基于應(yīng)用能力培養(yǎng)的《可編程控制器》課程教學(xué)研究

郭一軍

（黃山學(xué)院 機(jī)電工程學(xué)院，安徽 黃山 245041）

基于應(yīng)用能力培養(yǎng)的《可編程控制器》課程教學(xué)研究

郭一軍

（黃山學(xué)院 機(jī)電工程學(xué)院，安徽 黃山 245041）

《可編程控制器》課程是一門理論與實(shí)踐緊密結(jié)合的課程，相比于基礎(chǔ)類課程該課程在教學(xué)過程中有其自身的特點(diǎn)。 通過對該課程理論教學(xué)環(huán)節(jié)及實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)存在問題的分析，提出了相應(yīng)的優(yōu)化措施，通過優(yōu)化，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，變被動(dòng)接受為主動(dòng)學(xué)習(xí)，提高了學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力、程序設(shè)計(jì)能力以及創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力，使培養(yǎng)的學(xué)生能夠更好地適應(yīng)社會(huì)需求。

可編程控制器；理論教學(xué)；實(shí)踐教學(xué)；優(yōu)化

0 引 言

可編程控制器（PLC），是以微處理器為核心的通用工業(yè)自動(dòng)控制裝置,它將傳統(tǒng)的繼電器控制技術(shù)與計(jì) 算 機(jī) 技 術(shù) 和 通 信 技術(shù)融為 一 體[1]， 具有結(jié) 構(gòu) 簡單、性能優(yōu)越、可靠性高、靈活通用、易于編程、使用方便等優(yōu)點(diǎn)。經(jīng)過多年的發(fā)展，可編程邏輯控制器在工業(yè)生產(chǎn)中獲得極其廣泛的應(yīng)用。 《可編程控制器》課程作為自動(dòng)化專業(yè)學(xué)生的主干專業(yè)課程，承擔(dān)著承前 啟 后 、串 聯(lián) 其 他 專 業(yè) 課程 的 紐 帶 作 用[2]。 在 學(xué) 生的實(shí)踐動(dòng)手能力、工程項(xiàng)目開發(fā)能力及創(chuàng)新能力的培養(yǎng)中起到重要的作用，本課程主要包括可編程控制器的工作原理、系統(tǒng)配置、指令系統(tǒng)、程序設(shè)計(jì)等內(nèi)容。

本文針對該課程傳統(tǒng)教學(xué)中存在的一些問題，通過對課程的理論教學(xué)環(huán)節(jié)及實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)進(jìn)行一定的改革，以提高教學(xué)效果，使學(xué)生能夠更好地適應(yīng)社會(huì)需求。

1 課程理論教學(xué)環(huán)節(jié)問題及優(yōu)化

目前關(guān)于該課程的教學(xué)還是停留在傳統(tǒng)的基于考試的評估模式，課堂教學(xué)中老師灌輸?shù)亩?，學(xué)生思考的少，學(xué)生課程學(xué)習(xí)的目的局限于通過考試取得學(xué)分，沒有很好地將課程學(xué)習(xí)與自己未來的職業(yè)發(fā)展聯(lián)系起來，且學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性不強(qiáng)。這樣一種狀況導(dǎo)致學(xué)生無法對所學(xué)知識的實(shí)際工程應(yīng)用價(jià)值形成一個(gè)深刻的認(rèn)識，不能很好地應(yīng)用所學(xué)知識，缺乏分析實(shí)際工程問題和解決實(shí)際工程問題的能力。為了更好地發(fā)揮本課程在學(xué)生應(yīng)用能力培養(yǎng)中的作用，在理論教學(xué)的過程中需要對教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)方法等進(jìn)行一定的優(yōu)化。

1.1 優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容

教學(xué)內(nèi)容的合理設(shè)置對激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)學(xué)生對所學(xué)知識的應(yīng)用能力具有重要意義。該課程的理論教學(xué)內(nèi)容及學(xué)時(shí)分配如表 1所示。

表1 PLC 課程理論教學(xué)內(nèi)容及課時(shí)分配

優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容需以學(xué)生應(yīng)用能力培養(yǎng)及企業(yè)對應(yīng)用型人才的需求為導(dǎo)向。由于技術(shù)的進(jìn)步，企業(yè)的控制技術(shù)在不斷的升級換代，早期的繼電-接觸器控制方式早已被 PLC 控制器所取代， 所以對于序號為1-3 部分的內(nèi)容完全可以通過一兩個(gè)案例以專題的形式加以介紹，無需按照課本的內(nèi)容安排依次講解。這樣可以自然引出 PLC 控制器的技術(shù)優(yōu)勢， 使學(xué)生對本課程的作用有個(gè)具體的認(rèn)識，不僅能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，也可以節(jié)省出一些課時(shí)用于強(qiáng)化PLC 應(yīng)用案例的分析。

1.2 優(yōu)化教學(xué)方法

教師要通過教學(xué)促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)，因此要選擇和采 用更 關(guān) 注 學(xué) 生學(xué)習(xí) 、 促 進(jìn) 學(xué)生發(fā)展 的 教 學(xué) 方 法[3]。由于《可編程控制器》課程應(yīng)用性的特點(diǎn)，教師在授課過程中應(yīng)該結(jié)合科研課題或技術(shù)發(fā)展前沿，有針對性地加入一些討論專題，采用互動(dòng)式、研討式、啟發(fā)式的教學(xué)方法，讓學(xué)生參與到教師實(shí)際項(xiàng)目或前沿技術(shù)的研究中來，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性，變被動(dòng)接受為主動(dòng)學(xué)習(xí)。

1.3 優(yōu)化練習(xí)方式

為了強(qiáng)化所學(xué)的理論知識，教師通常會(huì)布置一定量的習(xí)題，且將習(xí)題的完成情況按照一定的比重作為本課程學(xué)習(xí)效果的考評依據(jù)，這種做法是十分普遍的。通常這樣只能鍛煉學(xué)生的解題能力而對學(xué)生實(shí)際問題解決能力的培養(yǎng)幫助不大。有的同學(xué)課程考試分?jǐn)?shù)很高可面對畢業(yè)設(shè)計(jì)卻會(huì)感到無從下手。為改變這樣的局面，對于練習(xí)方式不要拘泥于一種形式，可以考慮多重形式的組合，比如平時(shí)在練習(xí)的過程中就注重理論知識練習(xí)和實(shí)踐能力練習(xí)相結(jié)合的組合練習(xí)方式。學(xué)生的解決問題能力不僅僅是停留在練習(xí)本上，還要求學(xué)生將所學(xué)的理論知識采用相應(yīng)硬件或軟件實(shí)現(xiàn)，在課后練習(xí)的過程中就逐步培養(yǎng)學(xué)生的工程問題解決能力，真正做到理論聯(lián)系實(shí)際，強(qiáng)化對所學(xué)知識的應(yīng)用能力。

2 課程實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)問題及優(yōu)化

學(xué)生初次接觸本課程時(shí)，由于對課程缺乏一定的了解，往往會(huì)用以前學(xué)習(xí)基礎(chǔ)課的方法來學(xué)習(xí)本課程，PLC 作為重要的自動(dòng)化專業(yè)課程，有其自身的特點(diǎn)，學(xué)生不僅要掌握課程的理論知識，更要注重培養(yǎng)自己的實(shí)踐動(dòng)手能力。因此，PLC 的實(shí)踐教學(xué)成為PLC 課程學(xué)習(xí)不可或缺的環(huán)節(jié),實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)可以加深 學(xué)生對 理 論知識 的理 解,夯 實(shí)其理 論 基礎(chǔ)[4]。

2.1 虛擬仿真軟件的運(yùn)用

由于實(shí)驗(yàn)課時(shí)的限制，學(xué)生要想通過做幾次實(shí)驗(yàn)就掌握 PLC 的應(yīng)用能力幾乎是不可能的， 所以需要課后通過不斷的實(shí)踐，鍛煉編程思維，逐步提升編程能力，才能將學(xué)習(xí)的理論知識應(yīng)用到將來的實(shí)際項(xiàng)目開發(fā)中去。目前，多數(shù) PLC 開發(fā)軟件都配套有代替硬件調(diào)試的仿真軟件，在沒有實(shí)物的情況下，學(xué)生可以利用電腦編寫程序，通過虛擬仿真軟件模擬實(shí)現(xiàn)對工業(yè)控制設(shè)備的控制。這樣學(xué)生在課余時(shí)間就得以驗(yàn)證自己的設(shè)計(jì)方案，不受實(shí)驗(yàn)場地及實(shí)驗(yàn)時(shí)間的限制，通過虛擬仿真軟件的運(yùn)用，不僅可以增強(qiáng)學(xué)生對課程感性認(rèn)識和對理論知識的理解，而且可以激發(fā)學(xué)生的求知欲望，提高編程能力。

2.2 實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的改進(jìn)

實(shí)驗(yàn)教學(xué)作為高等教育中的重要實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，也是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)最為 重 要 的 途徑[5]。 當(dāng) 前 ，實(shí) 驗(yàn) 項(xiàng) 目 的 設(shè) 計(jì) 多 數(shù) 是 檢 驗(yàn)學(xué)生對理論知識點(diǎn)掌握情況為主的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，綜合性和設(shè)計(jì)性的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目較少，且項(xiàng)目內(nèi)容與實(shí)際工程應(yīng)用偏離較大，導(dǎo)致整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程學(xué)生缺乏積極性和主動(dòng)性。對于驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書中有詳細(xì)實(shí)驗(yàn)步驟，學(xué)生去實(shí)驗(yàn)室只要按照指定步驟連好電路及輸入程序，然后在計(jì)算機(jī)上編譯運(yùn)行程序就可看到實(shí)驗(yàn)結(jié)果，整個(gè)過程方法簡單、操作流程按部就班，學(xué)生實(shí)驗(yàn)時(shí)無需事先準(zhǔn)備處于被動(dòng)接受地位，學(xué)習(xí)的主動(dòng)性沒有很好的發(fā)揮出來。為了發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果，應(yīng)壓縮驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的比重，使得學(xué)生有更多的精力投入到綜合性和設(shè)計(jì)性的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中去，提高其項(xiàng)目設(shè)計(jì)方案論證能力、編程能力、創(chuàng)新能力，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，發(fā)揮其潛能。 根據(jù)課程的教學(xué)要求，本文設(shè)計(jì)了如表2所示的幾個(gè)與實(shí)際工程應(yīng)用聯(lián)系緊密的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。

表2 設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目

由于設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目貼近工程實(shí)際，學(xué)生具有很大的能動(dòng)性，實(shí)驗(yàn)前會(huì)主動(dòng)查閱相關(guān)資料，提出控制方案，做好充分的準(zhǔn)備。

2.3 實(shí)驗(yàn)考核辦法的改進(jìn)

傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的考核大多依據(jù)學(xué)生實(shí)驗(yàn)報(bào)告的好壞給予評價(jià)，學(xué)生實(shí)踐能力、探索創(chuàng)新能力等在實(shí)驗(yàn)報(bào)告中是很難體現(xiàn)的，依此來評價(jià)學(xué)生實(shí)驗(yàn)效果的好壞 缺乏公 正 性[6]。 所 以在實(shí)驗(yàn) 考核時(shí)應(yīng) 改變重 結(jié) 果輕過程的現(xiàn)象，注重從學(xué)生實(shí)際操作過程的情況來考察。同時(shí)，對不同性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)在考核權(quán)重上應(yīng)該有一定的差異，比如驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)步驟是固定的，實(shí)驗(yàn)程序是給定的，該類型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目權(quán)重就可以設(shè)置的小一點(diǎn)，而設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)方案、實(shí)驗(yàn)程序由學(xué)生自行設(shè)計(jì)，實(shí)驗(yàn)步驟不固定，需要發(fā)揮學(xué)生的探索創(chuàng)新能力，該類型實(shí)驗(yàn)的權(quán)重就可以設(shè)置的大一點(diǎn)。通過改進(jìn)實(shí)驗(yàn)考核辦法，可以達(dá)到提升學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提高實(shí)踐動(dòng)手能力的目的。

3 結(jié) 論

通過對《可編程控制器》課程理論教學(xué)環(huán)節(jié)及實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的優(yōu)化，解決以往課程教學(xué)過程中所存在的問題，可以有效提高學(xué)生對課程學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，極大增強(qiáng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力，促進(jìn)學(xué)生知識學(xué)習(xí)與應(yīng)用能力的協(xié)調(diào)發(fā)展，為應(yīng)用型人才的培養(yǎng)提供了很好的保障。

[1]袁琦，劉曉梅，易細(xì)龍.《PLC 應(yīng)用技術(shù)》課程教學(xué)改 革 的研究與實(shí)踐[J].教育教學(xué)論壇，2015（4）：122-124.

[2]劉旭明，高峰.基于 CDIO 的電氣控制與 PLC 課程教學(xué)改革探索[J].大學(xué)教育，2016（1）：148-149.

[3]姚 利 民.高 校 教 學(xué) 方 法 改 革 探 討[J].中 國 大 學(xué) 教 學(xué) ，2013，29（8）：60-64.

[4]趙杰，李春華，徐益民.自動(dòng)化專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系的研究與探索[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2012，31（7）：328-329.

[5]楊 期 勇.新 建 本 科 院 校 化 學(xué) 實(shí) 驗(yàn) 室 建 設(shè) 的 探 索 與 實(shí) 踐[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2012，29（10）：193-196.

[6]王國霞.立體化實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的建 設(shè)與 實(shí)踐[J].實(shí) 驗(yàn)室科學(xué)，2016，19（4）：134-137.

責(zé)任編輯：胡德明

Research on programmable logic controller teaching based on application ability training?

Guo YiJun
（College of Mechanical and Electrical Engineering,Huangshan University，Huangshan 245041,China）

"Programmable logic controller"is a course which has close relation between theory and practice.Compared with the basic courses,the course has its own characteristics in the teaching process. In this paper,through analyzing the problems of theory teaching link and practice teaching link of this course,the corresponding optimization measures are presented.By optimizing teach links,students’enthusiasm and initiative are stimulated,and the transformation from passive acceptance to active learning is also realized.Students'practical ability,programming ability and innovative design ability are improved, thus students can better adapt to social needs.

programmable logic controller;theory teaching;practice teaching;optimization

G642

：A

：1672-447X(2017）03-0118-03

2016-12-26

黃山學(xué)院質(zhì)量工程項(xiàng)目(2016JXYJ05)

郭一軍（1977-），浙江金華人，黃山學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院講師，研究方向?yàn)樽詣?dòng)化應(yīng)用技術(shù)。