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電氣控制及PLC課程教改研究論文
【摘要】本文分析了“電氣控制及PLC”課程教學(xué)的現(xiàn)狀及存在的問題，以突出“工程實(shí)踐”為導(dǎo)向，對課程教學(xué)的內(nèi)容、方法、手段、考核方式以及實(shí)驗(yàn)設(shè)置及課程實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)等方面進(jìn)行了改革研究和實(shí)踐。實(shí)踐證明，以“工程實(shí)踐”為導(dǎo)向的課程教研教改，對培養(yǎng)電氣專業(yè)的創(chuàng)新能力和工程實(shí)踐能力取得了良好的效果。
【關(guān)鍵詞】電氣控制；PLC；教學(xué)改革；工程應(yīng)用；創(chuàng)新型
“電氣控制及PLC”是一門工程實(shí)踐和理論，緊密結(jié)合的課程，著重培養(yǎng)學(xué)生分析、解決實(shí)際工程應(yīng)用問題的能力，以滿足社會對工程技術(shù)人員的需求。
一、現(xiàn)狀
當(dāng)前課程面臨“學(xué)時(shí)減少”但“內(nèi)容增加、要求更高”的局面。同時(shí)也越來越注重工程應(yīng)用實(shí)踐能力及創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。作為教學(xué)兩個(gè)主體，需不斷學(xué)習(xí)和改進(jìn)教學(xué)以跟上技術(shù)的步伐，突出工程特點(diǎn)，當(dāng)前國家正號召的中國工業(yè)4.0也凸顯課程相關(guān)技術(shù)的重要性。本文在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段、實(shí)踐環(huán)節(jié)、考核方式等方面，就如何做好教學(xué)諧振、共贏，進(jìn)行了積極探索與實(shí)踐。
二、優(yōu)化內(nèi)容，改進(jìn)教學(xué)方法及手段
1.優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容
（1）重視綱領(lǐng)和緒論，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣緒論和綱領(lǐng)從宏觀高度對課程及其內(nèi)容結(jié)構(gòu)進(jìn)行詮釋，非常重要；但常被初學(xué)者所輕視，學(xué)生往往從微觀角度關(guān)注具體知識點(diǎn)，忽視課程綱領(lǐng)、結(jié)構(gòu)及與相關(guān)課程的聯(lián)系，造成本課程與相關(guān)課程的孤立脫節(jié)，有礙于其對多門相關(guān)課程相互貫通和融合，影響其建立“工程系統(tǒng)”的理念。在綱領(lǐng)及緒論環(huán)節(jié)“開門見山”給學(xué)生展示大量實(shí)際工程應(yīng)用案例及學(xué)生參與的設(shè)計(jì)、大賽作品及成果、教師科研成果等讓學(xué)生“感同身受”，提高學(xué)習(xí)興趣，找到學(xué)習(xí)方向。例如直接在課堂上展示一些課程視頻資料，如往屆學(xué)生參加的“西門子”杯中國智能制造挑戰(zhàn)賽、德國工業(yè)4.0、國內(nèi)相關(guān)行業(yè)自動化生產(chǎn)線等。
（2）圍繞案例，突出工程特點(diǎn)案例教學(xué)的效果不言而喻，更重要的是建立和不斷強(qiáng)化課程的工程概念，培養(yǎng)學(xué)生的工程意識。在電氣控制部分主要以實(shí)物課堂展示或圖片、視頻資料例舉介紹繼電器接觸器及相關(guān)控制系統(tǒng)，分析比較其器件特點(diǎn)及其應(yīng)用特點(diǎn)，輔以相關(guān)實(shí)例講解其綜合應(yīng)用。如多位置小車往復(fù)運(yùn)動控制，涵蓋了各類繼電器、接觸器、行程開關(guān)、等。在PLC部分輔以相關(guān)實(shí)例，如工業(yè)洗衣機(jī)控制，涵蓋了諸多基本指令應(yīng)用。實(shí)物展示的意義是讓學(xué)生不流于圖紙符號的層面，涉及到工程安裝、電氣施工等便不至于茫然不知所措。
（3）及時(shí)總結(jié)分析作業(yè)和實(shí)踐環(huán)節(jié)老師要及時(shí)總結(jié)、分析作業(yè)和實(shí)踐環(huán)節(jié)中出現(xiàn)的問題，善于發(fā)現(xiàn)其中的共性錯(cuò)誤和個(gè)性問題，以便于教學(xué)中及時(shí)糾正，利于“承前啟后”的總結(jié)前面章節(jié)和學(xué)習(xí)后續(xù)章節(jié)。比如不少學(xué)生在PLC編程時(shí)出現(xiàn)的語法沒問題、運(yùn)行結(jié)果不對，是因?yàn)檫@些學(xué)生大多沒形成良好的編程習(xí)慣，出現(xiàn)多次輸出同一輸出點(diǎn)的“雙線圈”情況。
�。�4）調(diào)整、優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容由于學(xué)時(shí)減少，調(diào)整優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容勢在必行。比如在功能指令及應(yīng)用部分，常見指令及其應(yīng)用的講解不宜過于詳盡，完全可以也有必要將幾個(gè)常見指令合并在一起，如以一個(gè)涵蓋常開、常閉、計(jì)數(shù)器、定時(shí)器等常見指令的綜合實(shí)例來引述、拓展講解，就能避免教學(xué)內(nèi)容過于呆板。
2.改進(jìn)教學(xué)方法及教學(xué)手段
（1）板書及多媒體的配合傳統(tǒng)板書在部分程序的詳細(xì)講解中具有不可替代的作用，然而板書耗時(shí)頗多。而將文、圖、聲、像融為一體的高質(zhì)量多媒體課件，可使教學(xué)過程和內(nèi)容豐富多彩。比如在對比各種低壓電器的特點(diǎn)及其應(yīng)用時(shí)，將圖片及低壓電器工作過程的動畫有機(jī)結(jié)合，極大降低了授課內(nèi)容的抽象性，增加其直觀性。
�。�2）充分利用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺由于不受時(shí)間、地點(diǎn)限制的優(yōu)點(diǎn)，我們采用學(xué)者網(wǎng)、Blackboard在線教學(xué)管理平臺，在不占用課堂學(xué)的情況下將相關(guān)教學(xué)資料、作業(yè)等發(fā)布在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺上，并進(jìn)行網(wǎng)上答疑、討論等課外交流，良好保障了教學(xué)效果及質(zhì)量。
（3）將相關(guān)軟件積極引入課堂教學(xué)在課程教學(xué)中，充分利用STEP7-MicroWin32以及Sim2.0仿真軟件對課程內(nèi)容進(jìn)行編程實(shí)例講解與驗(yàn)證，輔助教學(xué)具有良好效果。此外，為強(qiáng)調(diào)“工程”特點(diǎn)，我們也積極將組態(tài)軟件、DCS等引入到課程教學(xué)中來。
（4）溝通與拓展1）除了典型的課程知識點(diǎn)外，應(yīng)當(dāng)在課堂內(nèi)適當(dāng)穿插介紹一些變頻器、傳感器、工業(yè)網(wǎng)絡(luò)、PLC控制等相關(guān)技術(shù)的最新發(fā)展及其應(yīng)用動態(tài)。
2）利用各種實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)，“走出去”，到工廠企業(yè)現(xiàn)常了解課程的應(yīng)用及最新發(fā)展，使教學(xué)內(nèi)容得以眼見為實(shí)，了解課程應(yīng)用動態(tài)，鞏固教學(xué)效果。不定期將工企業(yè)界技術(shù)專家和精英“請進(jìn)來”，給學(xué)生及教師做行業(yè)或企業(yè)的技術(shù)專題講座。
三、改進(jìn)及拓展實(shí)踐環(huán)節(jié)
夯實(shí)基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)，增加設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。另外，還在以下方面做進(jìn)一步改進(jìn)和拓展。
1.改革課程設(shè)計(jì)為了體現(xiàn)應(yīng)用設(shè)計(jì)及創(chuàng)新能力，將課程設(shè)計(jì)題目劃分多個(gè)層次來完成，比如一個(gè)機(jī)械手PLC控制設(shè)計(jì)，劃分以下三個(gè)層次的考核內(nèi)容。第一層次，包括“選題”、“分析題目”、“確定控制方案”、“列IO表”、“電氣接線”、“編程及調(diào)試”等設(shè)計(jì)基本過程的內(nèi)容等；第二層次，在第一層次基礎(chǔ)上進(jìn)一步增加設(shè)計(jì)內(nèi)容及難度，如“運(yùn)行過程中，按下“停止”鍵，系統(tǒng)按上述過程順序回到原點(diǎn)停止。”等；第三層次，在第二層次基礎(chǔ)上再進(jìn)一步利用實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有設(shè)備實(shí)現(xiàn)機(jī)械手控制的WinCC或ForceControl組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)等。這樣各層次學(xué)生都能得到較為全面學(xué)習(xí)以及工程應(yīng)用能力、創(chuàng)新能力的鍛煉。
2.多元化實(shí)踐教學(xué)除了課堂教學(xué)、實(shí)踐教學(xué)外，我們還利用生產(chǎn)實(shí)習(xí)、畢業(yè)實(shí)習(xí)等環(huán)節(jié)及其它課余時(shí)間去三峽電站、東風(fēng)汽車總廠、中海油南海西部石油公司等參觀學(xué)習(xí)，所見所聞與課程內(nèi)容相互印證，反哺于教學(xué)。
四、有效的評價(jià)考核方式
理論考核的分?jǐn)?shù)尚不能完全體現(xiàn)學(xué)生的工程設(shè)計(jì)及應(yīng)用能力。為突出課程的“工程應(yīng)用”特點(diǎn)，我們將含實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐環(huán)節(jié)、作業(yè)的平時(shí)成績比重提高到與期末成績一樣。比如為了區(qū)分出各類學(xué)生對課程內(nèi)容的應(yīng)用及創(chuàng)新能力，我們對前面的課程設(shè)計(jì)劃分以下三個(gè)層次的考核內(nèi)容。第一層次為基礎(chǔ)水平，針對所有學(xué)生；第二層次為中等水平，針對基礎(chǔ)牢固并有一定實(shí)踐能力及創(chuàng)新能力的學(xué)生；第三層次為優(yōu)良水平，針對具備較高實(shí)踐能力及創(chuàng)新能力的學(xué)生。
五、結(jié)語
5年實(shí)踐表明，突出工程應(yīng)用的“電氣控制及PLC”課程教改，積極調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高了工程應(yīng)用能力、創(chuàng)新能力及綜合應(yīng)用能力。同時(shí)，也存在一些問題和不足，如何在掌握基本知識的同時(shí)盡可能在工程應(yīng)用能力及創(chuàng)新能力有所突破，做好“因材施教”是進(jìn)一步教研教改探索的方向。
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