“卓越工程師教育培養計劃”下PLC應用技術教學

摘要：文章結合卓越工程師的內涵，從教材建設、課堂理論教學、實踐環節、教學評價等方面提出卓越工程師教育培養計劃下PLC應用技術的教學，探索了應用型高校卓越工程師教育培養模式，以充分體現“卓越工程師教育培養計劃”對促進高等教育面向社會需求培養人才以及全面提高工程教育人才培養質量的意義。

關鍵詞：應用型高校；卓越工程師；培養模式；工程能力；PLC

中圖分類號：G642.4 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2013）31-0077-02

“卓越工程師教育培養計劃”（簡稱“卓越計劃”）為了培養造就一大批創新能力強、適應經濟社會發展需要的高質量各類型工程技術人才，為我國走新型工業化發展道路、建設創新型國家和人才強國戰略，對促進高等教育面向社會需求培養人才，全面提高工程教育人才培養質量具有十分重要的示范和引導作用。

一、卓越工程師的內涵

在卓越培養計劃中，重點強調“創新性”和“實踐性”。因為卓越工程師面對的培養對象就是工程技術方面的人才，所以，從其本質上來說就是要培養出既有較高理論水平，又有解決工程實際難題能力的開拓型工程師。可編程控制器應用技術這門課程本身就實踐性和創新性的結果。

二、教材建設

首先，卓越教材建設必須不同于傳統的教材。具體應突出現在以下幾點：創新性。卓越計劃中教材的創新性，一方面應該包含本學科最新學術成果的利用，教材內容反映工程領域的最新科研成果和應用前言。另一方面，要求教材在知識模塊、應用實例和教學方法上都有所創新。實踐性。實踐教學時數多是卓越計劃的特征性。因此作為實踐教學支撐的教材必須突出在一定的理論高度上的實踐性，使學生在深刻理解本課程工程理論基礎上，掌握工程設計方法，對在后續的實踐環節可以起到橋梁的作用。綜合性。具體指本學科與相近的學科知識的相互包容。目前，PLC的教材五花八門，品種繁多。但能符合以上要求的教材基本上沒有。因此應該打造符合卓越計劃的PLC教材。在教材中應該突出PLC技術的最新應用實例。這需要從合作的企業取得最新的應用實例資料和最新PLC的技術資料，去除在現有教材中落后技術相應環節，和其他學科如機電傳動等實現學科融合。

三、通過課堂教學夯實基礎理論

1.課程引入。PLC產生本身就是一個由實踐引發創新的經典案例。在課程中引入可以提高學生的學習興趣，為這門課程后續拓展打下良好的基礎。

2.課程理論體系。目前，市場上PLC品種繁多，加上PLC不同于PC，并沒有統一的平臺。因此要在眾多的PLC中選擇適合的PLC進行教學，也是本課程考慮的內容之一。上海工程技術大學選擇了市場占有率最高的產品進行。教學中，筆者以硬件為基礎，展開PLC組成工作原理。隨后指令系統分別以基本指令、步進指令和功能指令為相對獨立模塊踐行教學。配合以相應指令讓學生完成對三相異步電機、多臺電機、步進電機、伺服電機的按要求控制。再以聯網組態的模式完成大型控制系統的設計。然后再進行其他品牌的PLC教學，使得學生能夠舉一反三，完成各種品牌PLC控制系統的選型搭建程序編寫，為將來的企業實踐或者工作時能夠靈活地應用PLC打下強勁的基礎。在具體教學中，在理論教學環節筆者以先基本指令的靈活運用讓學生小試牛刀。自鎖、互鎖、連鎖，定時計數器的靈活應用，讓學生感到這門課程的無窮奧妙，極大地激發了學生的學習熱情。在比較復雜的基本指令程序設計中指出這一程序設計方法的長處和短處。長處在于指令短少，而缺點在于一人編程，他人難讀。在工業實際應用中極為不便。所以要找到一種類似標準的程序設計方法，讓程序易讀、易懂。在以上基礎上，老師提出步進指令的程序設計方法。對于復雜的機械動作，如果仍像上例一樣，采用文字來表述的話將遇到一些困難，首先，要正確表達工藝過程將非常困難。其次，表達不直觀。實施時，要求機械技術人員與電氣技術人員密切配合，對工藝過程共同進行分析。然后，在此基礎上，再由電氣技術人員進行程序設計。一般而言，用梯形圖按照順序動作進行編程，實現工序步進動作的機械順序設計是相當復雜的，必須具有相當的經驗以及花費相當的設計時間。為此，順序控制的設計師一直在設法擺脫具體的機械動作，設計出一種易于理解的順序圖。幾乎所有的PLC都具有解決順序控制類問題的特殊指令。FX系列PLC的步進階梯指令及狀態編程法和S7-200系列PLC的順序功能指令及順序設計法，使得這類問題的解決變得非常容易。完成上述斷點控制環節，提出連續模擬量控制方案，完成單機控制，搭建多機網絡控制系統。循序漸進將本課程知識逐步展開。

3.理清與其他學科關系。PLC也是一門與多學科交叉的學科，因此在教學中與《液壓與氣動》、《機電傳動》、《單片機》、《數控技術》、《分布式控制系統》等經常有交叉內容，且互相補充。教師在教學中指出在學科交叉中PLC的作用，極大地提高了學生進一步學習的興趣、專業興趣和專業自信心，為將來的課程打下堅實的基礎。

四、實踐教學環節

針對卓越工程師計劃，構建了實驗教學創新的新理念：從學科建設和發展角度，根據“卓越工程師培養計劃”培養目標，重新制訂實驗大綱，大幅度增加了實驗、實踐性教學環節的比重。首先，整合實驗內容，體現在先取消單純驗證性的實驗，增加操作性實驗和應用性較強的實驗內容，增設設計性、綜合性、研究性實驗內容。按照循序漸進、逐步推進的方法，分層次、分模塊安排實驗內容。在實驗室管理上采取靈活機動的預約制。在課余給學有余力的學生提供支持。結合定期的生產實習環節，使實驗教學內容密切聯系企業生產實踐與科研，形成良性互動循環。采取學生進入教師相應科研計劃的方法，讓學生在實際的課題中得到扎實的鍛煉。

五、評價體系

成績考核是教學活動的重要組成部分之一，一個合理的考核方式可調動學生的學習積極性，有利于學生對該門課程知識與技能的掌握。PLC課程的考核由過程考核（平時考核、實驗成績等）和期末的集中考試兩部分組成。由于PLC是應用性很強的課程，應用能力的考核應該成為重中之重，所以在試卷和過程考核中都應該有所創新。在考卷中重點考核學生對于實際工程案例的硬件配置和軟件設計能力。在實驗環節中則重點考核學生實際接線、排障能力，為下一步畢業設計環節打下良好的基礎。實驗成績由教師依據論文質量給出，重點考查實驗方案的設計。

筆者在卓越計劃體系下提出PLC教學改革方案，從PLC控制技術教材、課堂教學、實踐環節以及教學評價等幾個角度探討該課程卓越工程師培養的方式和策略，取得了良好的效果

參考文獻：

[1]林健.校企全程合作培養卓越工程師[J].高等工程教育研究，2012，（3）.

[2]林健.面向“卓越工程師”培養的課程體系和教學內容改革[J].高等工程教育研究，2011，（5）.