《電氣控制與PLC技術(shù)》理實(shí)一體化教學(xué)探析

余濟(jì)好 張紅梅

隨著我國職業(yè)教育事業(yè)的蓬勃發(fā)展，職業(yè)教育對學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)越來越重要，大力開展職業(yè)教育院校的校企合作模式，有利于提高學(xué)生適應(yīng)社會的能力。對機(jī)電一體化專業(yè)的職業(yè)教育學(xué)校學(xué)生來說，《電氣控制與PLC技術(shù)》是一門重要的專業(yè)課程。通過PLC技術(shù)及傳感器自動檢測技術(shù)，將低壓電氣控制系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、氣動系統(tǒng)等有機(jī)融合，具有涉及范圍廣、專業(yè)性強(qiáng)、邏輯思維縝密等特點(diǎn)。涉及的前期相關(guān)課程有《電工電子技術(shù)應(yīng)用》、《電工基礎(chǔ)》《傳感器測試及技術(shù)應(yīng)用》，《變頻器技術(shù)》《液壓與氣動系統(tǒng)應(yīng)用》后期相關(guān)課程有《機(jī)電組裝技術(shù)》，對于中職學(xué)生、3+2高職學(xué)生來說，學(xué)好《電氣控制與PLC技術(shù)》這門課程，好不夸張地講就學(xué)成了三分之二整個專業(yè)全面的知識。

本校應(yīng)全國職業(yè)教育示范校的契機(jī)，編寫了《電氣控制與PLC技術(shù)》校本教材及《電氣控制與PLC技術(shù)》實(shí)習(xí)項(xiàng)目書。校本教材設(shè)置了五個教學(xué)情境：一是設(shè)備中電動機(jī)的控制二。二是設(shè)備中燈光、報警顯示。三是典型電氣控制線路。四是PLC在液壓氣壓傳動設(shè)備中的應(yīng)用。五是交流電動機(jī)的調(diào)速控制。實(shí)習(xí)項(xiàng)目書的設(shè)置內(nèi)容為三周的實(shí)訓(xùn)內(nèi)容主要包括：任務(wù)一：單個燈顯示控制。任務(wù)二：多個燈顯示控制。任務(wù)三：三相異步電動機(jī)控制線路?？偟目磥恚１窘滩脑O(shè)置緊密貼合本校實(shí)際，密切關(guān)注機(jī)電一體化專業(yè)學(xué)生的就業(yè)前景，將電氣、液壓、氣動、變頻、傳感器等各方面通過PLC緊密聯(lián)系到一起。實(shí)習(xí)項(xiàng)目書設(shè)置緊密結(jié)合本校現(xiàn)有實(shí)訓(xùn)設(shè)備，量體裁衣，內(nèi)容恰當(dāng)，難度適中，適合機(jī)電一體化學(xué)生的實(shí)訓(xùn)要求。此校本教材和實(shí)習(xí)項(xiàng)目書在實(shí)際教學(xué)中已經(jīng)實(shí)踐了7年，在教學(xué)中已經(jīng)得到了很好的驗(yàn)證，就學(xué)生認(rèn)可度及滿意度而言效果很好。

一、做好這門課程學(xué)習(xí)的動員工作

從實(shí)際出發(fā)，重點(diǎn)闡述PLC技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)的重要性、先進(jìn)性;PLC技術(shù)的涉及范圍廣、應(yīng)用廣泛、與機(jī)電專業(yè)聯(lián)系緊密，與將來工作緊密聯(lián)系;課程在所有課程中處于C位，是一門及其重要的專業(yè)課。這樣在學(xué)生心目中樹立這門專業(yè)課很重要、與就業(yè)相關(guān)聯(lián)的意識，為后續(xù)學(xué)好這門課奠定良好的基礎(chǔ)。

二、關(guān)注難點(diǎn)內(nèi)容、重點(diǎn)內(nèi)容、深入淺出、化難為易

PLC 編程是這門課的重點(diǎn)內(nèi)容，同時也是這門課的難點(diǎn)內(nèi)容，學(xué)好編程，是學(xué)生樹立自信息的關(guān)鍵一步，本人在授課中，從最簡單的電動機(jī)點(diǎn)動控制線路講起，先講控制線路的硬件連接，尤其是PLC的輸入輸出點(diǎn)的連接、在講PLC的程序編寫，用最簡單、最形象的梯形圖方法，講點(diǎn)動控制線路直接“轉(zhuǎn)化”為梯形圖，講清楚啟動按鈕、停止按鈕的地址、常開觸點(diǎn)、常閉觸點(diǎn)的實(shí)際意義;講清楚輸出繼電器及其映射地址及如何控制電動機(jī)運(yùn)行的工作原理。入門這一個程序一定要講好、講透徹、講明白。這是學(xué)生學(xué)習(xí)好這門課程的敲門磚，學(xué)好這個簡單的程序可以引起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、樹立學(xué)生的自信心。本人在授課中將程序精簡為8個典型程序：①點(diǎn)動程序;②自鎖程序;③互鎖程序;④延時啟動、停止程序;⑤延時啟動、自動停止程序;⑥延時啟動、延時停止程序;⑦閃爍程序;⑧計數(shù)器控制程序。有的程序采用2種甚至更多的編程方法，比如延時啟動、延時停止程序除了常規(guī)的編程方法，還有利用置位指令SET復(fù)位指令RST的編程方法。在教學(xué)時，我們從編程討論開始，接著在仿真軟件中輸入程序進(jìn)行調(diào)試，最后得到同學(xué)們都認(rèn)同的最佳方案;之后在教師引導(dǎo)下讀程序，讓學(xué)生學(xué)會讀程序、理解程序，這樣讓學(xué)會的同學(xué)進(jìn)一步理解程序，懵懂的同學(xué)開始了解程序，完全不會的同學(xué)學(xué)樣子、加深記憶、也記住了改程序;最后在下次課堂，在老師的引導(dǎo)下，學(xué)生再來分寫程序。通過編程序、讀程序、寫程序、不斷重復(fù)、不斷的刺激同學(xué)們的大腦、多次強(qiáng)化練習(xí)，最終達(dá)到同學(xué)們掌握此程序的目的。這種教學(xué)方法適應(yīng)中職學(xué)生“擅長形象思維，不擅長抽象思維”的學(xué)習(xí)特點(diǎn)，激勵同學(xué)們克服難點(diǎn)、引導(dǎo)同學(xué)們利用8個經(jīng)典程序獨(dú)立編寫更復(fù)雜的程序，增強(qiáng)同學(xué)們的學(xué)習(xí)自信心，提升同學(xué)們的學(xué)習(xí)興趣。

三、借助PLC編程仿真軟件來提升教學(xué)效果

單純地講程序造成同學(xué)們不易理解、抽象難懂，在課堂上我們要利用先進(jìn)的仿真軟件來示范、演示程序的運(yùn)行效果。本人采用兩個軟件，其一就是FX-TRAN三菱PLC編程仿真軟件;其二就是宇龍的仿真軟件。如果說前者強(qiáng)調(diào)編程3D效果演示，后者更側(cè)重于實(shí)際生產(chǎn)實(shí)踐、電氣控制線路的外部連接、如原件種類型號的選擇、參數(shù)的設(shè)定。而且功能強(qiáng)大，不僅可以搭建電氣控制電路、還可以搭建液壓、氣動傳動控制電路、燈光信號控制電路等任何復(fù)雜的電路。借助這兩個仿真軟件，教師講課更容易、效果更逼真、更形象立體、同學(xué)們更易于理解掌握學(xué)習(xí)內(nèi)容，提高學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)學(xué)習(xí)自信心。這種教學(xué)方法活躍了課堂氣氛、提高了教學(xué)效果。

四、注重PLC實(shí)訓(xùn)

通過PLC 實(shí)訓(xùn)進(jìn)一步理解理論知識，用課堂學(xué)到的理論知識進(jìn)一步印證實(shí)際操作，通過理實(shí)一體化教學(xué)達(dá)到學(xué)生從硬件到軟件，從理論到實(shí)踐的融合，從而掌握PLC這一重要的專業(yè)課程。PLC實(shí)訓(xùn)采用的是小組學(xué)習(xí)、任務(wù)驅(qū)動的教學(xué)方法，任務(wù)內(nèi)容由淺入深。比如項(xiàng)目一是單個燈的顯示中包括如下任務(wù)：①按下按鈕，燈亮;松開按鈕，燈滅。②按下啟動按鈕，燈亮;按下停止按鈕，燈滅。③按下啟動按鈕，5秒后燈亮，按下停止按鈕，燈滅。④按下啟動按鈕，5秒后燈亮，燈亮8秒后燈滅。⑤按下啟動按鈕，5秒后燈亮，按下停止按鈕5秒后燈滅。⑥按下啟動按鈕，燈亮3秒滅2秒閃爍，按下停止按鈕，燈滅。⑦按下啟動按鈕，燈亮3秒滅2秒閃爍，燈閃爍20秒后燈滅。⑧按下啟動按鈕，燈亮3秒滅2秒閃爍，閃爍5次后燈滅。同學(xué)們通過外部接線理解了PLC的輸入輸出接線方法以及輸入輸出地址的分配及確定，在任務(wù)的驅(qū)動下，逐級深入，理解了程序的實(shí)際意義，掌握了PLC的編程方法，進(jìn)一步了解了PLC控制的優(yōu)勢及重要性。項(xiàng)目二是多個燈的顯示。包括如下任務(wù)：①按下啟動按鈕，紅燈亮5秒接著黃燈亮5秒接著綠燈亮5秒，依次循環(huán)，按下停止按鈕，燈隨時滅②按下啟動按鈕，紅燈亮5秒接著黃燈亮5秒接著綠燈亮5秒，依次循環(huán)，4次后燈自動滅。③按下啟動按鈕，紅燈亮5秒接著黃燈閃爍3次（3秒）接著綠燈亮10秒，依次循環(huán)，按下停止按鈕，燈隨時滅。④按下啟動按鈕，第一個燈閃爍1次，第二個燈閃爍2次，第三個燈閃爍3次，第四個燈閃爍4次，按下停止按鈕，燈滅。⑤按下啟動按鈕，第一個燈閃爍1次，第二個燈閃爍2次，第三個燈閃爍3次，第四個燈閃爍4次，依次循環(huán)3次，燈滅。項(xiàng)目二的設(shè)置為了進(jìn)一步強(qiáng)化同學(xué)們的編程技能訓(xùn)練，熟練編程技巧，掌握復(fù)雜程序的編寫。項(xiàng)目三是電動機(jī)控制電路，任務(wù)如下：①按下啟動按鈕，電動機(jī)轉(zhuǎn)動，松開啟動按鈕，電動機(jī)停止。②按下啟動按鈕，電動機(jī)轉(zhuǎn)動，按下停止按鈕，電動機(jī)停止。③按下啟動按鈕，5秒后電動機(jī)轉(zhuǎn)動，按下停止按鈕，5秒后，電動機(jī)停止。④按下啟動按鈕，電動機(jī)轉(zhuǎn)動4秒，停3秒，接著又轉(zhuǎn)動4秒，停3秒……按下停止按鈕，電動機(jī)停止。項(xiàng)目三的設(shè)置目的是讓同學(xué)們進(jìn)一步學(xué)會PLC的外部接線，及與其他執(zhí)行設(shè)備的連接方法尤其是低壓電器的選擇及參數(shù)的設(shè)定比如交流接觸器，通過與之前的電動機(jī)控制電路實(shí)訓(xùn)，進(jìn)一步理解PLC控制的先進(jìn)性及廣泛性，明確學(xué)習(xí)目的，從理論、實(shí)踐兩個方面全面掌握這門課程的學(xué)習(xí)內(nèi)容。今后我們還要考慮PLC實(shí)訓(xùn)的延展性，例如在PLC的輸入端加入傳感器原件，由開關(guān)量逐步升級為模擬量。例如在PLC的輸出端接入液壓換向閥，氣動換向閥，向液壓傳動、氣動方向延伸。

以上是在教授《電氣控制及PLC技術(shù)》這門課程的理論教學(xué)及實(shí)訓(xùn)教學(xué)的一點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)及看法，通過學(xué)習(xí)，學(xué)生學(xué)會了PLC的外部接線，程序的設(shè)計及編寫，電氣控制線路的調(diào)試及檢修。當(dāng)然教學(xué)中還存在一些不容忽視的問題，例如在實(shí)訓(xùn)教學(xué)中，多次任務(wù)內(nèi)容設(shè)置略顯重復(fù)單調(diào)，使學(xué)生感到枯燥乏味，產(chǎn)生學(xué)習(xí)惰性，如何克服是我們今后重點(diǎn)研究的內(nèi)容。在教學(xué)中，我們一直致力于教學(xué)的前瞻性、延伸性、高效性，在現(xiàn)有的教學(xué)條件下，讓學(xué)生享受更好教育。學(xué)校是為企業(yè)和社會培養(yǎng)學(xué)生的基地，校企合作是職業(yè)教育人才培養(yǎng)模式的核心。充分利用學(xué)校和企業(yè)兩種不同的資源，采用課堂教學(xué)與學(xué)生參加實(shí)際工作的教育方式相結(jié)合，有助于全面提高學(xué)生適應(yīng)社會的能力，才能更好的適應(yīng)市場經(jīng)濟(jì)發(fā)展對人才需求的目標(biāo)。

（作者單位：陜西省電子信息學(xué)校）