電氣控制及PLC課程的教學改革淺析與探究

柴衛紅，李國柱，姚梓萌

西安文理學院，陜西 西安 710065

0 引言

電氣控制及PLC課程[1]是機械設計制造及其自動化專業的一門實用性很強的專業課，本課程分為兩個部分：“電氣控制”部分和“PLC 技術”部分，講的主要內容[2]有：電氣控制部分主要是繼電器控制系統的相關知識點，包括常用低壓電器元件、生產設備電氣控制系統的設計、電動機的控制等，例如電動機順序點動、電動機正反轉、機床電氣控制線路的設計分析。PLC技術部分主要是PLC基礎知識、PLC主要模塊的功能及應用、用PLC技術控制實現電動機基本控制線路、彩燈控制、物料分揀、機械手控制、步進電動機調速控制及PLC 系統綜合應用等。課程的學習可以使學生在掌握相關理論知識的同時具有比較好的動手能力，這是本課程希望獲得的教學效果。現在的教學模式中理論教學比重有點大，實驗課安排的學時不太夠，這就造成給學生提供實際操作鍛煉的機會比較少，因此電氣控制及PLC課程的教學改革很有必要，需要統籌規劃、逐步推進教學改革和創新，這也為全面提高電氣控制及PLC 課程的教學質量提供了強有力的保障。

1 電氣控制及PLC課程教學中存在的一些問題

1.1 傳統的教室教學方法和實踐教學模式比較單一

傳統的教室教學方法[3]大多數是老師滿堂灌地講授知識點，學生邊聽課邊記筆記，受課時所限，有些內容需要學生課下自學完成，這種教學方法單一，效率不高，調動學生認真聽講和主動學習的積極性會差一些。

實踐教學過程中，老師主要以驗證型實驗為教學內容，從而導致學生對實驗課沒有興趣，學習效率明顯降低，更不能激發學生積極主動學習知識的潛力。目前老師講授的實驗課，學生只是按照實驗要求做實驗，然后簡單地記錄相關實驗數據，來驗證實驗的正確性，不能促進學生的自主創新意識和運用所學知識解決實際工程問題的能力，我們開設實驗課是為了讓學生對所學課程的理論知識進一步加強理解，鍛煉學生的動手能力和對知識內化的應用。

1.2 實驗室教學電柜和低壓電器元件比較陳舊

教育改革的不斷深化和發展使得實驗室現有的實驗設備跟不上新的實驗要求，不能滿足對學生教學實踐培養目標的要求，電氣控制及PLC實驗中使用的實驗設備主要是教學演示電柜、低壓電器元件和PLC的教學模塊，目前實驗室里這些實驗所需的設備有些陳舊，例如PLC教學模塊版本比較低，有些功能模塊不夠健全，影響一些實驗課的開展。還有大部分實驗是書本上理論知識的驗證，實驗操作簡單，沒有新意，新開設的案例型實驗沒有新的實驗平臺完成。

1.3 實驗教學課時比較少

電氣控制及PLC技術是實踐操作性比較強的課程，受課程總課時所限，這門課的實驗教學課時安排得比較少，使得學生不能把所學的理論知識應用到工程實踐中，給學生提供動手設計實驗的機會比較少，導致實驗教學的效果一般。

2 電氣控制及PLC課程教學改革的具體舉措

提高電氣控制及PLC課程的教學效果，關鍵是想辦法改進實驗、實踐教學環節的教學效果，在教授學生學習掌握本課程基本理論知識的基礎上，注重實踐教學環節，適當增加實驗、實踐教學的課時，創建綜合性實驗平臺，使用多模塊相互銜接的實踐教學體系，強化學生綜合實訓的動手能力和創新意識，促使學生掌握知識的同時具有主動設計電氣控制線路的動手能力[4]。

2.1 創新教學方法

為了有效地提高《電氣控制及PLC》課程的教學效果，需要對傳統的教學方法進行改革和創新[5]。教室教學模式方便老師和學生在課堂上面對面交流和探討問題，老師在教學設計時可以采用啟發式提問法，把需要學生掌握的學習內容設計成幾個方面的問題，在課堂上有規劃地提出來這些具有挑戰性的問題，引導學生循序漸進地探索學習知識，啟發學生思維，調動學生認真聽講的積極性。多媒體教學是授課老師把課程的PPT課件和相關資料放在網絡平臺上供學生學習，學生可以根據需要隨時自主學習、討論，也可以分享其它相關教學內容與成果，實現網絡資源共享。多媒體教學的主要特點是教學形象、動態感強，多媒體教學采用實例的圖像、影像等教學模式豐富了教學內容和形式，有效提高了課程的教學效果。

把教室授課和多媒體教學相結合來進行教學，充分利用了多媒體技術和網絡資源的優勢，把知識融合地講授給學生，實驗課后再布置一些相關作業，鼓勵學生課下多學習PLC的仿真軟件，從而使學生融會貫通地掌握專業知識，提高了教學的創新性[6]。老師在教室講授課程的過程中可以使用多媒體資源對有些章節的內容進行講解，例如，老師可以用仿真軟件講解PLC技術指令，通過仿真演示模塊功能使學生能夠更好地理解相關指令的作用，調動了學生主動學習的積極性，這樣學生也能更直觀地理解所學知識，達到了良好的教學效果。還有在講授PLC的基本指令、功能指令和PLC的應用設計時，可以結合實時練習[7]，即老師一邊講課一邊在黑板上寫出例題的PLC輸入/輸出口地址分配、PLC輸入/輸出口接線圖、程序等，然后擦掉黑板上寫的內容，請學生在自己本子上重新寫一遍老師講的例題內容，督促學生注意力集中聽課、理解PLC指令、加深記憶。其實在實際教學中發現，學生往往聽課時感覺自己聽懂了，但是實際動手寫時會出現各種意想不到的狀況，比如書寫指令時大寫寫成了小寫、丟指令、不會分配PLC輸入/輸出口的地址等。在學生自己寫的過程中，老師快速逐一檢查學生寫的例題內容，發現問題及時指出并要求學生改正，這樣讓學生有被關注的感覺，學生的學習積極性會顯著提高。學生還可以通過網絡上的公共資源課件、視頻等及時掌握電氣控制及PLC技術的前沿知識和發展新動態，開闊了視野，激發了學生動手設計電氣控制系統的興趣。

把教室教學與多媒體教學這兩種教學模式有效結合，可以使圖像實例講解和實驗室實物操作演示教學都得到比較好的教學效果，把課本中基本原理變得容易理解，學生也覺得所學知識不抽象了，這種新教學模式能夠提高學生學習效率和團隊合作意識，增強了學生學好專業知識的自信心，也鍛煉了學生把學到的理論知識及時有效地應用到實驗、實踐中的動手能力，做到學以致用，同時也解決了縮減課時和增加教學內容之間的矛盾。

2.2 注重實驗教學

電氣控制及PLC課程的實驗教學環節是很重要的，通過做實驗能檢驗學生對所學理論知識的掌握程度，因此老師要對每個實驗用心設計，實驗課課前布置一些預習作業，實驗課中先講解實驗操作步驟和注意事項，接著就某些重點環節與學生展開互動討論，然后讓學生分組完成實驗，實驗課后要求學生自己獨立完成實驗數據分析和按時上交撰寫的實驗報告，鍛煉學生的邏輯思維能力和撰寫材料的本領，強化他們的動手能力。另外老師可以設計一些項目型實驗，請學生多參與做，這樣能增強學生對所學專業知識的理解，同時了解、熟悉了工作中做項目的基本流程和具體步驟，在做項目實驗的過程中，學生跟隨老師一起探索研究，解決工程項目中遇到的實際問題，潛移默化地增強了他們主動思考問題和解決問題的能力，提高了學生團隊服務意識，鍛煉了動手做具體工作的能力，與同學的討論交流中，也學會了人際溝通能力和友好相處的本領，通過做這種以實際項目為依托的實驗，使得學生具有了自主解決工程實際問題的思想意識和一些處理思路，激發了他們主動鉆研的潛力，這對學生成才成長是一種歷練，更是知識轉化成能力的體現。老師還可以帶領學生在實驗室一起搭建一些典型的PLC控制操作實驗平臺，鍛煉學生的動手實操能力和解決實際問題的敏銳思維，從而有效促進學生對知識的牢靠掌握。

為了學生畢業后能夠盡快勝任做工作崗位的具體相關工作任務，也需要加強實踐教學力度，從各個方面提高學生的專業實踐能力[8]。首先，老師帶學生到一些使用PLC的公司去實際參觀調研，讓學生了解《電氣控制及PLC》課程在機械控制和自動化等行業的應用情況和一些企業的實際使用例子，比如交通信號燈控制、機械手搬運工件控制、水塔自動供水控制等都是電氣控制及PLC課程的典型應用案例。通過對這些企業使用的實際案例參觀、了解學習，使學生對電氣控制及PLC課程知識的學習有明確清晰的認識。其次，保證讓每個學生都至少有1-2次獨立操作實驗的機會，使得他們動手做實驗的能力大大提高，從而鍛煉學生自己設計繼電器控制系統和PLC控制的實驗，學會分析實驗數據的能力。例如，先用傳統繼電器控制方法做實驗，等學生掌握之后再用 PLC 程序控制來做同一個實驗，這樣可以讓學生了解到繼電器控制和PLC控制之間的關系，多次訓練之后學生就積累了繼電器控制、PLC控制的系統設計方法和電氣自動控制故障診斷的經驗。最后，鼓勵學生多閱讀與電氣控制、PLC相關書籍中的典型案例，能設計出工程實際需要的電氣控制系統，這也是這門課程希望達到的最終課程目標[9]。

2.3 改革教學考核方式

通常檢查學生對所學課程知識的掌握程度是通過考試來衡量，分數高的學生意味著掌握知識比較扎實，這種考核方式比較單一，不能真實反映學生的學習水平，不能體現出學生掌握知識的真實情況和綜合能力，已經不能滿足現代教學的需要。電氣控制及PLC課程采用平時完成課程的成績+理論考試成績+動手實驗考核相結合的方式，既保證了對學生理論知識掌握程度的測驗，也測試了學生動手做實驗的能力，有效提升了學生的專業綜合能力。

2.4 適時調整教學內容

在電氣控制及PLC課程主要內容教學中，老師除了基本知識的講授外，盡可能多的講授一些相關工程案例作為課程內容的延伸和擴展[10]，加強學生對知識的理解。理論教學、實驗教學的教學方法可以不同，但是二者的教學目標是一致的，都必須緊緊圍繞教學內容的所有知識點展開，并且使學生能夠掌握電氣控制及PLC課程的所有相關專業知識。例如，在給學生講授本門課程第一章中的常用低壓電器時，老師最好從實驗室帶一些常用的低壓電器元件實物到課堂上，講解某個元器件的性能及作用時，先請學生輪換著看一下元器件的實物和上面的銘牌，再結合元器件的模擬功能演示視頻給學生講解它們的一些重要功能和使用場合，讓學生有個直觀的了解，也能強化他們對知識的理解記憶，豐富了教學內容，也能達到預期的教學效果。

老師要適時調整教學內容以達到教學目標，將電氣控制的方法與PLC技術有效結合著講授，注重鍛煉學生的自主學習能力、創新意識和實踐能力，使得學生在掌握所學課程知識的同時能夠靈活運用它們解決工程實際問題，這為學生以后工作奠定了良好的基礎。教學要以“強化能力、重在應用”為教學導向[11]，理論教學與實驗教學交互進行授課，適當增加實踐教學內容，注重培養學生應用專業知識解決工程項目的能力。

3 結語

本文分析了電氣控制及PLC課程教學中存在的一些問題，提出了教學改革的具體舉措，分別研究了教學方法的創新、實驗教學環節的加強、課程考核方式的改革、教學內容的適時調整等方面，從實際教學實踐證明，以培養學生工程實操能力為出發點，有針對性地對教學與實踐環節進行改革，提高了學生的動手能力和創新意識，有效縮短了大學畢業生與工程師之間的差距，從而使學生在做畢業設計時能得心應手。優化教學模式、重視實驗教學、改革教學考核方式是教育出德才兼備人才的先決條件，有利于學生個人職業發展，也有利于電氣控制學科的快速發展，我們應用型大學培養學生主要是服務生產一線，因此需要學生學成之后具備比較強的專業知識和動手操作設備的能力，電氣控制及PLC課程教學改革是現代教育發展的必然結果，把知識通過理論講授與實驗操作相結合教授給了學生，大大提高了學生的學習興趣，從而有效地提高了課程的教學質量，并且努力為各個企業培養專業知識扎實、學習能力強和職業道德良好的應用型人才，從而為國家的全面發展貢獻力量。