電氣控制技術與PLC課程的教學改革探索

徐珊珊

（江寧高等職業技術學校，江蘇 南京 211100）

0 引言

電氣控制技術與PLC課程是電氣專業的相關課程，按照國家職業技能標準的知識要求和技能要求，該學科本身是專業核心內容，包括機電技術應用、數控技術應用、電氣運行控制等專業都會學習相關課程。其核心在于了解通用電氣設施的基本結構和工作原理，并且按照技術操作規程掌握電力電氣知識。因此課程改革工作有助于提升學生的實踐能力，實現理實一體化教學。

1 課程教學模式分析

1.1 任務引導與項目化課程

進行項目引領型課程模式設計的目的是讓學生體驗并完成崗位職業工作，按照組織管理要求對崗位職責進行劃分，并培養學生的各種職業能力要素，以實踐操作來實現各個職業能力要素的結合。此類項目行動具有明確的針對性，針對某一特定崗位設置有關的工作目標比崗位任務更加具體化。當一個產品從設計環節過渡到制作環節之后，學生可以按照崗位任務將學習目標劃分為一個個子項目，打造理實一體化課程標準[1]。

例如，開設機電設備安裝和電氣控制課程的目的就是為了培養相關崗位的高級技能型人才，這些人才應該熟練掌握機械制圖、機械制造，掌握本專業應該掌握的機械設計方案和電子知識等。隨著能力的提升和發展，應該在未來的工作當中裝配一些較為復雜的機電設備，并且了解某些設備控制系統和裝置是否產生故障，學會獨立安裝維修模塊化生產控制系統。實際上電氣控制技術對于崗位能力的要求相對較高，且現代科技水平的發展使得工業機器人等代替人工操作的設備開始進入人們的視野。在此基礎上，電氣控制技術專業從業人員應該在讀懂機械圖紙的前提下，排除電氣故障和機械故障，完成安裝任務和機器控制程序的編制調節，在對技術資料進行整理之后，具有專項崗位操作能力。總而言之，想要完成實踐操作需要讓學生具有繪圖能力、識圖能力、機械設備安裝能力、機械產品設計能力、機械產品維修能力等多個方面，學會使用可編程邏輯器。在目前的生活生產環節大量自動控制設備使用PLC技術，熟悉并掌握現有電器的內部結構與工作原理，熟悉生產設備、控制電路的分析方法和故障、初步處理能力之后就能掌握PLC原理和編程方法，完成基本邏輯指令的下達。

1.2 確定工作任務

在教學改革過程環節需要確定具體的工作任務，選擇具有代表性的內容滲透到落實和評價環節當中。例如可以為學生下達任務，要求他們根據電路圖紙完成指定電路的連接過程。從學習目標來看，是讓學生掌握低壓電器的基本結構和工作原理，具有對電氣控制電路的分析能力和故障處理能力，因此在學習環節會涉及很多低壓電器的基本知識（包括開關電器、電動機點動、控制電路連接檢測等）。之后讓學生根據完整的電氣原理圖準備好螺絲刀和導線等設備完成實踐操作過程。

1.3 課程資源設計

在電氣控制技術與PLC課程的學習過程當中，教學資源設計是非常關鍵的內容，是為學生確定工作情境和學習任務的重點。例如在學生學習完PLC、電動機控制電路的連接和調試之后，可以按照教學要求編制主電路或PLC接線圖，讓學生下達基本指令設計好相應的程序和語句，在模擬工作環境下，以實際操作和演示的方法匯報學習成果。在正確將程序輸入PLC之后，就可以根據模擬工程的控制要求做好調試，達到設計標準[2]。

1.4 課堂教學組織

在課堂教學組織當中，教師要采用階段性教學法，旨在提升學生在學習環節的獨立性和自主性。初期階段，可以讓學生根據任務目標進行自主分析，教師扮演輔助者和引導者的角色，對有關的理論知識點進行解析和驗證。后續階段讓學生以小組為單位展開討論分析，圍繞教學目標任務進行相應的安裝和操作，并且對任務達成情況展開檢查。最后階段則由教師驗收學生的學習成果展開全方位評價，為實現崗位能力的培養打好工作基礎。

以PLC控制技術精品課程組織方案來看，以培養學生PLC應用能力為根本目標，以工程實際項目為載體，將技能培訓和基礎知識學習融于項目實施的過程當中，讓學生以工作任務單的形式接受任務拓展項目，提升實踐創新能力。在當前的實訓項目內，包括三項異步電動機啟動控制、三相異步電動機順序啟停控制、三相異步電動機正反轉控制、車床PLC改造控制等不同類型。在學習的時候，學生可以直接在學校內的PLC實訓內完成基本知識與技能的學習和掌握，整個學習過程以任務驅動為根本目標根據不同的教學情境，選擇適合學生的學習方法。例如，在講解到PLC編程軟件的使用過程時，可以采用微課或動畫的方式進行內容的演示，或是利用仿真軟件模擬項目運行過程。在期末階段還要對學生進行能力考核，包括理論測試和技能測試。以PLC課程的技能測試內容為例，包括基本邏輯指令、功能指令、順序控制、程序設計等方面[3]。

2 電氣控制課程教學設計案例

2.1 教學整體設計

整個教學實施階段采用PDCA循環管理理論分析方法來進行電氣控制技術課程，圍繞課前準備、課堂開展、課后評價反饋等幾個方面展開。課程設計階段會詳細列出整個課程教學環節需要遵循的具體任務項目，以課堂核心任務為導向設置好相應的任務目標。之后再執行教學計劃環節，可以優化課前設計和課堂教學細節等多個方面的內容。

2.2 課前準備環節

以接觸器聯鎖正反轉控制電路為例，在這一章節當中的任務主要包含三個方面的內容，一是對接觸器和聯鎖電路控制三相電動機正反轉進行識別，二是進行電路圖繪制，三是對教學資源和其他連接方式進行實踐操作。在課前準備的時候，教師可以利用網絡視頻或三相電動機接觸器實物和其他電子元件作為電路圖繪制時的參考依據，在仔細分析章節內容之后提煉出這一部分的重點和難點。與此同時，教師還可以確定教學環節可能出現的問題，從而為學生提供針對性解決方案。例如學生無法正確區分接觸器時，就需要通過課堂PPT或實訓當中的分組拆卸過程來了解其中的內部結構；如果學生不能夠根據實物繪制電路圖時，就應該以教師示范演示或視頻演示的方法，了解接觸器的有關電路知識，合理穿插理論部分和實踐技能部分[4]。

2.3 教學實施

教師可以先將三相電動機正反轉視頻展示在學生面前，讓學生根據已經學過的知識分析三相電動機從正轉轉變為反轉時可能會出現哪些問題，并觀看電子元件的工作狀態，介紹不同電子元器件在電路當中的正確位置，從而引出電子元件符號和電路圖繪制要求作為擴展內容，了解直流接觸器和交流接觸器在走線和內在原理方面的差異等。在具體的實訓環節，還可以通過實驗教學的方式，讓每個學生參與到電路圖的繪制過程當中，之后讓學生用萬用表檢查主電路與輔助電路是否正常，按照標準依次檢測完畢之后開始下一階段的通電運行。實驗課程結束后對所有器材進行整理，得到教師許可之后，將所有電源切斷并拆卸線路。可以看到實驗過程能夠在教師的引導和幫助之下，讓學生布設合理的電路圖，準確表述接觸器聯鎖控制三相電動機的正反轉原理，減少其他問題的產生[5]。

2.4 教學質量評估

教學質量評估的目的是根據初期階段的教學目標，對教學實施過程和最終教學的成果展開分析和評價，圍繞理論知識和實踐操作技能兩個方面進行判斷。理論知識方面主要指的是學生對于基礎知識的掌握情況，例如前文提到的接觸器或電路圖繪制要求等。實踐考核則讓學生完成電路圖布設等操作。

另外在教學反饋環節需要根據學生的學習情況來進行能力判定，以過程性考核和評價性考核相結合的方式，注重學生的實踐操作能力與創新能力。即便學生布線混亂或布局不清晰，但只要他們能夠了解到線路圖的繪制方法，就能在今后的實驗過程當中不斷改進并優化，從而熟練掌握電子元器件的接線要求和電子符號繪制方法等。

3 結語

電氣控制技術和PLC課程教學改革探索工作應該在現有資源的基礎上展開進一步的整合和開發，制定教學大綱和教學標準編寫完整的一體化教材。這樣一來可以最大限度發揮教學資源的功能和價值，幫助學生了解專業知識發揮學生的主觀能動性。無論是硬件資源設計還是軟件資源設計，都應嚴格按照標準，確保學生在使用過程中的安全。

在評價體系方面應建立更加完善的評價機制，結合不同專業的崗位特征來制定可行性突出的教學評價依據，讓教學理論和教學實踐協同發展。從整體目標來看，一方面確保學生基本技能的獲取，另一方面確保基礎知識的控制程度，從共性到個性完成評估內容。總而言之，教師需要明確教學改革的建設思想和建設目標，對實訓課程和理論課程等作出統一規劃，達到課程之間的合理銜接，讓學生充分意識到能力培養對于實踐操作的重要性，突出技能性內容和知識點應用性內容的深度結合。未來的工作實踐環節還要以崗位能力要求為標準，以綜合職業能力培養為基本方向，讓學生在學校內部模擬崗位需求完成各項工作，實現在校學習和企業工作之間的有效銜接。