《PLC控制技術(shù)》課程教學(xué)改革研究與應(yīng)用

摘 要：本文在分析傳統(tǒng)《PLC控制技術(shù)》課程教學(xué)存在問(wèn)題的基礎(chǔ)上，提出通過(guò)引入競(jìng)賽機(jī)制及項(xiàng)目教學(xué)的方式對(duì)《PLC控制技術(shù)》課程的教學(xué)內(nèi)容、實(shí)踐教學(xué)場(chǎng)所、課程教學(xué)模式、教學(xué)評(píng)價(jià)體系、教學(xué)方法手段等進(jìn)行研究，并將研究成果應(yīng)用于《PLC控制技術(shù)》實(shí)踐教學(xué)中。通過(guò)實(shí)踐證明，改革后的課程教學(xué)效果良好，在對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的提高、動(dòng)手能力的鍛煉、團(tuán)隊(duì)合作精神的培養(yǎng)、學(xué)生基本素養(yǎng)的養(yǎng)成等方面起到了積極的促進(jìn)作用。

關(guān)鍵詞：PLC控制技術(shù)；課程教學(xué)；教學(xué)內(nèi)容；教學(xué)模式；教學(xué)評(píng)價(jià)

中圖分類號(hào)：TP278 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-9052（2020）07-0118-03

基金項(xiàng)目：安徽省教育廳2017年高等學(xué)校省級(jí)質(zhì)量工程項(xiàng)目“競(jìng)賽機(jī)制下機(jī)電專業(yè)課程教學(xué)改革”階段性成果（2017jyxm0644）；安徽省教育廳2018年高等學(xué)校省級(jí)質(zhì)量工程項(xiàng)目“西門子控制實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)中心”階段性成果（2018sxzx03）

可編程控制器（PLC）具有工作可靠、環(huán)境適用性好等優(yōu)勢(shì)，目前得到了廣泛的應(yīng)用。PLC控制技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀作為關(guān)鍵性指標(biāo)，在一定程度上能夠衡量一個(gè)國(guó)家工業(yè)的先進(jìn)性程度[1]。作為與現(xiàn)代工業(yè)企業(yè)對(duì)接的高等職業(yè)教育，其學(xué)生在校期間學(xué)習(xí)《PLC控制技術(shù)》課程的實(shí)際情況在很大程度上決定著學(xué)生后續(xù)對(duì)工業(yè)企業(yè)的適應(yīng)性。作為機(jī)電類專業(yè)核心課程，《PLC控制技術(shù)》具有實(shí)踐性強(qiáng)、實(shí)踐操作性高和實(shí)際應(yīng)用性廣泛等特點(diǎn)[2]。在專業(yè)課程設(shè)置中，它即是前修課程《機(jī)床電氣控制》《傳感器檢測(cè)技術(shù)與應(yīng)用》的實(shí)際應(yīng)用，又是后續(xù)課程《自動(dòng)線安裝與調(diào)試》等課程的基礎(chǔ)支柱，在專業(yè)課程中占有著核心地位。

一、傳統(tǒng)《PLC控制技術(shù)》課程教學(xué)中存在的問(wèn)題

（一）教學(xué)內(nèi)容陳舊

傳統(tǒng)的《PLC控制技術(shù)》課程教學(xué)內(nèi)容一般包括：第一，PLC的由來(lái)、功能、特點(diǎn)；第二，PLC的硬件性能及軟件使用；第三，PLC的指令等[3]。這些教學(xué)內(nèi)容較為陳舊，其在教學(xué)時(shí)也主要以學(xué)生記憶式的學(xué)習(xí)為主。課堂上大部分的時(shí)間，學(xué)生都在理解消化相關(guān)的指令內(nèi)容，然后再按照教師規(guī)定的教學(xué)實(shí)訓(xùn)內(nèi)容進(jìn)行實(shí)踐應(yīng)用。實(shí)踐操作時(shí)間較少，不能讓學(xué)生更好地運(yùn)用指令來(lái)完成與實(shí)際生產(chǎn)生活相關(guān)的控制任務(wù)。這種教學(xué)內(nèi)容的設(shè)置存在以下三點(diǎn)不足，其一主要靠記憶為主，吸引不了學(xué)生學(xué)習(xí)的目光，無(wú)法提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣；其二內(nèi)容設(shè)置較為簡(jiǎn)單，學(xué)生完成后沒有成就感；其三內(nèi)容設(shè)置與實(shí)際生產(chǎn)生活聯(lián)系較少，無(wú)法滿足企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)需求。

（二）實(shí)踐場(chǎng)所落后

傳統(tǒng)《PLC控制技術(shù)》課程教學(xué)的實(shí)踐場(chǎng)所主要是實(shí)驗(yàn)室，實(shí)驗(yàn)室內(nèi)主要是將成套的實(shí)驗(yàn)設(shè)備即PLC固定于一個(gè)模塊上，所有實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容均以模塊板進(jìn)行呈現(xiàn)。實(shí)際操作時(shí)以模擬式、插孔式接線為主，在實(shí)驗(yàn)?zāi)K上進(jìn)行基礎(chǔ)性接線和功能性驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)[4]。這種實(shí)驗(yàn)室設(shè)備的主要優(yōu)點(diǎn)是使用起來(lái)方便、可重復(fù)度高、使用時(shí)不易損壞設(shè)備，缺點(diǎn)是學(xué)生無(wú)法看到實(shí)際的PLC，特別是輸入輸出端子的接線，無(wú)法了解電源型號(hào)是直流還是交流、各型號(hào)PLC的差別等。而在實(shí)際企業(yè)生產(chǎn)中，PLC設(shè)備都是實(shí)物并非學(xué)校實(shí)驗(yàn)室內(nèi)連接好的模塊，這種實(shí)踐場(chǎng)所的落后使得實(shí)驗(yàn)設(shè)備和企業(yè)實(shí)際使用的設(shè)備脫鉤，不能滿足企業(yè)的需要，更無(wú)法提高學(xué)生對(duì)企業(yè)的適應(yīng)性。

除了固定于模塊上的PLC與企業(yè)實(shí)際使用設(shè)備不一致使得實(shí)踐場(chǎng)所落后以外，實(shí)踐場(chǎng)所落后還體現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)設(shè)備的更新緩慢不能滿足企業(yè)的要求，如目前學(xué)校PLC實(shí)驗(yàn)室的西門子，PLC通常使用的是S7-200系列的PLC，但企業(yè)的PLC已經(jīng)更新至西門子200SMART、1200/1500、有的甚至更新至S7-300/400PLC。

（三）教學(xué)模式無(wú)效

以實(shí)踐課為主的《PLC控制技術(shù)》課程教學(xué)主要采用以培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力為目標(biāo)的教學(xué)做一體化模式[5]。但在實(shí)際執(zhí)行時(shí)，主要存在以下幾個(gè)問(wèn)題：第一，教學(xué)內(nèi)容比較簡(jiǎn)單，通常是基本指令的驗(yàn)證練習(xí)，無(wú)法調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性；第二，突出以記憶為主的課程教學(xué)內(nèi)容，使得學(xué)生大多數(shù)時(shí)間都用在記憶并驗(yàn)證使用基本指令，無(wú)法真正在課堂上進(jìn)行較多深層次的實(shí)踐內(nèi)容學(xué)習(xí)和操作；第三，實(shí)踐操作中也較多存在教師手把手操作實(shí)踐演練的情況，學(xué)生不能真正做到自主學(xué)習(xí)。因此，實(shí)際執(zhí)行的教學(xué)模式是無(wú)效的，達(dá)不到預(yù)設(shè)的教學(xué)目標(biāo)。

（四）教學(xué)評(píng)價(jià)單一

傳統(tǒng)《PLC控制技術(shù)》課程教學(xué)評(píng)價(jià)方式一般有兩種：第一，期末考試是一張理論試卷決定學(xué)生的最終成績(jī)；第二，期末考試是一份實(shí)操試題，由學(xué)生的實(shí)操試題成績(jī)決定學(xué)生的課程成績(jī)。這兩種教學(xué)評(píng)價(jià)方式無(wú)論哪一種都比較單一[6]。這種單一的教學(xué)評(píng)價(jià)模式要么沒有考慮到這門課程以實(shí)踐為主的特色，要么像高考一樣一場(chǎng)定勝負(fù)，徹底忽略了學(xué)生平時(shí)實(shí)踐操作的表現(xiàn)，忽視了對(duì)學(xué)生平時(shí)學(xué)習(xí)的管理與職業(yè)素養(yǎng)的養(yǎng)成，甚至出現(xiàn)了部分學(xué)生平時(shí)上課偷奸?；軕?yīng)付則應(yīng)付，只要期末時(shí)認(rèn)真背誦要點(diǎn)或者準(zhǔn)備教師要求的實(shí)操內(nèi)容就可以取得較好成績(jī)的不良現(xiàn)象。

二、課程教學(xué)改革研究及應(yīng)用

針對(duì)該課程教學(xué)中存在的問(wèn)題，結(jié)合當(dāng)前技能競(jìng)賽的大環(huán)境，對(duì)《PLC控制技術(shù)》課程教學(xué)改革進(jìn)行了研究并應(yīng)用于實(shí)踐，主要措施[7]如下。

（一）優(yōu)化課程教學(xué)內(nèi)容

為解決傳統(tǒng)《PLC控制技術(shù)》課程教學(xué)存在的不足，對(duì)課程教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了優(yōu)化，主要是將競(jìng)賽賽項(xiàng)內(nèi)容融入課程教學(xué)中，根據(jù)賽項(xiàng)內(nèi)容的層次設(shè)置由簡(jiǎn)單到復(fù)雜的具體項(xiàng)目。當(dāng)前制造類競(jìng)賽涉及PLC控制技術(shù)的項(xiàng)目比較多，這里以融入“現(xiàn)代電氣控制系統(tǒng)安裝與調(diào)試”賽項(xiàng)為例來(lái)優(yōu)化課程教學(xué)內(nèi)容。依據(jù)該賽項(xiàng)內(nèi)容，將《PLC控制技術(shù)》課程的教學(xué)內(nèi)容分為三種類型：

第一，基礎(chǔ)性項(xiàng)目。主要內(nèi)容有PLC的硬件及軟件知識(shí)、PLC基本指令、三相異步電動(dòng)機(jī)的PLC控制等。

第二，復(fù)雜性項(xiàng)目。主要內(nèi)容有步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行控制、伺服電機(jī)的運(yùn)動(dòng)控制等。

第三，綜合性項(xiàng)目。主要內(nèi)容有PLC和變頻器結(jié)合MCGS控制三相異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行、PLC和變頻器結(jié)合MCGS控制步進(jìn)電機(jī)和伺服電機(jī)運(yùn)行等。

經(jīng)過(guò)這種優(yōu)化后，整個(gè)教學(xué)內(nèi)容的層次感比較明顯，能夠充分考慮不同學(xué)生的個(gè)體差異。學(xué)有余力的學(xué)生既可以學(xué)習(xí)更深層次的項(xiàng)目?jī)?nèi)容，也可以指導(dǎo)其他學(xué)生完成較為簡(jiǎn)單的項(xiàng)目?jī)?nèi)容。這樣不僅可以帶給學(xué)生完成項(xiàng)目任務(wù)的成就感，也對(duì)學(xué)生動(dòng)手能力的鍛煉、團(tuán)隊(duì)合作精神的培養(yǎng)、學(xué)生基本素養(yǎng)的養(yǎng)成等方面有促進(jìn)作用。

（二）調(diào)整實(shí)踐教學(xué)場(chǎng)所

為了更好地參與各級(jí)各類的技能競(jìng)賽，學(xué)校在原有仿真驗(yàn)證式實(shí)驗(yàn)設(shè)備的基礎(chǔ)上，購(gòu)置了大量的競(jìng)賽設(shè)備。這些設(shè)備前期經(jīng)過(guò)了相關(guān)行業(yè)企業(yè)專家的認(rèn)證，與行業(yè)企業(yè)的生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)一致，能夠滿足企業(yè)生產(chǎn)的需求。如：賽項(xiàng)“現(xiàn)代電氣控制系統(tǒng)安裝與調(diào)試”使用的是浙江亞龍教育裝備股份有限公司生產(chǎn)的YL-158GA1型設(shè)備，該設(shè)備使用的西門子PLC有S7-300配2個(gè)200SMART和S7-1500配2個(gè)1200兩種類型。這兩種類型PLC都比目前實(shí)驗(yàn)室S7-200PLC與企業(yè)的適應(yīng)性強(qiáng)。因此，在課程實(shí)踐教學(xué)時(shí)適當(dāng)引入競(jìng)賽設(shè)備調(diào)整實(shí)踐教學(xué)場(chǎng)所，將課程部分內(nèi)容的教學(xué)在競(jìng)賽設(shè)備上完成，這樣就可以解決所學(xué)內(nèi)容與企業(yè)生產(chǎn)實(shí)際脫節(jié)的問(wèn)題。在《PLC控制技術(shù)》課程教學(xué)具體執(zhí)行時(shí)，基本功能指令等基礎(chǔ)性項(xiàng)目?jī)?nèi)容的練習(xí)可以在模擬實(shí)驗(yàn)設(shè)備上完成，復(fù)雜性項(xiàng)目和綜合性項(xiàng)目?jī)?nèi)容的練習(xí)則要求學(xué)生在競(jìng)賽設(shè)備上完成。這種方式既可以充分合理利用實(shí)驗(yàn)室資源又可以因人而異地完成不同的實(shí)踐項(xiàng)目，體現(xiàn)了因材施教和以人為本的思想。另外，在實(shí)踐過(guò)程中根據(jù)教學(xué)內(nèi)容和層次的不同，所有學(xué)生都能夠體驗(yàn)到項(xiàng)目任務(wù)的挑戰(zhàn)性和完成任務(wù)的成就感。

（三）改革課程教學(xué)模式

傳統(tǒng)教學(xué)做一體化的教學(xué)模式實(shí)際上還是比較符合《PLC控制技術(shù)》課程教學(xué)需要的，但由于教學(xué)內(nèi)容的陳舊導(dǎo)致該教學(xué)模式?jīng)]有取得預(yù)期的教學(xué)效果。筆者將競(jìng)賽機(jī)制引入課程教學(xué)中，將傳統(tǒng)教學(xué)模式改革為將競(jìng)賽賽項(xiàng)內(nèi)容融入課程教學(xué)的“教學(xué)做賽”四位一體的教學(xué)模式。在這種教學(xué)模式下，學(xué)生在學(xué)習(xí)課程內(nèi)容的同時(shí)還可以進(jìn)行賽項(xiàng)的練習(xí)與實(shí)踐，進(jìn)而參加技能競(jìng)賽項(xiàng)目，在取得課程成績(jī)時(shí)還可以獲得技能競(jìng)賽獎(jiǎng)勵(lì)，使學(xué)生真正做到愿意學(xué)、自愿學(xué)、想著學(xué)。這種教學(xué)模式既能夠提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，又可以解決部分學(xué)生平時(shí)學(xué)習(xí)不認(rèn)真、應(yīng)付了事甚至偷奸?；膯?wèn)題。

（四）重置教學(xué)評(píng)價(jià)體系

為了更好地突出課程學(xué)習(xí)中以學(xué)生為主的思想，強(qiáng)調(diào)課程實(shí)踐教學(xué)的重要性，在《PLC控制技術(shù)》課程教學(xué)中采用了多種考核方式相結(jié)合的多元化教學(xué)評(píng)價(jià)方式來(lái)重置課程評(píng)價(jià)體系。具體實(shí)施時(shí)，將學(xué)生課程成績(jī)分解為平時(shí)課堂出勤、平時(shí)實(shí)操成績(jī)、平時(shí)個(gè)人素養(yǎng)表現(xiàn)及期末實(shí)操成績(jī)等四個(gè)部分，各部分的考核人員及所占分值比例如表1所示。同時(shí)，多元化的課程評(píng)價(jià)體系還對(duì)學(xué)生在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)完成任務(wù)點(diǎn)數(shù)、觀看視頻的時(shí)長(zhǎng)、參與討論和互動(dòng)數(shù)、作業(yè)完成個(gè)數(shù)及質(zhì)量等內(nèi)容實(shí)際情況進(jìn)行評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)結(jié)果在表1所有成績(jī)合成的基礎(chǔ)上進(jìn)行增加或者減少，最后所得成績(jī)?yōu)閷W(xué)生課程的最終成績(jī)。

另外，為了更好地提高學(xué)生參加技能競(jìng)賽獲得好成績(jī)的積極性，課程最終成績(jī)也可以通過(guò)參加省級(jí)技能競(jìng)賽獲獎(jiǎng)的方式取得。具體執(zhí)行時(shí)，按照省級(jí)一、二、三等獎(jiǎng)進(jìn)行劃分，獲得相應(yīng)獎(jiǎng)項(xiàng)的學(xué)生可以獲得本門課程95分、85分、75分的最終課程成績(jī)。

（五）完善教學(xué)方法手段

為了讓更多的學(xué)生受益，筆者依托學(xué)校的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)建設(shè)了《PLC控制技術(shù)》課程教學(xué)資源庫(kù)。資源庫(kù)中收錄的PPT課件等課程教學(xué)資源為采用現(xiàn)代化的教學(xué)方法和教學(xué)手段提供了條件[8]。具體實(shí)施教學(xué)時(shí)，課前，課程主講教師可以在教學(xué)平臺(tái)中發(fā)布課前預(yù)習(xí)任務(wù)，讓學(xué)生課前通過(guò)完成問(wèn)卷調(diào)查、觀看視頻等方式完成課前預(yù)習(xí)任務(wù)；課中，通過(guò)平臺(tái)進(jìn)行互動(dòng)隨時(shí)了解學(xué)生學(xué)習(xí)狀態(tài)；課后，布置作業(yè)鞏固所學(xué)知識(shí)。

除了運(yùn)用上述教學(xué)方法手段外，《PLC控制技術(shù)》課程教學(xué)中還采用了項(xiàng)目教學(xué)法。教師依據(jù)優(yōu)化后的課程教學(xué)內(nèi)容在課程教學(xué)時(shí)先從簡(jiǎn)單的項(xiàng)目任務(wù)開始完成，后續(xù)根據(jù)學(xué)生掌握的實(shí)際情況逐漸增加項(xiàng)目任務(wù)難度，讓學(xué)生通過(guò)完成不同的項(xiàng)目來(lái)滿足個(gè)體差異化的需求。

三、結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過(guò)幾年的教學(xué)實(shí)踐證明，本次課程教學(xué)改革的效果是明顯的，措施是正確有效的。目前，該課程已經(jīng)根據(jù)優(yōu)化后的課程教學(xué)內(nèi)容依托學(xué)校的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)建設(shè)了《PLC控制技術(shù)》課程教學(xué)資源庫(kù)，形成了“教學(xué)做賽”四位一體的教學(xué)模式[9]，使用現(xiàn)代化的教學(xué)方法手段，取得了較好的教學(xué)效果。實(shí)踐證明，改革后的課程教學(xué)效果，在對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的提高、動(dòng)手能力的鍛煉、團(tuán)隊(duì)合作精神的培養(yǎng)、學(xué)生基本素養(yǎng)的養(yǎng)成[10]等方面起到了積極的促進(jìn)作用。另外，該課程教學(xué)改革措施已在其他課程教學(xué)中得到了發(fā)展和應(yīng)用，為其他專業(yè)課程教學(xué)改革指明了方向。

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（責(zé)任編輯：林麗華）