电气控制与PLC应用技术课程改革与探索

顾亚 朱培逸 高珏 邹萍

摘  要 电气控制与PLC应用技术作为电气类专业一门实践性很强的专业选修课，对于全面巩固和提升学生的综合素质起着非常重要的作用。结合该课程存在的问题，分别从理论教学、实践教学、考核方式等多个方面对其进行改革与探索，可极大调动学生的学习积极性，达到显著提高教学质量的目的。

关键词 电气控制与PLC应用技术;PLC;教学研究;教學改革

中图分类号：G642.0    文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2020）22-0094-03

Reform and Exploration of Electrical Control and PLC Applica-tion Technology//GU Ya， ZHU Peiyi， GAO Jue， ZOU Ping

Abstract Electrical Control and PLC Application Technology as a highly practical elective course of electrical specialty， plays a very important role in comprehensively consolidating and improving the comprehensive quality of students. Combined with the problems existing in the course， the reform and exploration are carried out from the aspects of theoretical teaching， practical teaching and assess-

ment methods， which can greatly mobilize students learning enthu-siasm and significantly improve the teaching effect of the course.

Key words electrical control and PLC applied technology; PLC; tea-

ching research; teaching reform

1 前言

电气控制与PLC应用技术是工科电气工程及其自动化专业开设的实践性很强的专业选修课程[1-2]，通过学习使工科学生熟悉电气控制系统的基本控制电路。教材选用廖常初编著的《S7-300/400 PLC应用教程》（第2版）和电气控制与PLC应用技术实验指导书的自编教材，理论授课48学时，实验课程安排16学时，开设在大三的第一个学期。本课程的教学目的是让学生具备一定的PLC程序设计和PLC技术工程应用能力。该课程也为工科学生将来从事自动化控制和就业打下良好基础[3-4]。

电气控制与PLC应用技术课程是一门专业课，在它之前已开设多门涉及编程基础的专业课，如数字电子技术、微机原理与接口技术等。许多学生在此前学习过程中往往是单独地学习这些课程，并没有将课程之间紧密地联系起来，即使一些课程考了高分，仍未达到人才培养的要求。电气控制与PLC应用技术作为课程体系中的最后关口，在这门课程的讲授过程中应与前面所学的专业课程相结合，这样才能巩固学生的系统知识，从而发挥该课程的核心作用。除此之外，还应在教学方法上采取新的举措，培养学生能力，提高学生素质。本文根据应用型人才培养的目的，对电气控制与PLC应用技术课程教学展开一些改革与探索。

2 电气控制与PLC应用技术教学中的主要问题

电气控制与PLC应用技术这门课往往只注重理论教学而忽视了实际应用。因此，以企业实际需求为导向，探索这门课程新的教学模式，对实现测控技术与仪器专业新工科应用型人才的培养十分重要。常熟理工学院在课程设置及教学内容等方面进行了探索和改革，取得一定的成效，但在前期电气控制与PLC应用技术课程教学实施过程中仍存在一些问题。

课堂教学模式单一  本课程涉及电气及PLC控制的基础知识和基本理论知识、电气控制线路基本设计方法，可以培养对综合控制系统分析、软硬件选型和设计的基本能力，学生普遍觉得该课程内容抽象、不连贯、应用难。

传统的教学方法以教师为主导，主要通过PPT演示以及黑板传授知识，课堂以教师讲解为主，问题多数是教师提问并自己解答，学生很少回答问题，学习的真正目标难以实现，没有达到以教师为引导、学生为主体的教学效果。以讲授法为主的传统理论教学方式已不能满足学生的学习需求。社会的信息化变革使学生的认知规律发生巨大变化，以教师为中心的讲授法已成为学生最不喜欢的学习方式之一。

除了理论课堂教学模式单一外，实验教学组织形式也相对固定，主要以实验指导教师为中心、课堂讲授为主体，完成大纲设定的实验教学内容和课时。教学模式由教师先讲解基本原理和方法，并演示如何接线、如何设计程序，学生在课时内完成规定的实验内容。由于每年的实验题目类似，学生容易模仿借鉴，并且一组实验做完，其他组实验直接辅助。这就导致实验教学过程缺乏真正的互动、引导和交流，学生大多处于被动接收与执行，不利于发挥创造性思维和自主创新能力。

考试制度形式单一  本课程的学生成绩由平时成绩、实验成绩和期末成绩三部分组成。其中期末成绩由理论闭卷考试成绩和实操考试成绩构成，平时成绩由考勤、平时作业和实验综合评定，考核方式有些片面化，只关注最后结果而忽视了学习的全过程，忽视了学生能力的培养，容易助长学生平时懒散、考前突击、死记硬背的涣散思想。考核方式不够完善，难以实现有效的过程控制。

实验教学通常由理论任课教师负责讲解，实验的成绩评定以理论任课教师为评价主体，受师资人数的限制，指导教师难以对每个学生的具体表现进行过程评价，通常以实验结束后的实验结果为评价主体，缺乏对学生实验学习全过程和综合能力的评价，评价结果具有随机性，难以实现评价对教学的引导和督促作用。

學生工程素养与创新能力偏弱  学生能力不能满足企业需求。在实践教学过程中，学生基本按照任务书给定的步骤顺序操作，关注更多的是实践最后的结果，而对实践功能的实现、性能指标要求、实践的目的了解不够深入，总习惯于照搬实例、机械模仿，理论知识掌握不足，缺乏团队协作意识和科研创新能力的引导，造成实训能力欠佳。不少学生忽略了实训资料的查找和对实训方案的论证。造成这种结果的原因主要在于不能灵活运用先修课程的相关知识来解决工程实际问题。

3 改革与探索

理论教学改革  本次授课选用的教材具有系统性、启发性、先进性、实用性和适用性。

1）培养学生从实践中发现问题，从问题中寻找和归纳理论，并以理论指导实践的能力，真正做到学以致用。课堂教学结合传统教学模式与多媒体教学模式，学生可以清楚地了解课程的整体安排。采用电子教案可以节省教师板书时间，增大课堂教学的信息量，而且对于有图形的题目，以PPT的形式展现出来既规范又准确，增强了教学效果。

2）坚持与学生多方位、多渠道的沟通，解决教学过程中学生遇到的问题。加强平时考核，发现问题及时改进：教学过程中增加与课程目标密切相关的教学内容的平时考核，有利于及早发现学生中存在的共性问题和个别问题，通过后续课堂教学的改进以及加强对个别学生的辅导，提高毕业要求指标点的达成度。

3）理论联系实际。以课堂理论教学为主、实践教学为辅，在课堂理论教学中引入蓝墨云班课手机软件进行课堂互动。引入自主研制的教学演示系统，“手把手”教学生将理论知识转化为实践能力。实践教学除实验之外，引入不同应用领域的综合案例设计，提高学生对理论知识的掌握程度。进一步开发云教材，尝试将组织形式改革为理论与实践并重，提高学生的学习兴趣。课堂上多传授课外的工程案例知识，拓宽本科生的知识面，为培养学生的创新思维打下良好的基础。通过实际工程案例和问题情境激发学生的兴趣，鼓励学生积极寻找解决问题的方法，为他们将来步入社会更快地适应工作环境打下良好的基础。

实践教学改革  电气控制与PLC应用技术是一门实践性很强的技术技能课，注重培养学生的工程意识，在多媒体教学中加入大量的设备实际照片，提高学生的学习积极性。多参加科研工作，以科研带动教学。通过课程建设，推进教学内容和教学方法的改革。邀请专家学者为学生开办电气工程学术讲座，拓展学生的知识面。

在实验项目的设置上，安排基础性、设计性和综合性的实验项目。在电气控制与PLC应用技术课程理论教学环节，指导教师会在每一章节安排相关的课外大作业，要求学生借助西门子PLC实验室的软硬件资源，能够进一步熟练掌握PLC的指令系统和程序设计方法，具备综合PLC控制系统设计能力，以达到相应的实验实践性教学环节的要求。

考核方式改革  传统的考核成绩以期末考试成绩为主，平时成绩由考勤、平时作业和课堂表现综合评定，而这种评价方法会导致学生平时松懈。为了激励学生的学习热情，进行课程考核方法改革，考核方案框图如图1所示。提髙实践环节成绩的比重，增加项目设计环节10%，把平时成绩由20%提高到30%。平时成绩包括课堂回答问题成绩、实验过程表现成绩和课后作业成绩，各占总成绩的10%。实验成绩由实验过程中的表现和实验结果组成。这样调整后，可以在很大程度上改变学生平时不用功、考前临时抱佛脚的现象，促使学生将学习精力和重点放在平时，而不是期末突击。

4 结语

在电气控制与PLC应用技术课程教学过程中，注重增加课堂趣味性，激发学生的好奇心，最大限度地调动学生的主动性、积极性和创造性参与课程教学，使学生在愉快的氛围中学习。学习本课程后，对学生进行电气控制与PLC应用技术实训，使学生能够系统地掌握在工业自动化控制系统中PLC的知识和电气控制设计的知识，为今后从事专业技术工作打下基础。■

参考文献

[1]魏艳红，许昌，王桂荣，等.PLC课程实验教学改革与探索[J].电气电子教学学报，2014（3）：93-95.

[2]盖文东，曲承志，刘杰，等.基于STEP7和WinCC的过程控制仿真实验设计[J].实验室科学，2018（1）：103-106.

[3]向欣，王卓，禹万泓.基于PCS7的过程仿真及控制实验设计[J].实验室研究与探索，2020（3）：123-127.

[4]张云鸽.能力本位教育观在PLC应用技术课程教学中的体现[J].中国教育技术装备，2019（15）：98-99，114.