PLC项目式教学模块的构建与实践

吴金文+吴庆波+张云+戎新萍

（南京工业大学浦江学院，江苏南京，211112）

摘 要：PLC课程是独立院校机电类专业开设的一门专业核心课程，PLC在企业生产实际中的应用也是日新月异，传统的PLC教学因其教学实践的局限性和与企业生产实际不相适应性，已经越来越难满足提高学生应用能力的需要。本文针对PLC课程的性质、内容和教学要求，提出了一种项目式教学方式，将PLC课程内容进行模块化，引入具体企业案例，将PLC指令与知识点融入到各个项目中去，从而提高学生的分析与解决问题的能力，提高学生的学习兴趣与教学效果。

关键词：项目式 PLC 实践

在高校人才培养方案中，PLC应用课程是机电学院开设的专业核心课程，也是一门综合性、应用性较强的课程。目前在整个独立学院转型改革的大环境下，应用型高校教学中更需要突出其在企业工程实践中的运用，而传统的PLC课程教学只是按部就班地介绍理论、指令编程，教学过程过于“理论化”，知识点较分散，教学内容缺乏具体的载体，学生学习效果不太理想。因此，为了更好地培养应用型技术人才，我们需要开展PLC课程的教学改革，以企业具体的工程项目为模块设计，通过调研、构建基于工程项目的教学模块；以具体任务为引领，以生产实践项目为主线，将知识点和技能要求融入相应模块。着力提高学生的实践动手能力、分析问题和解决问题的能力、创新能力、合作能力和学习能力。

一、PLC课程简介

可编程序控制器，简称PLC（Programmable Logic Controller），是以微处理器为基础，综合了计算机技术、电器控制技术、自动控制技术和通信技术而发展起来的一种新型、通用的自动控制装置。它具有结构简单、编程方便、性能优越、灵活通用、使用方便、可靠性高、抗干扰能力强等一系列优点，在工业生产过程自动控制领域得到广泛的应用，无论是国外引进的自动化生产线，还是自行设计的自动控制系统，都广泛采用单台或多台可编程序控制器组成，PLC被誉为现代工业生产自动化的三大支柱之一，所以，掌握PLC、熟悉PLC、应用PLC已成为我国科技人员的必备技能之一。

PLC课程是一门技术性、实践性、应用性和专业性都比较强，教学内容比较抽象的课程。该课程主要研究可编程控制器的结构原理及在逻辑量、模拟量控制方面的应用，是机电专业学生的专业核心课之一，学生需要通过大量有针对性的工程实例的练习，逐步掌握PLC的基本组成、工作原理、指令系统及编程方法，形成较强的PLC程序编程和设计能力。

二、教学改革背景

PLC课程是一门实践性很强的专业课程，目前，相当一部分学校仍然是采用传统的PLC教学步骤，在教学实施时严格按照基本原理、基本指令、基本应用、基本操作等分成各个独立的环节按顺序进行教学，这样之前学过的指令，到了后面学生印象不深，容易混淆，到了应用阶段的学习时学生又得对相关指令重新学习，效率不高。当今基于PLC这门课程的教学各大高校也做了很多方面的研究，主要有两种模式并存，一种是基于培养学生基础知识与应用的“学习对象”模式，把PLC作为学生的学习对象，以学习PLC本身的知识为主，学生学习的主要内容是PLC的内部结构及工作原理基本编程指令。另一种是把PLC作为一种实用控制设备来使用，着重要求学生达到具有熟练应用PLC开发控制系统的能力，以培养学生具有PLC实际应用能力为指导思想，让学生通过学习掌握PLC的设备选型、配置、设计、调试、维护相关知识。但是，尽管从事实验教学工作的教师也在不断努力，不断地研究，但是学生反馈的信息表明，学生动手能力和创新思维能力的系统训练仍然存在弱项，主要体现在企业需求和学校教学矛盾，企业需要的是能解决实际问题的PLC技术人才，而学校教学的实践应用针对性不强，所培养的学生不能立刻符合企业的需求，另一方面PLC是一门综合性课程，其控制包括机、电、液、气的控制，但目前该课程还存在缺少设备，实验模式单一，教学模式传统等特点，不能体现课程的综合性。

对于我校的PLC课程，目前仍然以教室基本理论教学、实验室使用实验箱进行实验为主，引入基于企业实践项目的教学模式还有待进一步开展。我们知道，“PLC课程”不仅是自动化类专业学生必修的一门实践性和应用型较强的技术实践课，也是工科院校机电专业的核心课程之一，因此也是各个工科高等学校重点建设的课程之一。因此开展基于企业实践应用项目的课题研究对提高我校“PLC课程”教学效果和教学质量有着重要促进作用，在应用性本科人才的培养模式下，以职业岗位能力分析为基础，深化工学结合，产教融合，推进适应“产学研创”一体化人才培养模式的课程设置、实践课程设计等改革。

三、项目式教学模块的构建

PLC课程教学改革的目标是打破以往以课题理论教学为主的教学模式，创建贴近企业实际案例的教学模块来整合PLC教材的内容，利用实际案例教学模块来引领教学过程，达到教学目的，激发提高学生学习和参与的兴趣。

本课题重点在于寻找企业具体PLC工程实践项目并开发选择合理地、适合综合性教学的模块，保证该模块既具有代表性，又要兼顾层次性。在教学的过程中，我们要求学生要掌握PLC的操作技能，I/O接线图，PLC指令系统、企业案例系统的设计等内容，我们根据企业需求，深入浅出地将PLC课程教学内容从易到难共设置了三个模块十二个项目，将PLC知识点融入到这十二个项目中去，从而提高学生的学习兴趣和实践动手能力，具体如表所示：

四、项目式教学模块的实践

此次课题研究的主要内容主要包括：（1）改革实验项目，通过企业工程实践项目开展教学，每一个项目的教学组织按照构思—设计—实施—运行—考核模式进行，另外结合独立学院的教学基础和特点，使本课程教学发挥最大效应。构建基于企业实际工程项目式的PLC教学体系需要一定的教学基础和企业案例开发经验，可以通过企业调研、参加学术研讨会、进行专题研讨等方法，在充分讨论的基础上引入企业实践项目进行调整和修改。（2）项目的选择上，将PLC的多个知识点有机结合并融入到各个项目中去，有效提高学生的综合应用能力。（3）在项目的设置上做到科学有序，抛开PLC教学实验箱，针对企业案例进行PLC与接触器等低压电器的软硬件设计融合。（4）进行多课程、多技术综合性改革，将传感器技术与PLC进行有效融合，如基于PLC的发电厂电热炉温控，即将热量传感器与PLC相结合的综合性控制。（5）改革课程考核方式，采用学评同步的形成性考核评价方式，将知识目标、项目目标、能力目标、素质目标整合起来，采用过程性考核和终结性考核相结合的考核形式，从而促进教学模塊的推进及教学质量的提高。

此次教改研究争取未来达到以下改革目标：

（1）通过进行项目式实验改革，提高学生的工程应用能力。（2）培养学生多课程有效整合，如低压电气、PLC、传感器等知识的综合运用。（3）根据企业人才培养模式和要求，培养学生成为企业需要的PLC人才。（4）培养学生的团队意识和合作意识。（5）促进实践教学的改革，培养学生实践和创新能力的同时，锻炼出一支专业知识丰富、实践动手能力强、创新能力强的专业教师队伍。

五、关键点和创新

1.本课题的重点在于寻找企业具体PLC工程实践项目并开发选择合理的、适合综合性教学的模块，保证该模块既具有代表性，又要兼顾层次性。

2.难点在于有了具体工程实践项目后，如何设计PLC基础知识点与所选择的工程实践项目的融合与体现。

3.创新之处在于本课题以项目实践为导向，构建模块化PLC层次教学课程方案，构建的实践型PLC模块，为未来PLC课程建设、实验室实验设备开发、教材编写做铺垫。

六、结束语

将企业实际案例进行有效整合并引入PLC教学课程中来，构建多层次的教学实践教学体系，使理论教学与项目式教学模块实践训练共同实施，让学生始终带着问题学习，同时，加强企业项目案例式的教学内容和实践训练练习，以突破学生在实际问题转化为工程问题时的难点，这不仅锻炼和提高了学生的综合能力和创新能力，也有利于学生设计和实践能力的培养，进一步提高液PLC相关课程的教学效果。

参考文献

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[2]夏锡全，杨海东，王君.机床电气与PLC控制教学实验装置的开发研究，自动化技术与应用[J].2008.27（5）：57-60.

[3]刘海军.PLC课程模块化教学改革实践.榆林学院学报[J].2015.25（2）：70-72.

作者简介：吴金文（1984-），男，江苏南京，讲师，研究方向：机电一体化。