可編程序控制器原理與應(yīng)用實驗教學(xué)改革

【摘要】本文詳細分析了《可編程序控制器原理》實驗教學(xué)改革，闡述了如何在理論教學(xué)的基礎(chǔ)上，通過更新設(shè)備，改革管理方法來激發(fā)學(xué)生對本課程的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生的動手能力，激勵創(chuàng)新意識，與理論教學(xué)相互促進，提高學(xué)生的就業(yè)能力。

【關(guān)鍵詞】PLC 實驗教學(xué) 改革

【中圖分類號】G64 【文獻標(biāo)識碼】A 【文章編號】2095-3089（2013）02-0045-01

一、引言

隨著科學(xué)技術(shù)的進步，電氣控制技術(shù)與以往而言，也有了巨大的發(fā)展?！犊删幊绦蚩刂破髟砼c應(yīng)用》這門課程，在介紹PLC工作原理及相關(guān)軟件的基礎(chǔ)上，重點要求掌握其實際應(yīng)用。如何讓學(xué)生在課堂上充分完成理論與實踐的結(jié)合，如何更充分地提高學(xué)生對硬件的熟練程度，培養(yǎng)學(xué)生的綜合運用能力，成為實踐教學(xué)的關(guān)鍵。因此，應(yīng)該以直觀的實踐為突破，推進該課程的教學(xué)改革。

二、《可編程序控制器原理與應(yīng)用》實驗教學(xué)

可編程序控制器（Programmable Logic Controller，PLC），適應(yīng)性強，可靠性高，抗干擾能力強，系統(tǒng)的設(shè)計、安裝、調(diào)試工作量少，維修工作量小，維修方便等特點。這使得PLC成為當(dāng)今工業(yè)自動化控制的主要設(shè)備之一[1]。

《可編程序控制器原理》要求學(xué)生在了解控制器原理的基礎(chǔ)上，能夠了解相關(guān)的基本功能，能夠理解課程實際應(yīng)用要求的知識模塊和工作內(nèi)容，能夠掌握基本的工藝流程和技能技巧。傳統(tǒng)教學(xué)采用驗證式教學(xué)方式，以認(rèn)識性教學(xué)為主。

三、《可編程序控制器原理與應(yīng)用》實驗教學(xué)改革

1.實踐教學(xué)改革方案

實驗教學(xué)在要求學(xué)生掌握實務(wù)知識的基礎(chǔ)上，運用多種教學(xué)方式，建立健全實驗教學(xué)體系，開發(fā)開放綜合性及設(shè)計性實驗，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高創(chuàng)新能力，進一步完善理論與實踐相結(jié)合的能力，培養(yǎng)學(xué)生認(rèn)識問題和解決問題的能力，為學(xué)生走上工作崗位打下良好的基礎(chǔ)。

2.改革后的實踐教學(xué)內(nèi)容及手段

與傳統(tǒng)的實踐教學(xué)不同，《可編程序控制器原理》作為一門操作性強的課程，我們將其實踐教學(xué)分成課內(nèi)實驗和技能考核兩部分。

2.1課內(nèi)實驗

課內(nèi)實驗要求學(xué)生在掌握相關(guān)理論知識的基礎(chǔ)上，能夠完成基礎(chǔ)技能訓(xùn)練。為了提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，實驗成績分為實踐課堂提問成績和實驗報告成績兩部分，實驗課成績計入本課程的總成績?；A(chǔ)實驗主要考核學(xué)生對PLC硬件組成的認(rèn)識，對梯形圖的閱讀與編寫能力，對實際工程的組件與維護能力。

2.2技能考核

由于課內(nèi)實驗學(xué)時有限，在完成基礎(chǔ)實驗的基礎(chǔ)上，延續(xù)實踐教學(xué)，開設(shè)了相關(guān)的技能考核課程，要求學(xué)生在經(jīng)過為期三周的實踐考核后，具備一定的職業(yè)崗位從業(yè)的素質(zhì)，以達到合格的從業(yè)人才標(biāo)準(zhǔn)，完成從單純的理論性人才到真正的理論與實踐相結(jié)合的轉(zhuǎn)變?？己藘?nèi)容包括WINCC的使用，AD（PLC擴展模塊）模塊的使用，變頻器的使用，PLC相關(guān)的程序編寫，電機的維護與使用。

四、實驗設(shè)備的更新

針對《可編程序控制器原理》課程操作性、實踐性強的特點，我們改造、更新了實驗室的設(shè)備，為同學(xué)們學(xué)習(xí)提供了更加完善的平臺，同時也提高了實驗室的利用率。

更新后的實驗臺包括一套控制系統(tǒng)需要的最基本的模塊。實驗臺采用西門子公司的系列產(chǎn)品，包括一個7寸彩色西門子觸摸屏smart 700，一個西門子變頻器MICROMASTER 420，一個CPU224XP CPU模塊（CN 24V DC/DC/DC）， 一個EM235模擬量輸入/輸出模塊，被控對象為由三相異步電動機和直流發(fā)電機組成的電機控制系統(tǒng)。學(xué)生可以更加直觀的認(rèn)識一套PLC系統(tǒng)的工作過程，通過對Wincc的組態(tài)，到對PLC程序的編寫，再到對被控對象的控制，真正實現(xiàn)對可編程序控制器的了解和掌握。例如，技能考核的一個內(nèi)容就是要求學(xué)生利用已有系統(tǒng)完成對電動機的調(diào)速實驗，要求通過PLC控制，使電機轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在500r/min（指定轉(zhuǎn)速）。這里面培養(yǎng)學(xué)生對Wincc的組態(tài)能力，對相關(guān)程序的編寫能力，對模擬量的處理能力，對PID應(yīng)用能力等專業(yè)知識，也通過系統(tǒng)的訓(xùn)練，培養(yǎng)了學(xué)生系統(tǒng)調(diào)試的能力。

五、改革后的管理體系及評價方法

為了給學(xué)生創(chuàng)造更大的發(fā)展空間和機會，實驗室采用新的管理方法。撇棄了以往過多講解的教學(xué)方法，采取實驗內(nèi)容下放，答疑為主，指導(dǎo)為輔的教學(xué)方法[4]，即：本次實驗結(jié)束后，布置下次實驗內(nèi)容，要求學(xué)生做好課后準(zhǔn)備，下次實驗開始時，老師不再講解原理及內(nèi)容，由學(xué)生自行完成，老師負責(zé)對學(xué)生在實驗過程中提出的問題進行解答和解決。這樣，對學(xué)生而言，在自己學(xué)習(xí)過程中發(fā)現(xiàn)并解決的問題，肯定印象深刻，提高了學(xué)習(xí)效率，豐富了課堂內(nèi)容；對老師而言，為了適應(yīng)課堂教學(xué)改革，實驗教師必須積極參加課后相關(guān)課程的學(xué)習(xí)，接觸更多的工程實踐案例，提高自身的科研能力與學(xué)術(shù)水平。

與管理體系相配合，采取新的評價方法。為了激發(fā)學(xué)生的動手能力和創(chuàng)新能力，實驗成績劃分為考勤10%、實驗操作40%、實驗報告30%、課堂問答10%、心得體會10%。其中實驗操作部分包含了基礎(chǔ)實驗的操作熟練水平和提高性實驗的實現(xiàn)兩部分。通過模塊化的訓(xùn)練，到最后完整的系統(tǒng)培訓(xùn)，帶領(lǐng)學(xué)生完成從理論到實踐的跨越與結(jié)合。

六、教學(xué)成果驗證

自實驗室改革后，實驗室的利用率大大提高了，通過一段時間的教學(xué)使用，教學(xué)效果比較明顯。第一批學(xué)生經(jīng)過技能考核后，有20多名同學(xué)通過了高級技師的考核，取得了從業(yè)資格證。

七、結(jié)論

通過對實驗教學(xué)的改革，不斷探索和完善實驗室的管理和建設(shè)，以提供給學(xué)生更好的學(xué)習(xí)氛圍和學(xué)習(xí)平臺為目標(biāo)，突出亮點，形成優(yōu)勢。實踐證明，新的設(shè)備加上新的管理方法，學(xué)生在動手能力和創(chuàng)新能力上都有了較大水平的提高，對可編程序控制器的學(xué)習(xí)熱情也被調(diào)動起來，好多同學(xué)主動要求報考參加勞動局組織的PLC程序設(shè)計師職業(yè)資格考試。本次改革，使學(xué)生在完成基本實驗的基礎(chǔ)上，以提高學(xué)生理論水平、實踐能力為目的，促進了學(xué)生理論知識的掌握和對控制系統(tǒng)的認(rèn)知，充分體現(xiàn)了知行合一的學(xué)習(xí)目的。

參考文獻：

[1]王永華，現(xiàn)代電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)[M].北京航空航天大學(xué)出版社，2008年

[2]孟麗君，鄂曉宇，提高實驗教學(xué)質(zhì)量的新途徑[J].遼寧教育研究，2006，65-66

[3]汪寧，《自動控制原理》實驗教學(xué)改革[J].高等教育研究，2010，74-76

[4]盤寧，黃桂標(biāo)，把實驗室建設(shè)成為創(chuàng)新教育的重要基地[J].廣東工業(yè)大學(xué)學(xué)報（社會科學(xué)版），2007（7）

作者簡介：

劉建華（1982-），女，漢族，山西太原，中國礦業(yè)大學(xué)徐海學(xué)院，助教。