电气控制及PLC课程的教学改革浅析与探究_柴卫红.pdf

dianzi yuanqijian yu xinxijishu 电 子 元 器 件 与 信 息 技 术64|电气控制及PLC课程的教学改革浅析与探究柴卫红，李国柱，姚梓萌西安文理学院，陕西西安710065摘要：随着信息时代科学技术的快速发展，电气控制已经达到了智能化控制层面，PLC技术的应用深入到很多产业设备中，实现了工业自动化质量的全面提升，电气控制及PLC课程是机械、电气控制、自动化、计算机等专业的一门专业基础课，通过学习本课程学生能够掌握电气控制的基本知识和工作原理、PLC典型模块的功能和使用，为今后从事相关工作打下了良好的专业知识基础。但是目前这门课程的教学存在理论教学效果不明显、实验课课时安排比较少等问题，针对电气控制及PLC课程教学中存在的这些问题，本文从新的教学方法和教学考核方式等方面，对该课程的教学改革进行了一些探索研究，希望对今后的学生培养能够起到一定的促进作用，尤其在提高学生的动手操作能力、专业综合能力和创新精神等方面，这也是本文分析探究的意义所在。关键词：电气控制及PLC；教学内容；教学方法；教学考核方式；探索研究中图分类号:F407.6文献标志码:ADOI:10.19772/ki.2096-4455.2022.12.014 0引言电气控制及PLC课程1是机械设计制造及其自动化专业的一门实用性很强的专业课，本课程分为两个部分：“电气控制”部分和“PLC 技术”部分，讲的主要内容2有：电气控制部分主要是继电器控制系统的相关知识点，包括常用低压电器元件、生产设备电气控制系统的设计、电动机的控制等，例如电动机顺序点动、电动机正反转、机床电气控制线路的设计分析。PLC技术部分主要是PLC基础知识、PLC主要模块的功能及应用、用PLC技术控制实现电动机基本控制线路、彩灯控制、物料分拣、机械手控制、步进电动机调速控制及PLC 系统综合应用等。课程的学习可以使学生在掌握相关理论知识的同时具有比较好的动手能力，这是本课程希望获得的教学效果。现在的教学模式中理论教学比重有点大，实验课安排的学时不太够，这就造成给学生提供实际操作锻炼的机会比较少，因此电气控制及PLC课程的教学改革很有必要，需要统筹规划、逐步推进教学改革和创新，这也为全面提高电气控制及PLC 课程的教学质量提供了强有力的保障。1电气控制及PLC课程教学中存在的一些问题1.1传统的教室教学方法和实践教学模式比较单一传统的教室教学方法3大多数是老师满堂灌地讲授知识点，学生边听课边记笔记，受课时所限，有些内容需要学生课下自学完成，这种教学方法单一，效率不高，调动学生认真听讲和主动学习的积极性会差一些。实践教学过程中，老师主要以验证型实验为教学内容，从而导致学生对实验课没有兴趣，学习效率明显降低，更不能激发学生积极主动学习知识的潜力。目前老师讲授的实验课，学生只是按照实验要求做实验，然后简单地记录相关实验数据，来验证实验的正确性，不能促进学生的自主创新意识和运用所学知识解决实际工程问题的能力，我们开设实验课是为了让学生对所学课程的理论知识进一步加强理解，锻炼学生的动手能力和对知识内化的应用。1.2实验室教学电柜和低压电器元件比较陈旧教育改革的不断深化和发展使得实验室现有的实验设备跟不上新的实验要求，不能满足对 电 子 元 器 件 与 信 息 技 术|65电子元器件与材料学生教学实践培养目标的要求，电气控制及PLC实验中使用的实验设备主要是教学演示电柜、低压电器元件和PLC的教学模块，目前实验室里这些实验所需的设备有些陈旧，例如PLC教学模块版本比较低，有些功能模块不够健全，影响一些实验课的开展。还有大部分实验是书本上理论知识的验证，实验操作简单，没有新意，新开设的案例型实验没有新的实验平台完成。1.3实验教学课时比较少电气控制及PLC技术是实践操作性比较强的课程，受课程总课时所限，这门课的实验教学课时安排得比较少，使得学生不能把所学的理论知识应用到工程实践中，给学生提供动手设计实验的机会比较少，导致实验教学的效果一般。2电气控制及PLC课程教学改革的具体举措提高电气控制及PLC课程的教学效果，关键是想办法改进实验、实践教学环节的教学效果，在教授学生学习掌握本课程基本理论知识的基础上，注重实践教学环节，适当增加实验、实践教学的课时，创建综合性实验平台，使用多模块相互衔接的实践教学体系，强化学生综合实训的动手能力和创新意识，促使学生掌握知识的同时具有主动设计电气控制线路的动手能力4。2.1创新教学方法为了有效地提高电气控制及PLC课程的教学效果，需要对传统的教学方法进行改革和创新5。教室教学模式方便老师和学生在课堂上面对面交流和探讨问题，老师在教学设计时可以采用启发式提问法，把需要学生掌握的学习内容设计成几个方面的问题，在课堂上有规划地提出来这些具有挑战性的问题，引导学生循序渐进地探索学习知识，启发学生思维，调动学生认真听讲的积极性。多媒体教学是授课老师把课程的PPT课件和相关资料放在网络平台上供学生学习，学生可以根据需要随时自主学习、讨论，也可以分享其它相关教学内容与成果，实现网络资源共享。多媒体教学的主要特点是教学形象、动态感强，多媒体教学采用实例的图像、影像等教学模式丰富了教学内容和形式，有效提高了课程的教学效果。把教室授课和多媒体教学相结合来进行教学，充分利用了多媒体技术和网络资源的优势，把知识融合地讲授给学生，实验课后再布置一些相关作业，鼓励学生课下多学习PLC的仿真软件，从而使学生融会贯通地掌握专业知识，提高了教学的创新性6。老师在教室讲授课程的过程中可以使用多媒体资源对有些章节的内容进行讲解，例如，老师可以用仿真软件讲解PLC技术指令，通过仿真演示模块功能使学生能够更好地理解相关指令的作用，调动了学生主动学习的积极性，这样学生也能更直观地理解所学知识，达到了良好的教学效果。还有在讲授PLC的基本指令、功能指令和PLC的应用设计时，可以结合实时练习7，即老师一边讲课一边在黑板上写出例题的PLC输入/输出口地址分配、PLC输入/输出口接线图、程序等，然后擦掉黑板上写的内容，请学生在自己本子上重新写一遍老师讲的例题内容，督促学生注意力集中听课、理解PLC指令、加深记忆。其实在实际教学中发现，学生往往听课时感觉自己听懂了，但是实际动手写时会出现各种意想不到的状况，比如书写指令时大写写成了小写、丢指令、不会分配PLC输入/输出口的地址等。在学生自己写的过程中，老师快速逐一检查学生写的例题内容，发现问题及时指出并要求学生改正，这样让学生有被关注的感觉，学生的学习积极性会显著提高。学生还可以通过网络上的公共资源课件、视频等及时掌握电气控制及PLC技术的前沿知识和发展新动态，开阔了视野，激发了学生动手设计电气控制系统的兴趣。把教室教学与多媒体教学这两种教学模式有效结合，可以使图像实例讲解和实验室实物操作演示教学都得到比较好的教学效果，把课本中基本原理变得容易理解，学生也觉得所学知识dianzi yuanqijian yu xinxijishu 电 子 元 器 件 与 信 息 技 术66|不抽象了，这种新教学模式能够提高学生学习效率和团队合作意识，增强了学生学好专业知识的自信心，也锻炼了学生把学到的理论知识及时有效地应用到实验、实践中的动手能力，做到学以致用，同时也解决了缩减课时和增加教学内容之间的矛盾。2.2注重实验教学电气控制及PLC课程的实验教学环节是很重要的，通过做实验能检验学生对所学理论知识的掌握程度，因此老师要对每个实验用心设计，实验课课前布置一些预习作业，实验课中先讲解实验操作步骤和注意事项，接着就某些重点环节与学生展开互动讨论，然后让学生分组完成实验，实验课后要求学生自己独立完成实验数据分析和按时上交撰写的实验报告，锻炼学生的逻辑思维能力和撰写材料的本领，强化他们的动手能力。另外老师可以设计一些项目型实验，请学生多参与做，这样能增强学生对所学专业知识的理解，同时了解、熟悉了工作中做项目的基本流程和具体步骤，在做项目实验的过程中，学生跟随老师一起探索研究，解决工程项目中遇到的实际问题，潜移默化地增强了他们主动思考问题和解决问题的能力，提高了学生团队服务意识，锻炼了动手做具体工作的能力，与同学的讨论交流中，也学会了人际沟通能力和友好相处的本领，通过做这种以实际项目为依托的实验，使得学生具有了自主解决工程实际问题的思想意识和一些处理思路，激发了他们主动钻研的潜力，这对学生成才成长是一种历练，更是知识转化成能力的体现。老师还可以带领学生在实验室一起搭建一些典型的PLC控制操作实验平台，锻炼学生的动手实操能力和解决实际问题的敏锐思维，从而有效促进学生对知识的牢靠掌握。为了学生毕业后能够尽快胜任做工作岗位的具体相关工作任务，也需要加强实践教学力度，从各个方面提高学生的专业实践能力8。首先，老师带学生到一些使用PLC的公司去实际参观调研，让学生了解电气控制及PLC课程在机械控制和自动化等行业的应用情况和一些企业的实际使用例子，比如交通信号灯控制、机械手搬运工件控制、水塔自动供水控制等都是电气控制及PLC课程的典型应用案例。通过对这些企业使用的实际案例参观、了解学习，使学生对电气控制及PLC课程知识的学习有明确清晰的认识。其次，保证让每个学生都至少有1-2次独立操作实验的机会，使得他们动手做实验的能力大大提高，从而锻炼学生自己设计继电器控制系统和PLC控制的实验，学会分析实验数据的能力。例如，先用传统继电器控制方法做实验，等学生掌握之后再用 PLC 程序控制来做同一个实验，这样可以让学生了解到继电器控制和PLC控制之间的关系，多次训练之后学生就积累了继电器控制、PLC控制的系统设计方法和电气自动控制故障诊断的经验。最后，鼓励学生多阅读与电气控制、PLC相关书籍中的典型案例，能设计出工程实际需要的电气控制系统，这也是这门课程希望达到的最终课程目标9。2.3改革教学考核方式通常检查学生对所学课程知识的掌握程度是通过考试来衡量，分数高的学生意味着掌握知识比较扎实，这种考核方式比较单一，不能真实反映学生的学习水平，不能体现出学生掌握知识的真实情况和综合能力，已经不能满足现代教学的需要。电气控制及PLC课程采用平时完成课程的成绩+理论考试成绩+动手实验考核相结合的方式，既保证了对学生理论知识掌握程度的测验，也测试了学生动手做实验的能力，有效提升了学生的专业综合能力。2.4适时调整教学内容在电气控制及PLC课程主要内容教学中，老师除了基本知识的讲授外，尽可能多的讲授一些相关工程案例作为课程内容的延伸和扩展10，加强学生对知识的理解。理论教学、实验教学的教学方法可以不同，但是二者的教学目标是一致的，都必须紧紧围绕教学内容的所有知识点展开，并且使学生能够掌握电气控制及PLC课程的 电 子 元 器 件 与 信 息 技 术|67电子元器件与材料所有相关专业知识。例如，在给学生讲授本门课程第一章中的常用低压电器时，老师最好从实验室带一些常用的低压电器元件实物到课堂上，讲解某个元器件的性能及作用时，先请学生轮换着看一下元器件的实物和上面的铭牌，再结合元器件的模拟功能演示视频给学生讲解它们的一些重要功能和使用场合，让学生有个直观的了解，也能强化他们对知识的理解记忆，丰富了教学内容，也能达到预期的教学效果。老师要适时调整教学内容以达到教学目标，将电气控制的方法与PLC技术有效结合着讲授，注重锻炼学生的自主学习能力、创新意识和实践能力，使得学生在掌握所学课程知识的同时能够灵活运用它们解决工程实际问题，这为学生以后工作奠定了良好的基础。教学要以“强化能力、重在应用”为教学导向11，理论教学与实验教学交互进行授课，适当增加实践教学内容，注重培养学生应用专业知识解决工程项目的能力。3结语本文分析了电气控制及PLC课程教学中存在的一些问题，提出了教学改革的具体举措，分别研究了教学方法的创新、实验教学环节的加强、课程考核方式的改革、教学内容的适时调整等方面，从实际教学实践证明，以培养学生工程实操能力为出发点，有针对性地对教学与实践环节进行改革，提高了学生的动手能力和创新意识，有效缩短了大学毕业生与