试分析电气技术PLC教学方法的改革

肖闰生

摘要：文章首先对电气技术PLC教学现状进行了简单分析，阐述了改革的意义，然后重点对改革的3种方法进行了深入的探讨。提出了工程实例教学、移动式实验室教学和启发式互动教学以及同现代化信息技术手段相结合的教学方法，希望能为改革教学方法提供可参考的意见和建议。

关键词：电气技术；PLC；教学方法；实践改革

在我国的高校教育中，一直存在着学生多而师资少的现象，在理论教学和实践教学中，还有实验设备明显不足或者更新建设慢的问题。近年来，教育部对学科建设提出了更高更新的要求，也增加了更多的资金投入。电气技术PLc作为控制学科中的一门重要课程，它不仅是工业控制中的控制器，也是决定系统性能好坏的关键。从20世纪到现在，PLC技术的发展日新月异，其更新速度快，涉及内容广，而且更注重软硬件配合，并与实践相结合。为了提高学生的积极性，培养学生主动思考和动手解决问题的能力，利用移动式实验教学和启发式互动教学对改善当前教学环境有重要的意义，为学生将来就业和成为更高级工程技术人员打下良好的基础。

1 电气技术PLC教学现状及意义分析

1.1 教学现状分析

从目前来看，我国大部分高校在教学中依然采用了较为传统的教学方法。其中存在的问题主要表现在以下几个方面：第一，教学通常是进行课堂讲授，内容也非常全面，从物理讲到电路，再讲到控制理论，有时候一堂课讲下来还会觉得时间不充足，知识点还没讲完。整个课堂安排得很紧凑，学生在课堂的参与机会很少，教师同样也缺乏调动学生积极性和主动性的理念，导致课堂效果欠佳。第二，目前教学大纲的重点都偏向线路和程序的理论逻辑设计，考查学生的方式也偏理论，轻实验。第三，基于学校的设施设备比较落后，实际情况完全达不到教学要求，导致实验的无法进行。因此，实践环节通常不参与考核，跟成绩不挂钩，进而使得学生不重视。

1.2 教学改革的意义

在自动化专业与电气工程的专业课程中，PLC和电气控制技术是其中的必修课。另外为配合专业课程教学，还设有设计课程。通过对课程的学习和掌握，目的是让学生具备基础的电气控制和PLC技术知识与技能，能够建立电气控制系统的概念。教育学生能在熟练分析电气控制电路的基础上，排除电气电路的故障，并利用合适的PLC型号，对外围电路进行设计，编制PLC程序，从而掌握对普通电气控制设备进行PLC改造。

2 理论教学的改革

电气技术PLC的课程特点本身就具有很强的应用性，所以教师应该基于教学大纲，通过工程实例和实验课程相结合进行课程设计，实现工程理论与工程实验的相互辅助教学，使理论能服务于实践，而实践深化理论。同时，在改革理论教学时，教师要注意调动学生的积极性和主动性，从而提高课堂教学的效果。

2.1 启发式互动教学，激发学生学习兴趣

启发式互动教学，就是为了改变教师为主体的模式，通过让学生参与到过程中，提高其积极性。而且，学生的主动参与，可以激发他们思考，使他们发现学习的乐趣，从根本上将被动学习转换为主动。以下两种方法对提高学生学习兴趣有积极作用。

（1）作业和考核形式改革，这一改革的目的，是要引导学生认识到该课程在整个自动化专业体系中的重要意义。例如，在开始每章课时，布置给学生相关的作业任务，而且要求不能拖延作业时间，这样可以使他们有的放矢进行学习，教师引导其思考，能尽快将课堂内容吸收和消化。这也是锻炼学生预习和复习的意识，且将作业的成绩计入期末成绩中。（2）启发式互动教学。这种方式需要教师提前一到两周安排好，要求学生参与到教学讨论中，分小组进行集思广益，然后小组推荐一位发言人将准备的内容讲解给其他同学和教师，当然其他小组成员可以进行补充。另外，借助现代化交流工具，大家可以一起对课程的问题进行讨论。教师须做总结性陈述。通过开展学生集体备课教学，能激发他们主动查阅资料的热情，自觉将各种热点或前沿知识带入课堂中。这样一来，不仅提高了学习兴趣，还扩展了其知识面。

2.2 工程案例教学，提高创造能力

在电气技术PLC教学中，电磁阀和电动机是电子控制系统设计和运作中常见的两种执行电器。在进行实例教学时，也要根据专业的特点选择相应的执行电器控制系统，且尽量选择常见的工程实例进行教学。通过知识转化成生产力这一过程的感受，学生能够体会到生活中无处不在的控制，认识到电子控制在自动化专业中的重要性及实际价值，增强学习的目的性。例如，在教授电子正反转控制线路这一知识点中，各大商场都有“自动门”这种设施，不过很少有学生能与课程联系在一起。所以，教师利用这个实例可以对位置传感器、触点位置开关和非接触红外传感器进行教学，将电机、传感器和电气控制与自动控制的知识串联起来进行。同时，在讲控制线路设计和实现中，可以延伸到如何选择和设计电器元件上。比如在讲解后半部分的PLC技术时，可以结合自动装卸车讲解常规继电接触器控制电路转化成PLc控制时，它们常开常闭点的逻辑关系和转化方法以及转化后在工业现场出现切换时熔断器损毁或跳闸，而实验室的调试却又正常。留给学生思考的问题，培养他们解决问题和思维创造的能力。

3 实践教学的改革

3.1 移动实验教学和教学环节模块化

在进行实践教学时，对课程进行的模块化设计和分割，可以分割成实践前准备、实践过程调试和实践后总结分析三大块，并利用移动实验教学。在课堂上完成实践任务的布置，而课后可以完成实验程序和实践线路，为减少调试实践，实验程序甚至可以在宿舍完成输入过程。

在实验之前，学生需要自主完成实验程序的编写，这样可以提高学生在每一项教学环节的参与度，培养学生的主体意识，加深对理论知识的认识和理解。通过实验与作业结合教学，能有效改善学生自主学习的现状。

如果受限于实验设备数量，可以对实验小组的人数进行缩减，延长实验时间。通过开放实验环境和时间，学生可以同教师相约完成此次实验。

3.2 题目设计多样化，锻炼知识转化能力

在新的教学大纲要求下，为配合完成课程设计，可以加入教学型电梯控制系统、教学型无塔供水系统和教学型锅炉控制系统等实验设备，学生完成设计后可以在这些模型中进行调试。当然，针对特别优秀的学生也可以让其自主选择课题进行设计，由开关代替了输入点电器，由指示灯代替了输出点，学生可以利用这些实验设备完成设计和调试。缩小以前的课题小组成员数量，并增加设计题目，从10人1题到2至3人题，甚至1人1题，这样在拓展学生视野的同时，也减小了学生间的相互依赖。

在实验和设计过程中，让学生自己发现问题，可以激发他们利用网络、图书馆资源或者小组讨论和教师辅导的形式积极寻找问题的解决方案，在寻找方案的过程中他们也掌握了相关的理论知识，然后再将其运用到实验中，让理论和实践真正有效地相结合。所以通过一系列的控制任务，让学生掌握到用理论知识解决实际问题的能力，从而激发学生的主动性和好奇心，真正达到理论服务于实践的目的。

4 教学手段的改革

将传统板书与多媒体技术教学相结合，利用多媒体的直观、生动和信息量丰富等特点，将抽象的概念具象化，加深学生的理解，提高学生的学习兴趣，从而提升教学质量。

4.1 传统教学与多媒体技术结合

这两种教学方式各有优缺点，所以这要求教师能够将二者的优点结合，实现教学互补。自动化专业中电机拖动系统动力学，由于其方程和推导过程较多，所以较适合运用板书进行教学，对推导过程可以进行详细的讲解。但在低压电器中，却有大量的结构图与工作原理，所以利用多媒体技术可以更直观地展现其结构特征。由于电机的控制线路中按钮、继电器和接触器等非常多，多媒体技术能实现动态和视频教学，充分调动学生的积极性。

4.2 传统教学方式与仿真软件结合

例如，在教授S7-200PLC编程时可以利用多媒体技术实现教学，但针对PLC控制系统的设计与应用实例讲学时，利用实物教学就不够现实。因为实物不仅投资大，而且维护成本和难度较大。将计算机仿真技术应用进来，可以实现PLC和组态软件的仿真教学。通过该平台进行教学，可以使控制系统的理论教学实现生动性、直观性和形象化。计算机仿真技术，不仅解决了实物控制的难题，而且保证了资源的低成本、多样化。同时，仿真软件还具有开发周期短，完全免于维护的优点。所以，将仿真软件与传统教学相结合可以增加课堂教学的多样性，还提高了实验教学与设计的实践性。

5 结语

改革电气技术PLC教学方法是一项长期而又艰巨的任务。无论是改革教学模式，还是结合作业与实验，都有重要意义。特别是将部分实验内容转移到实验室之外进行，这在很大程度上避免了实验设备紧张造成的困扰，同时也提高了学生的实验参与度。但是，改革是一个复杂系统的过程，它与教师的素质水平、教学内容的制定、教学对象的综合素质以及实验环境都有着密不可分的关系。所以，只有通过多方面配合努力，真正做到学生自学为主，教师指导为辅，才能发挥出该课程在控制系统中重要的主导作用，为培养我国新型应用人才做出更多应有的贡献。