗(yàn)緊跟理論教學(xué)進(jìn)程，主要以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，使學(xué)生掌握PLC軟件的使用方法、基本指令的使用。在內(nèi)容上安排了電機(jī)控制、天塔之光、交通燈控制等實(shí)驗(yàn)，加深學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解，培養(yǎng)學(xué)生軟件和硬件調(diào)試程序的能力。

第二層次為設(shè)計(jì)性和綜合性實(shí)驗(yàn)。在較好完成驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，引入設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。例如機(jī)械手控制，老師只提供設(shè)計(jì)思想和設(shè)計(jì)方法，從確定控制方案、繪制I/O接線圖、編寫PLC程序到上機(jī)調(diào)試、修改等，都以學(xué)生自己動(dòng)手為主，老師引導(dǎo)為輔。通過這類實(shí)驗(yàn)，可以提高學(xué)生獨(dú)立分析問題、解決問題的能力。

第三層次為綜合創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)。對(duì)于基礎(chǔ)較好、學(xué)有余力的同學(xué)，鼓勵(lì)學(xué)生根據(jù)工程實(shí)際自己選題，利用實(shí)驗(yàn)室所具備的條件，綜合利用所學(xué)知識(shí)，發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)造力，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。目的是培養(yǎng)學(xué)生利用所學(xué)知識(shí)獨(dú)立解決實(shí)際問題的能力，盡早將所學(xué)知識(shí)應(yīng)用于工程實(shí)際，讓學(xué)生感到獲取知識(shí)的樂趣。

4 教學(xué)手段的改革

“一言堂”的教學(xué)形式對(duì)學(xué)生的主體性、創(chuàng)造性的培養(yǎng)顯得不夠，學(xué)生的自由空間太少，自由發(fā)展的機(jī)會(huì)被剝奪，極大影響了學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)的培養(yǎng)。為了解決這些問題，真正提高《PLC原理與應(yīng)用》課程的教學(xué)質(zhì)量，我們?cè)诮虒W(xué)手段方面進(jìn)行了改革。

在理論教學(xué)方面，摒棄了原先只有板書式教學(xué)模式，采用板書、多媒體、交互式等多種教學(xué)手段，從視覺上以生動(dòng)的形式激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，變被動(dòng)學(xué)習(xí)為主動(dòng)學(xué)習(xí)，教學(xué)由單向講授過程轉(zhuǎn)變?yōu)閺?fù)合多項(xiàng)過程，教師在教學(xué)中的角色由講授變?yōu)橹笇?dǎo)、編排和答疑。在教學(xué)中，用案例和問題調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，以多媒體授課為主，并適當(dāng)結(jié)合板書教學(xué)，課后注意總結(jié)。這樣，多種教學(xué)手段的合理應(yīng)用，使一些抽象的難以理解的概念（如PLC的工作原理等），通過形象、直觀、生動(dòng)的實(shí)例，加深學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解與記憶，起到事半功倍的效果。在教材選取方面，現(xiàn)在還沒有一本適合獨(dú)立學(xué)院使用的《PLC原理與應(yīng)用》教材，我院測控教研室已經(jīng)開始著手編寫適合獨(dú)立學(xué)院的PLC教材。

在實(shí)踐教學(xué)方面，除了配合理論教學(xué)的內(nèi)容安排相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)，這些實(shí)驗(yàn)多以基本的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，我測控實(shí)驗(yàn)室引進(jìn)目前市場上應(yīng)用廣泛的西門子系列的S7-200PLC實(shí)驗(yàn)裝置20套，將實(shí)驗(yàn)分為三個(gè)層次。同時(shí)為了提高學(xué)生實(shí)際動(dòng)手能力，我測控實(shí)驗(yàn)室打算開放PLC實(shí)驗(yàn)室，讓基礎(chǔ)較好、有一定能力、對(duì)PLC感興趣的學(xué)生，可以自行設(shè)計(jì)題目、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)（課程設(shè)計(jì)）、畢業(yè)設(shè)計(jì)等。通過這一系列的訓(xùn)練，進(jìn)一步提升學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力和分析問題解決問題的能力。

5 結(jié)語

針對(duì)獨(dú)立學(xué)院以培養(yǎng)應(yīng)用型人才為目標(biāo)，對(duì)PLC課程教學(xué)進(jìn)行改革，在理論教學(xué)中采用“實(shí)例化教學(xué)”方法，通過多媒體課件，不僅吸引學(xué)生注意力，加深知識(shí)印象，而且能在短時(shí)間內(nèi)傳輸大量的信息給學(xué)生；根據(jù)PLC課程側(cè)重實(shí)際應(yīng)用設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，在實(shí)踐教學(xué)中加強(qiáng)理論知識(shí)的理解，對(duì)提高教學(xué)質(zhì)量起到了一定的促進(jìn)作用。隨著高等教育改革的不斷深入與發(fā)展，必須對(duì)教學(xué)的體制與方法進(jìn)行研究與變革。對(duì)于PLC等實(shí)際運(yùn)用技術(shù)，教師要走向生產(chǎn)第一線，積累現(xiàn)場實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，把課程真正與應(yīng)用相結(jié)合，為國家培養(yǎng)高質(zhì)量的專業(yè)技術(shù)人才。

[1] 張文濤.西門子S7-200PLC應(yīng)用技術(shù)[M].北京航空航天大學(xué)出版社,2010.01.

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[3] 顧桂梅 加強(qiáng)PLC實(shí)踐教學(xué)改革，培養(yǎng)高素質(zhì)創(chuàng)新型人才[J].自動(dòng)化與儀器儀表,2007.02.

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2011-05-18

夏俊萍（1978－），女，湖北武漢人，成都理工大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院助教，研究方向?yàn)殡娮油ㄓ?；閆智武（1979－），男，河南洛陽人，成都理工大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院講師，研究方向?yàn)橛?jì)算機(jī)控制、智能測試系統(tǒng)。