以工程能力為導(dǎo)向的《電氣控制與PLC》教學(xué)改革實(shí)踐

劉 煒

（湖南鐵路科技職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南 株洲 412006）

目前機(jī)電類專業(yè)課程構(gòu)建通常采用模塊化方案，這種基于學(xué)科的課程構(gòu)建模式不利于培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)核心技能，尤其在專業(yè)技能訓(xùn)練方面，理論知識(shí)、實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目、實(shí)訓(xùn)組織往往難以有機(jī)結(jié)合。學(xué)生在學(xué)校提供的計(jì)算機(jī)仿真、實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)工作臺(tái)等設(shè)備上訓(xùn)練時(shí)缺乏工程現(xiàn)場(chǎng)感體驗(yàn)，操作標(biāo)準(zhǔn)及學(xué)習(xí)積極性往往大打折扣，這無疑制約著學(xué)生職業(yè)能力的培養(yǎng)。

《電氣控制與PLC》課程是機(jī)電一體化專業(yè)核心課程，以PLC 在產(chǎn)品制造、生產(chǎn)控制等自動(dòng)化領(lǐng)域的應(yīng)用為基礎(chǔ)，理論性和實(shí)踐性都很強(qiáng)。這門課程為學(xué)生今后從事機(jī)電設(shè)備控制、數(shù)控設(shè)備維護(hù)與維修提供了必要的基礎(chǔ)知識(shí)和基本技能。在多年的教學(xué)實(shí)踐中一直存在一個(gè)嚴(yán)重的問題，學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)能力、編程能力不夠，在課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)以及實(shí)訓(xùn)中運(yùn)用所學(xué)知識(shí)不夠熟練，致使理論與實(shí)踐嚴(yán)重脫節(jié)。分析其原因，一是該課程的教學(xué)中沒有處理好理論知識(shí)和實(shí)踐應(yīng)用的關(guān)系，二是傳統(tǒng)的課程體系、教學(xué)模式等制約了教學(xué)質(zhì)量的提高。

如何提高學(xué)生的實(shí)踐能力，培養(yǎng)出適應(yīng)實(shí)際崗位需要的應(yīng)用型人才，是教育教學(xué)工作面臨的新課題。結(jié)合高職學(xué)院教學(xué)實(shí)際，以培養(yǎng)學(xué)生的工程能力為導(dǎo)向，對(duì)課程體系進(jìn)行優(yōu)化，對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行重構(gòu)，對(duì)教學(xué)方法、教學(xué)手段大膽改革，在實(shí)踐中探索課程的教學(xué)改革問題，從而促進(jìn)應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式下課程教學(xué)質(zhì)量的提高。

1 課程教學(xué)實(shí)施現(xiàn)狀分析

1.1 教材工程應(yīng)用體現(xiàn)不足

目前各高職學(xué)院使用的教材種類繁多，大多是強(qiáng)調(diào)課程內(nèi)容系統(tǒng)性和完整性，也有部分基于項(xiàng)目式的教材，但項(xiàng)目的針對(duì)性不強(qiáng)，與工程應(yīng)用聯(lián)系不夠緊密。大多數(shù)教材將教學(xué)分為基本指令和程序設(shè)計(jì)兩大部分，其中指令部分缺乏工程實(shí)際應(yīng)用背景，程序設(shè)計(jì)部分使用的指令及編程方法比較單一，部分實(shí)例內(nèi)容跟不上主流的工程應(yīng)用?？傊F(xiàn)行教材的主要不足是沒有及時(shí)跟蹤工業(yè)應(yīng)用典型范例，且沒有遵循教、學(xué)、做合一的原則，不能起到讓學(xué)生在學(xué)中做、做中學(xué)，從而提高職業(yè)能力的效果。

1.2 實(shí)踐教學(xué)缺乏工程體驗(yàn)感

實(shí)踐教學(xué)是高職人才培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的工程應(yīng)用能力有著重要作用。現(xiàn)在絕大多數(shù)高職學(xué)院建成了以PLC 機(jī)房為代表的機(jī)電控制實(shí)訓(xùn)室，提供了不錯(cuò)的實(shí)訓(xùn)條件，但仍然存在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容單一、以模擬仿真的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證代替真實(shí)項(xiàng)目結(jié)果等較多問題。PLC 實(shí)訓(xùn)操作臺(tái)為了簡(jiǎn)化操作，往往將PLC 的輸入輸出信號(hào)直接用開關(guān)和指示燈代替，學(xué)生僅能進(jìn)行編程訓(xùn)練，對(duì)于實(shí)際的應(yīng)用項(xiàng)目，無法做到聯(lián)機(jī)調(diào)試，很難體驗(yàn)到工程實(shí)踐帶來的學(xué)習(xí)愉悅感。學(xué)生在這樣的實(shí)踐教學(xué)環(huán)境中很難有效對(duì)接工程實(shí)際去分析解決問題，實(shí)踐教學(xué)效果打了折扣。

2 具體教學(xué)改革措施

2.1 優(yōu)化課程體系，重構(gòu)教學(xué)內(nèi)容，采用活頁式教材

根據(jù)課程的特點(diǎn)，結(jié)合機(jī)電類各專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)，重新編訂教學(xué)大綱和授課計(jì)劃，將指令學(xué)習(xí)與編程應(yīng)用聯(lián)系起來。通過自編活頁式教材，將工程項(xiàng)目提煉成課程教學(xué)內(nèi)容，保證教學(xué)內(nèi)容貼近生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，產(chǎn)生現(xiàn)場(chǎng)體驗(yàn)感，增強(qiáng)學(xué)習(xí)興趣。

以工程化思想為指導(dǎo)，對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行整合。以PLC 的應(yīng)用領(lǐng)域劃分活頁式教材內(nèi)容，設(shè)置相應(yīng)的工程應(yīng)用項(xiàng)目，從教學(xué)框架上按工程應(yīng)用模塊將PLC 指令的學(xué)習(xí)融合到相應(yīng)的工程應(yīng)用教學(xué)載體中，使得學(xué)生能夠由淺入深、由易到難逐步掌握PLC 的指令應(yīng)用。每一模塊的教學(xué)緊緊圍繞知識(shí)點(diǎn)展開，以學(xué)習(xí)目標(biāo)和技能目標(biāo)達(dá)成為準(zhǔn)則，理論內(nèi)容與實(shí)踐內(nèi)容緊密聯(lián)系，讓學(xué)生真正做到學(xué)以致用，有效提高學(xué)生的工程應(yīng)用能力。

2.2 轉(zhuǎn)變教學(xué)模式，改革教學(xué)方法

推行理實(shí)一體化教學(xué)模式，將授課地點(diǎn)從教室搬到實(shí)訓(xùn)室，運(yùn)用項(xiàng)目式、案例式、任務(wù)驅(qū)動(dòng)式等多樣化的教學(xué)手段，著力提高教學(xué)效果。

2.2.1 轉(zhuǎn)變教學(xué)模式，理論與實(shí)踐融合

打破傳統(tǒng)的“先理論課、后實(shí)驗(yàn)課”的僵硬模式，靈活處理理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)，以工程案例為載體，以項(xiàng)目式活頁教材為指引，將枯燥的PLC 指令學(xué)習(xí)融入到項(xiàng)目學(xué)習(xí)實(shí)踐中，使理論學(xué)習(xí)與實(shí)踐操作相輔相成、緊密結(jié)合。比如在講解基本邏輯指令內(nèi)容時(shí)，安排三相異步電動(dòng)機(jī)的基本控制電路安裝與調(diào)試實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生根據(jù)已有知識(shí)及技能儲(chǔ)備，在會(huì)進(jìn)行繼電器接觸器控制電路的安裝與調(diào)試的基礎(chǔ)上，將PLC 基本邏輯指令編寫的程序下載到PLC 中，并通過真實(shí)的實(shí)訓(xùn)場(chǎng)景，完成PLC 輸入輸出的硬件接線，達(dá)到對(duì)三相異步電動(dòng)機(jī)的基本控制。通過兩種方式的對(duì)比，學(xué)生可以掌握PLC 基本邏輯指令的應(yīng)用，同時(shí)能進(jìn)一步理解PLC 電氣控制方式的優(yōu)勢(shì)所在，產(chǎn)生學(xué)習(xí)的樂趣和成就感。

2.2.2 創(chuàng)新多種教學(xué)方法，提高教學(xué)效果

本門課程指令學(xué)習(xí)多、實(shí)踐性強(qiáng)，學(xué)生普遍感覺難度較大，進(jìn)入狀態(tài)比較慢。為了調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，可以針對(duì)不同教學(xué)內(nèi)容，靈活選取教學(xué)方法和手段。在講解指令時(shí)，主要采用啟發(fā)式教學(xué)法，引導(dǎo)學(xué)生將指令功能與繼電器接觸器功能進(jìn)行比較，使學(xué)生更易于理解，有效調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)積極性和創(chuàng)造性。采用活頁教材項(xiàng)目式教學(xué)實(shí)施，將實(shí)踐任務(wù)以項(xiàng)目書的形式交給學(xué)生，學(xué)生以學(xué)習(xí)小組的方式分組完成。學(xué)習(xí)小組往往能夠自行組織討論，優(yōu)化項(xiàng)目實(shí)施方案，完成PLC 程序設(shè)計(jì)及調(diào)試的各環(huán)節(jié)。這樣的方式激發(fā)了學(xué)生對(duì)知識(shí)的求索欲望，鍛煉了學(xué)生自主解決問題的實(shí)際操作能力，也培養(yǎng)了團(tuán)隊(duì)合作精神。比如以三相異步電動(dòng)機(jī)星三角降壓?jiǎn)?dòng)PLC 控制系統(tǒng)安裝與調(diào)試為例，該項(xiàng)目要求學(xué)生完成三相異步電動(dòng)機(jī)PLC 改造的程序設(shè)計(jì)，其中包含如何應(yīng)用定時(shí)器指令和基本邏輯指令，如何進(jìn)行硬件接線和聯(lián)機(jī)調(diào)試，學(xué)生小組完成得很好。

2.3 充分開展技能競(jìng)賽活動(dòng)，提高學(xué)生的實(shí)踐應(yīng)用能力

學(xué)院積極開展第二課堂活動(dòng)，指導(dǎo)學(xué)生成立各種科技協(xié)會(huì)，教師應(yīng)積極指導(dǎo)，鼓勵(lì)學(xué)生參加各類科技競(jìng)賽活動(dòng)，這些活動(dòng)可以以更加貼近工程設(shè)計(jì)的項(xiàng)目為引領(lǐng)，綜合應(yīng)用各種指令，采取多種編程方式達(dá)到實(shí)踐目的。這種提升式學(xué)習(xí)可有效提高學(xué)生知識(shí)運(yùn)用能力和創(chuàng)新能力。比如，針對(duì)機(jī)電大類學(xué)生成立了智控協(xié)會(huì)，指導(dǎo)老師對(duì)學(xué)生進(jìn)行了拓展PLC 指令學(xué)習(xí)，將觸摸屏、工業(yè)機(jī)器人編程相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行補(bǔ)充，以自動(dòng)生產(chǎn)線的安裝與調(diào)試作為平臺(tái)，安裝調(diào)試高仿真的生產(chǎn)線。因?yàn)槿谌肓斯こ淘O(shè)計(jì)的幾乎全部元素，學(xué)生積極性得到了極大提高，實(shí)現(xiàn)了課堂教學(xué)和科技實(shí)踐的良好循環(huán)。在湖南省職業(yè)技能競(jìng)賽及全國(guó)機(jī)械職業(yè)教育教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)組織的競(jìng)賽中，從學(xué)院的科技協(xié)會(huì)中脫穎而出的選手多次取得賽項(xiàng)一等獎(jiǎng)榮譽(yù)。

2.4 深入開展校企融合，校企雙方師資共同參與教學(xué)

《電氣控制與PLC》課程培養(yǎng)機(jī)電類高職學(xué)生核心職業(yè)技能，這對(duì)師資隊(duì)伍提出了很高的要求，任課教師既要有準(zhǔn)確簡(jiǎn)練的語言表達(dá)能力，能夠?qū)LC 指令進(jìn)行精準(zhǔn)明了的講解，又要有聯(lián)系實(shí)際指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行程序編寫調(diào)試的實(shí)踐能力。因此，課程團(tuán)隊(duì)建設(shè)水平直接關(guān)系到課程實(shí)施能否突出工程能力導(dǎo)向這個(gè)目標(biāo)。學(xué)院積極開展與企業(yè)的合作，為加強(qiáng)校企雙方的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，開展“百名教師下現(xiàn)場(chǎng)、百名技師進(jìn)課堂活動(dòng)”，學(xué)校教師與企業(yè)技師相互借鑒，取長(zhǎng)補(bǔ)短，在承擔(dān)教學(xué)任務(wù)方面充分發(fā)揮各自長(zhǎng)處。如學(xué)校教師與企業(yè)技師共同承擔(dān)課程教學(xué)任務(wù)，學(xué)校教師充分發(fā)揮其理論講授的專長(zhǎng)，而企業(yè)技師則聯(lián)系企業(yè)相關(guān)崗位的實(shí)際，著重實(shí)踐教學(xué)指導(dǎo)，將崗位職業(yè)素養(yǎng)、大國(guó)工匠精神、工程化思想等元素融入到教學(xué)中。這種校企合作的雙導(dǎo)師實(shí)踐，改變了課程單調(diào)枯燥的缺點(diǎn)，給學(xué)生一個(gè)全新的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，同時(shí)學(xué)院任課教師也通過與企業(yè)技師的交流，充分了解PLC 前沿技術(shù)以及在企業(yè)應(yīng)用的狀況，有利于及時(shí)更新知識(shí)，更好地進(jìn)行課程資源的開發(fā)與建設(shè)。