淺談基于工程實踐能力培養(yǎng)的PLC教學改革實踐

左光群 侯超男

[摘? ? ? ? ? ?要]? 對自動化專業(yè)學生來說，PLC課程是一門必修課程，具有較強的綜合性與應用性，有助于學生專業(yè)素質(zhì)的培養(yǎng)與提高。首先論述了當前PLC教學中存在的問題，包括電氣工程運用需求與實驗內(nèi)容脫節(jié)、理論性教學內(nèi)容過多、考試形式過于單一、考查內(nèi)容過于片面等，并以此為依據(jù)，提出基于工程實踐能力培養(yǎng)的PLC教學改革實踐措施，包括對實踐教學內(nèi)容進行充實與豐富，提高實驗室建設(shè)力度，有效推動PLC教學的改革實踐，增加實踐學時等，具有重要意義。

[關(guān)? ? 鍵? ?詞]? 工程實踐能力;培養(yǎng);PLC教學;改革實踐

[中圖分類號]? G712? ? ? ? ? ?? ?[文獻標志碼]? A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? [文章編號]? 2096-0603（2020）01-0180-02

對機器人工程、電氣工程及其自動化、機械電子等專業(yè)學生來說，PLC是一門專業(yè)基礎(chǔ)課程。PLC課程具有多種特點，如同時使用硬件與軟件、交叉使用弱電與強電、密切結(jié)合理論與實踐等，與此同時，在電類專業(yè)學生知識結(jié)構(gòu)中，PLC課程也是一大重要的構(gòu)成內(nèi)容，在對人才培養(yǎng)過程中，PLC課程發(fā)揮著極為重要的作用，所以，為能夠?qū)W生未來的學習與工作起到一定的幫助，大學生一定要學好PLC課程。自我國提出《中國制造2025》以來，當下我國各大高校的第一教育任務就是著重培養(yǎng)與提高大學生的創(chuàng)新能力與創(chuàng)造思維，不斷深化改革PLC教學課程，這樣才能夠滿足人才需求與產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求。

一、當前PLC教學中存在的問題

（一）電氣工程運用需求與實驗內(nèi)容脫節(jié)

作為一門工程技術(shù)課程，工程運用是教學的根本立足點。一般來說，機電控制系統(tǒng)是由多個不同環(huán)節(jié)構(gòu)成，但是因受課時、實驗條件等因素的約束與限制，大多數(shù)高校的實驗教學并未對工程運用的細節(jié)性問題、完整環(huán)節(jié)等進行深入考慮，對功能驗證、編程訓練過于重視。實際上，在一個PLC控制系統(tǒng)中，PLC器件僅為控制部分的核心部分，所以還應深入考慮其他內(nèi)容與問題，包括電氣控制器件的可靠性問題、安全性問題、選擇問題，輔助電路設(shè)計，主電路設(shè)計等，進而只能淺層次訓練學生，并不能對學生產(chǎn)生的疑問進行有效解決，如怎樣使用PLC、怎樣安裝PLC、怎樣調(diào)節(jié)PLC等。在將PLC課程全部學完以后，很多學生還是無法解決實際工程問題，所以很多學生并未深入意識到PLC課程的學習意義，對PLC教學效果造成了嚴重影響。

（二）理論性教學內(nèi)容過多

在最近幾年中，通過進行課程改革，我國大部分高校的PLC課程總學時基本控制在約60個學時之內(nèi)，其中，PLC實驗學時為16～20個學時，PLC理論學時為32個學時。通過分析當下的PLC教材內(nèi)容，不難發(fā)現(xiàn)，教學內(nèi)容以理論知識居多，首先介紹關(guān)于PLC的定義、發(fā)展歷史、工作原理、結(jié)構(gòu)等，然后對工程應用、高功能指令、網(wǎng)絡通信、編程方法、常用應用指令、硬件結(jié)構(gòu)、基本指令等進行分別介紹。假如要想繼續(xù)對組態(tài)軟件、變頻器等內(nèi)容進行介紹，PLC教學內(nèi)容便會過多，要想在60個學時之內(nèi)講授以上全部內(nèi)容，且學時能夠?qū)ζ溥M行深入掌握，其難度是非常高的。針對以上PLC實踐知識過少、理論知識過多的人才培養(yǎng)計劃，要想實現(xiàn)PLC應用型人才的培養(yǎng)目標，是有一定的難度的。

（三）考試形式過于單一，考查內(nèi)容過于片面

在我國，主要選用卷面考試這種形式來考核學生的學習情況，大多數(shù)學生并未著重考查工程實踐能力，過于重視考核學生對教材知識的掌握情況，所以無法對學生對PLC的掌握程度進行深入檢查，進而無法有效培養(yǎng)學生的工程實踐能力?；谝陨细鞣N問題，大多數(shù)學生在學習PLC課程中均反映：在學習過程中好像掌握了，但是在實踐過程中不知道如何應對，充分表明，PLC教學課程在多個環(huán)節(jié)存在多個問題，如教學模式、教學觀念等，所以一定要有效進行PLC教學改革實踐，以提高學生的工程實踐能力。

二、基于工程實踐能力培養(yǎng)的PLC教學改革實踐措施

（一）對實踐教學內(nèi)容進行充實與豐富

針對與實際工程應用最為貼近的實踐內(nèi)容，有助于學生對PLC學習積極性的提高。為對電氣工程運用需求與實驗內(nèi)容脫節(jié)問題進行有效解決，我國著名專家華立編寫了具有鮮明的工程實踐特色的實驗教材，在設(shè)計教材內(nèi)容方面，除了對簡單設(shè)計性實驗、必要的驗證性實驗予以保留以外，本教材內(nèi)容大多數(shù)均選用和工程實際貼近的實驗項目，其中，以上實驗項目的難度、復雜程度呈不斷上升趨勢，所有實驗項目的教學目的均非常明確，在知識點方面，這些實驗項目之間存在一定的關(guān)聯(lián)性。例如，對學生畢業(yè)設(shè)計、老師科研項目進行選取，包括多個不同的實驗內(nèi)容，如顆粒狀糧食稱重裝袋控制系統(tǒng)設(shè)計、自動包裝生產(chǎn)線設(shè)計、柔性水果分揀設(shè)計、采摘機械手控制系統(tǒng)設(shè)計、五層樓電梯控制系統(tǒng)設(shè)計等。在整個PLC教學過程中，以上實驗項目被分解為多個子項目，在每次開展實驗教學課程過程中，學生需要將2～3個子項目予以完成，進而有助于學生掌握更多的編程技巧與應用指令，促使學生掌握系統(tǒng)電氣圖的設(shè)計方法，正確選用元器件;學生不但能夠根據(jù)設(shè)計圖紙來完成控制系統(tǒng)的組裝、總結(jié)與調(diào)試，而且學生能夠掌握更多關(guān)于生產(chǎn)工藝的專業(yè)知識，進而有助于學生實際動手能力的提高。

（二）提高實驗室建設(shè)力度，有效推動PLC教學的改革實踐

為對PLC教學改革實踐進行有效配合，一定要創(chuàng)建一個良好的工程實踐環(huán)境。在配置實驗器材方面，不管是電氣元器件的品種，還是設(shè)備的臺套數(shù)，均應多元化，應充分準備不同類型的變頻器、控制電機、繼電器、傳感器、觸摸屏等，以確保工程訓練項目需求的滿足。為有效推動PLC教學的改革實踐，有效推動PLC教學的進行，各大高校老師應積極鼓勵學生對控制電氣柜箱、掛件箱、實驗板、機械構(gòu)架等進行自制。與此同時，對虛擬儀器實驗室、過程控制實驗室、單片機實驗室等開放性實驗室進行全面建設(shè)，在老師批準學生提出的項目以后，便可以應用實驗室空閑時間來進行實驗。

（三）顯著增多實踐學時

針對將應用型人才培養(yǎng)作為目標的高校，教學的主要目的就是要培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力與工程實踐能力。根據(jù)教育心理學，假如構(gòu)建良好的學習過程情景，有助于學生對知識的理解，能夠正遷移知識，學生能夠利用現(xiàn)掌握的知識來解決問題。所以，只有密切結(jié)合實踐與理論教學，才能夠有效實現(xiàn)教學目標。在最近幾年中，湖南信息職業(yè)技術(shù)學院對60總學時的PLC課程設(shè)置進行了改變，即將理論課時從過去的40學時保持不變，但將實驗課時從過去的20學時增加至36學時，同時在實驗室進行理論教學，對著實驗設(shè)備講授有關(guān)理論知識，在講解的同時進行實踐訓練，在實踐過程中，促使學生更為深入地理解理論知識，對學生解決實際問題能力進行提高。另外，預留4個學時，用于邀請權(quán)威專家來校開專題講座，通過案例分析，將PLC的應用前景、方法、方向介紹給學生，提高學生對PLC的學習積極性。

在對學生的實際情況進行考慮以后，應精簡教學講授內(nèi)容，針對一些理解難度較高的教學內(nèi)容，包括程序優(yōu)化、PLC的通信協(xié)議等。應要求學生通過實踐來進行深入體會，在學生對理解難度較高的教學內(nèi)容具有一定的實踐認識以后，老師應將有關(guān)教學知識點指出來;針對一些比較淺顯的教學內(nèi)容，應對學生的課外閱讀進行指導，包括PLC功能模塊的擴展、PLC的基礎(chǔ)知識等。

經(jīng)過以上處理，有關(guān)內(nèi)容教學課時便由之前的5學時降低至2學時，如存儲單元分配、PLC的定義等，針對編程方法、基本指令等，在利用4個學時來對其進行講解過程中，應有效指導學生在實驗課中親自動手，并對有關(guān)常用的編程技巧和應用指令進行陸續(xù)由淺及深的介紹，對其他高級應用指令不斷進行深入學習，促使學生在學習中進行實踐，在實踐中學習知識。為有效推動教學改革實踐，促使PLC教學目的的實現(xiàn)，應確保不同練模塊之間的有機銜接。

（四）對PLC教學方法進行豐富與改進

在PLC教學過程中，應對PLC教學方法進行豐富與改進，將多種教學方法融為一體，包括利用學習通線上視頻講解、學生討論、直觀演示、教師講授等，以不同授課內(nèi)容特點為主要依據(jù)，以選用適宜的授課方式。通過利用多媒體技術(shù)，以對動畫視頻、圖片進行展示，通過板書來深入總結(jié)或者分析教學難點與重點，對重點知識，老師可以將其錄制成短視頻，將其放在學習通上，進而學生可以隨時隨地在線學習PLC課程。另外，老師也可以將有關(guān)的課外學習的微視頻二維碼、學習資料、作業(yè)習題答案等上傳至線上，開展多種教學活動，以有效彌補課堂教學的不足。

（五）提高校企合作力度，教學應滿足社會、企業(yè)的需求

因受多種因素的影響，和企業(yè)、社會的需求相比，高校PLC課程教學還存在一定的差距，針對當下企業(yè)與社會對電氣人才的需求，高校老師對其的感受不夠深入，一些老師在大學畢業(yè)后便直接成為老師，缺乏工程實踐經(jīng)驗，導致PLC教學內(nèi)容與企業(yè)、社會需求之間發(fā)生脫節(jié)現(xiàn)象。為能夠為企業(yè)、社會培養(yǎng)所需的電氣人才，老師應對PLC在生產(chǎn)過程中的運用現(xiàn)狀進行深入了解，提高校企合作力度，為學生創(chuàng)造更多的企業(yè)實習機會，例如，通過與中聯(lián)重科、中山聯(lián)合光電等企業(yè)等進行校企合作，為學生提供在這些單位的實習機會，以促使學生掌握在實際生產(chǎn)中運用專業(yè)知識的方法與方向。

通過最近幾年對PLC教學的改革實踐可知，將培養(yǎng)工程實踐能力作為立足點，對人才培養(yǎng)目標進行瞄準，以學生實際情況、課程特點作為主要依據(jù)，選用有效的PLC教學方法與教學模式，這樣才可以有效提高教學質(zhì)量，促使學生掌握更多的理論基礎(chǔ)知識，提高學生的創(chuàng)新能力與實際動手能力。

參考文獻：

[1]周仲海，朱昌平，劉丹平，等.基于OBE理念協(xié)同培養(yǎng)創(chuàng)新型工程人才的實踐[J].實驗室研究與探索，2018（9）.

[2]高東鋒.信息化時代高校實驗教學改革的要求、思路與路徑[J].中國高教研究，2018（4）.

[3]楊冰，謝飛雁，楊積堂.地方高校實踐創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式研究[J].實驗技術(shù)與管理，2017（12）.

[4]邵海龍，潘世強，杜東菊，等.農(nóng)業(yè)院校工科專業(yè)校企融合實踐教學平臺建設(shè)研究[J].中國農(nóng)機化學報，2017（9）.

編輯 原琳娜