《电气控制与PLC技术》系列课程教学改革的探索

2010-04-15李胜多

设备管理与维修 2010年6期

李胜多

电气控制与PLC技术已广泛应用于工业、农业及其他诸多产业实现自动化、信息化、远程化及智能化领域中。各高等学校的自动化等相关专业为培养学生适应工作需要，逐渐开始设置了《电气控制与PLC技术》课程。它是一门理论性及实践性很强的课程。《电气控制与PLC技术》要求学生掌握电气设备运行和维护、安装及调试等方面的理论知识和应用能力。对于电气工程与自动化专业、机电一体化专业、农业电气及其自动化和农业机械制造专业的毕业生来说，就业前景广阔。但是以前缺少对实践技能和职业能力的培养，表明《电气控制与PLC技术》系列课程的教学设计不完善，授课内容不能满足各专业学生的需要，讲解的理论知识过多。同时，为了确保教学效果，各学校还建设了PLC实训室。但是因为没有设施较为齐全的实验室，在实际的教学中很难收到应有教学效果。

如何能够让学生尽快掌握这门技术，就成为专业课教师探索、研究的重要课题。为此，笔者根据几年来对该课程教学的实践与探索，在逐一分析这些教学问题的基础上，总结从教多年来在《电气控制与PLC技术》系列课程方面积累的经验，以供大家参考。

一、进行《电气控制与PLC技术》系列课程整合

经过大量的调查研究，结合电气工程与自动化专业、机电一体化专业、农业电气及其自动化和农业机械制造专业的特点，将《电气控制技术》与《PLC技术》整合为《电气控制与PLC技术》课程。在课程教学中，通过一体化教学、案例教学等教学形式，修订了各专业的教学大纲，调整并优化了适合各专业需要的教学内容，编制了适合所教专业要求和教学改革需要的教材，并且对教学内容安排、教学方法进行了精心组织和安排。

根据课程的特点和教学大纲的要求，明确了各章节的重点和难点知识，选出学生应重点掌握的基本教学内容，并且在教学过程中，合理使用多媒体教学，既调动他们学习的积极性，又便于更好的理解知识。

二、为提高教学效果开发出配套的多媒体课件

对于各种类型的电器元件的工作原理和功能、常用的继电器电路、PLC的组成、PLC的工作原理以及种类繁多的各种功能指令的应用等重点和难点，以往用板书的形式教学，效果往往不是很理想。对于这种情况，本人结合实际的工程案例，以训练学生的实践技能能力为目标，并结合当前电气控制与PLC的发展现状，充实该课程的设置内容，使学生能更好的得到的训练。并亲自制作了与教材配套的多媒体课件，利用现代计算机Flash动画技术、影像和声音等技术，该课件形象生动，深受学生欢迎。

三、加强实践环节教学

《电气控制与PLC技术》是一门实践性很强的专业技术课。该课程的设置包括理论教学、实验环节和课程设计环节教学。实验是单独设课的。为了更好的体现课程内容，开设高质量的实验课，达到实践的目的和效果，在实验教学中，将实验过程中的进行情况、解决问题的能力及实验成绩纳入整个实验的最终成绩中，这样可以不断提高学生的学习主动性和自我解决实际问题的能力。同时，也在努力完善实验室的设备，利用现有的设备开发新型的实验。另外，在条件允许的情况下，鼓励学生走进创新实验室，以培养学生的创新能力。在这方面可以开展以下活动。

1.自主开发多种PLC控制对象的控制装置

鉴于已经购置的实验台上所有的实训项目都是演示性的，并且由于经费的限制，一方面，通过各种方法收集了一些废弃不用的玩具作为学生实训的控制对象，如挖掘机、遥控车等。另一方面，同时开发了面向工程应用的多种PLC控制对象（交通灯、电梯和液体混合）的控制装置。通过一段时间的实践，这些控制装置可以适用于4个层次（课程实验、课程设计、设计创新和毕业设计）不同专业（电气工程及其自动化、农业电气化与自动化、机械制造及其自动化、农业机械制造及信息控制）的实践教学体系，这些装置发挥了重要作用，并且准备继续完善并用于PLC的实践教学。

2.利用现成的教学模型进行二次开发

先期建立的PLC实验室，购置了一些先进的教学模型，如机械手控制模型、立体仓储模型、四层电梯模型、八层变频调速电梯模型、挖掘机控制模型、吊车模型等，这些模型都是单机PLC控制，从最近几年的应用来看，利用情况不是很好，并且年年用，最后学生都失去了兴趣。鉴于这种现状，为了充分利用这些价值不菲的教学模型，研发了现代化物流仓储控制系统、基于现场总线的PLC实训实验室。这些二次开发的新的教学装置与企业现场的实际控制接近，学生的兴趣高，教学效果好，由于是在原来的模型的基础上进行的二次开发，所以成本低。

3.基于组态技术的PLC实训仿真系统开发

PLC的控制对象可以是实物模型，但它成本高、种类少，也可以是模拟演示的PLC实验箱，相对成本较低，不过，观察不直观。利用组态软件在计算机屏幕上模拟PLC的控制对象可以弥补上述不足，并且成本低、免维护、灵活多样、形象直观、丰富学生的实训课内容，增强PLC实训课的教学效果。

到目前为止，利用“组态王”已经开发了自动售货机、八层电梯、交通灯、霓虹灯等仿真对象，并且这些组态实训仿真对象已经用于PLC各个实训环节，在实训过程中，学生的参与性增强了，提高了教学质量，取得了良好的教学效果。

4.建立开放式实验室

让感兴趣的学生选择实验项目，在老师的指导下进行实验，能够使学生的创新能力得到提高。在实验教学资源的利用，实验教学质量的提高，学生实践能力的培养，以及学生实验时间和空间的调节等方面不同程度地起到了积极的作用。在实验室的开放过程中发现，通过开放实验项目的实施，使学生的动手能量和创新能力得到了明显的提高，并让学生在实验项目的进行中体会到了科研的乐趣。开放性实验室项目是课堂实验的有益补充，为我校培养学生创新精神和科研能力、提高学生综合素质的重要阵地。

5.通过补充新知识满足学生技能需求

现在就业形式很严峻，学生为了更具有竞争力，把考证当作必需，为此，扩充知识，使得他们能顺利拿到技能证书，为就业提供更强的自信心和竞争力。

PLC实验室建成以来，学生反映普遍良好，对提高不同专业的教学质量有重要的意义。当然，实验室还存在着不足，有待于进一步的改善与发展。准备在扩展实验项目实验器材上增加PLC的品牌和型号这两个方面，使PLC实验室更上一层楼。

四、增加不同机型和多种编程软件的教学

PLC的机型很多，在该课程中只安排了一种机型，即三菱FX系列PLC的学习，为了扩展学生的知识面，以及为了和以后的就业岗位接轨，必须要了解和学习其他机型。不同的机型之间虽然有相通的地方，但各有特色，即使是三菱FX系列PLC，也有着多种相关的软件，如FXGP/WIN-C编程软件、MCGS组态软件、FX-PCS-DU/WIN-C画面创建软件、GX Developer和GX-Simulator软件等。所以，通过多媒体课件，丰富了这部分的内容，学生可以自由的学习相关的知识，为学生课后进行自我学习提供了一个很好的学习平台。本课件设计的大量的动画、视频和图片有效地解决教学中的难点和重点，丰富了教学内容，受到了学生普遍的欢迎。