新工科背景下地方應(yīng)用型本科PLC課程教學(xué)改革

韓桂華 閆雪梅

【摘 要】根據(jù)當(dāng)前新工科和應(yīng)用型本科建設(shè)要求，提出以實際工程應(yīng)用需求為導(dǎo)向的課程改革方法，通過改革教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法與手段和教學(xué)實踐等措施，改變了學(xué)生學(xué)習(xí)導(dǎo)向，滿足工程應(yīng)用實踐需求和教學(xué)需求，實現(xiàn)了學(xué)生獲取知識、具有工程實踐能力和具備從業(yè)素質(zhì)的目標(biāo)，為應(yīng)用木科相關(guān)課程改革提供了借鑒。

【關(guān)鍵詞】PLC；教學(xué)改革；工程應(yīng)用；新工科

新經(jīng)濟發(fā)展迫切需要新型工科人才支撐，作為地方應(yīng)用型本科院校，需要抓住機遇，應(yīng)對挑戰(zhàn)，勇于開展教育教學(xué)方式改革，培養(yǎng)工程應(yīng)用技術(shù)型人才，切實提高學(xué)生工程實踐能力、創(chuàng)新能力、專業(yè)素質(zhì)及就業(yè)質(zhì)量，滿足地方產(chǎn)業(yè)與經(jīng)濟發(fā)展需要[1，2]。PLC是在我國工科高等院校中開設(shè)的一門實用性很強的核心專業(yè)課程，主要適用于自動化、機械電子工程和電氣類專業(yè)[3]。該課程在教學(xué)中必須綜合考慮各個知識領(lǐng)域的有機結(jié)合，并突出PLC技術(shù)在工程實踐中的運用，提高學(xué)生的實踐應(yīng)用能力。課程具有實踐與理論緊密結(jié)合、弱電和強電交叉應(yīng)用、硬件和軟件同時使用等特點，使得對該課程的教學(xué)難以達(dá)到滿意的效果[4]。本課程嘗試進(jìn)行了教學(xué)改革，在教學(xué)過程中全面運用現(xiàn)代化的教學(xué)手段，并采用實際案例教學(xué)法，教學(xué)內(nèi)容突出應(yīng)用性和實踐性兩方面，實踐證明，該方法激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高了學(xué)生工程應(yīng)用的能力，教學(xué)效果良好。

1、改革教學(xué)目標(biāo)

1）知識目標(biāo)：掌握PLC原理和設(shè)計方法，具有設(shè)計機電傳動系統(tǒng)的能力。即掌握PLC的工作原理、PLC基本編程指令和程序設(shè)計方法、PLC與其他設(shè)備之間的通信設(shè)計方法、PLC的編程軟件的熟練使用和典型應(yīng)用的順序功能圖程序設(shè)計過程。

2）能力目標(biāo)：針對PLC工程應(yīng)用實驗問題能夠進(jìn)行分析和解決的能力。即掌握PLC的實驗方法，獲得實驗技能的基本訓(xùn)練，并通過設(shè)計性及創(chuàng)新性實驗具備創(chuàng)新意識及能力；具備較強的實際動手能力，具備較強的自學(xué)的能力；具備對資料檢索、分析和消化能力；具備利用PLC對工業(yè)現(xiàn)場各類機電設(shè)備進(jìn)行控制系統(tǒng)設(shè)計的能力。

3）素質(zhì)目標(biāo)：通過參與實際項目（學(xué)年設(shè)計）形成的基本從業(yè)素質(zhì)。即針對實際項目PLC設(shè)計工作充滿熱情的態(tài)度；形成良好的團隊合作精神；形成實事求是、一絲不茍的科學(xué)態(tài)度；形成勇于質(zhì)疑、開拓創(chuàng)新的工作作風(fēng)。

2、改革教學(xué)內(nèi)容

PLC傳統(tǒng)教學(xué)模式很少結(jié)合實際工程項目對PLC的硬件設(shè)計方法、軟件編程環(huán)境的使用等實踐性較強的內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)的講解，多數(shù)重點講授PLC的概念、工作原理、各種編程指令，讓學(xué)生理解各種復(fù)雜的邏輯關(guān)系。為了提高學(xué)習(xí)興趣與教學(xué)質(zhì)量，在PLC教學(xué)內(nèi)容的安排上遵從理論與實踐并重的原則，并且將實際工程項目做作為教學(xué)內(nèi)容的主線，在項目的設(shè)計和開發(fā)過程中學(xué)習(xí)、理解理論知識。課堂教學(xué)主要以若十個實踐性較強的項目為主要內(nèi)容，將PLC的常用指令包含于這些項目中。通過這些個項目的學(xué)習(xí)與實踐，同學(xué)們不僅能夠提高實際動手能力，掌握PLC控制系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計方法，而且對PLC的理論知識有更深的理解。

教學(xué)內(nèi)容按照實際工程項目所需知識介紹-回路計算一硬件選型、配置一軟件編程一畫圖一控制柜制作及接線一硬件軟件調(diào)試，在項目中介紹PLC的程序設(shè)計基礎(chǔ)及梯形圖的設(shè)計，回路計算中計算負(fù)荷功率、PLC系統(tǒng)電源容量及負(fù)載所需容量，在硬件選型、配置中實現(xiàn)主電路元器件、PLC控制柜中PLC控制器、擴展模塊的選型、配置。在軟件編程中根據(jù)實例的控制要求編寫PLC控制程序，在畫圖中繪制應(yīng)用實例主電路、PLC控制電路的電路圖，在控制柜制作及接線中實現(xiàn)PLC控制電路中電氣元器件、線槽、接線端子等器件的布置、接線，完成控制柜的制作。在硬件軟件調(diào)試中對主電路、PLC控制電路及應(yīng)用程序進(jìn)行調(diào)試。教學(xué)過程中切實提高學(xué)生工程實踐能力、創(chuàng)新能力和知識綜合運用能力。

3、改革教學(xué)方法與手段

（1）興趣法教學(xué)

增加互動環(huán)節(jié)，將被動學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃訉W(xué)習(xí)，同時采用小組討論模式，將課堂的主動權(quán)交回到學(xué)生手中。要善于利用多媒體技術(shù)結(jié)合實際生活生產(chǎn)中的實例講解PLC的概念、功能以及在工業(yè)自動化中的地位和作用，從而達(dá)到激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的目的。比如在講解順序功能圖程序設(shè)計時，讓學(xué)生分組討論實際案例的順序功能圖程序設(shè)計方法，理解功能圖的五大組成部分的關(guān)系，學(xué)會按順序完成程序設(shè)計的方法。

（2）立體化教學(xué)

在教學(xué)時對理論知識結(jié)合實際生活中的例子進(jìn)行講解，對于重點和難點內(nèi)容要采用多媒體、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等現(xiàn)代化教學(xué)手段，以立體化的方式將教學(xué)內(nèi)容展示給學(xué)生，并且同時使授課方式具有綜合性、啟發(fā)性，從而達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力和創(chuàng)新能力的目的。

（3）案例教學(xué)

采用實際案例教學(xué)法培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力。授課時將PLC控制系統(tǒng)的典型實例以項目的形式引人到課堂，以項目的設(shè)計開發(fā)過程為主線來講解PLC的基本知識。這樣使學(xué)生在解決實際問題的過程中掌握了PLC的基本理論知識，加深了對知識的理解程度，培養(yǎng)了學(xué)生分析問題和解決問題的能力。

（4）程序設(shè)計仿真實驗教學(xué)

借助于學(xué)校的虛擬仿真平臺，給學(xué)生提供部分程序設(shè)計仿真實驗內(nèi)容，同學(xué)可以自主在計算機上完成各種案例程序的實驗操作，豐富實驗內(nèi)容強化知識掌握。

（5）校企合作實訓(xùn)教學(xué)法

在課程學(xué)習(xí)的后期，即在學(xué)生掌握基本的理論知識和具備一定的實踐經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，采取與企業(yè)合作的方式，將學(xué)生送到企業(yè)學(xué)習(xí)或?qū)⑵髽I(yè)的實際工程項目拿到學(xué)校讓學(xué)生完成。增加學(xué)生的實際動手能力和實際應(yīng)用PLC的能力，提高學(xué)生就業(yè)的能力。

4、改革PLC教學(xué)實踐

1）案例模式下PLC教學(xué)實踐

課堂的實際案例教學(xué)模式以實際生產(chǎn)中常見的PLC控制系統(tǒng)實例為主線展開，包含了PLC的所有基本知識。案例包括：紅綠交通燈的順序控制，液壓滑臺進(jìn)給順序控制，步進(jìn)電機單軸定位控制和交流伺服電機單軸定位控制。通過這些實際項目的訓(xùn)練，不僅增加了學(xué)生的實踐操作能力，而且增加了學(xué)生對理論知識的理解程度，獲得了良好的教學(xué)效果。

2）多課程結(jié)合模式下PLC教學(xué)實踐

針對液壓與氣壓傳動，機械電氣控制，PLC三門課，開展了學(xué)年設(shè)計的教學(xué)實踐。學(xué)年設(shè)計內(nèi)容由液壓系統(tǒng)設(shè)計計算與校核、控制系統(tǒng)原理設(shè)計、圖樣技術(shù)設(shè)計和技術(shù)文件編制4部分組成。通過學(xué)年設(shè)計環(huán)節(jié)使學(xué)生具備設(shè)計滿足使用要求的液壓系統(tǒng)、繼電接觸器控制系統(tǒng)及PLC控制系統(tǒng)的能力和設(shè)計開發(fā)過程中體現(xiàn)創(chuàng)新意識，具備清晰表達(dá)機械電子工程問題，并提出建設(shè)性意見等方面的能力。

5、結(jié)語

PLC課程改革，符合新工科和應(yīng)用型本科建設(shè)要求，培養(yǎng)了學(xué)生工程實踐能力，創(chuàng)新能力，學(xué)習(xí)新知識能力，有效提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。

【參考文獻(xiàn)】

[1]胡兵.新工科背景下地方應(yīng)用型本科電氣控制與PLC課程教學(xué)改革與探索[[J]教育現(xiàn)代化，2018，5（06）：70-72，81

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[3]蔡超志，劉家琛.基于項目驅(qū)動與校企合作雙教學(xué)模式的PLC課程教學(xué)改革[J]. 教育現(xiàn)代化，2018（19）.

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