PLC电气控制与组态设计课程教学研究与实践

杨 明

江苏省徐州技师学院，江苏 徐州 221151



PLC电气控制与组态设计课程教学研究与实践

杨 明

江苏省徐州技师学院，江苏 徐州 221151

PLC电气控制与组态设计课程是教学中的重点与难点，在其课程的学习中PLC电气控制与组态设计课程教学非常重要，为此，本文通过从课堂教学、教学手段、教学研究、实践教学等几方面对该课程的教学方法进行研究与介绍，以期能够合理的安排教学内容，增强教学效果，提高教学效率。

可编程控制器；组态设计；教学方法

PLC电气控制是电气工程领域中的一项关键技术，具有较强的实践性，为该课程的教学带来一定的困难，因此，采取何种有效措施来提高教学效果成为相关教育工作人员急需研究与解决的问题。

一、教学内容及必要性

教学内容和教学方法对学生的学习非常重要，为了提高学生的学习效率，让学生更好地掌握PLC电气控制技术，要对教学内容和教学学时进行合理的安排。如果这门课程共有四十二个学时，实验课要占到十四个学时。教学内容主要包括：可编程控制器的基本内容、松下电工可编程控制器产品—FP1介绍、FP1的指令系统、PLC的编程及应用、FP1的特殊功能及高级模块、松下电工PLC编程工具及三维力控组态软件介绍、监控组态软件与PLC应用总体设计等，教学实验主要包括：指令系统实验、运料小车PLC控制实验、十字路口交通指挥灯控制实验、啤酒装箱自动生产线组态仿真实验、自动售货机PLC控制组态仿真实验。

PLC电气控制是自动化专业的主要课程，课程主要包括PLC和继电接触器控制系统。因为课程内容繁杂，且覆盖面宽，综合性极强，导致实际教学中经常发生“满堂灌”的教学现状，不注重学生的主体地位，仅仅被动的接受知识，其次，由于学生实践经验匮乏，学习PLC电气控制这样实践性较强的课堂并不容易。如绝大多数普通院校一样，学生毕业后将会从事电气系统设计以及电子线路设计，或是维护及改造等工作，将会直接应用到PLC电气控制这门课程，为此，通过强化教学手段，能够有效提高学生学习的自觉性及积极性，换被动为主动，更好的掌握相关知识和理论，为学生的日后就业奠定良好的基础。

二、教学方法研究

(一)采用启发式和研究式课堂教学

课堂教学有两个方面的重要目的，第一是进行传授知识，第二是对学生进行思维的启发。其中启发思维要贯穿于整个教学过程，对学生的学习非常重要。启发思维的最主要目的是教会学生分析问题和解决问题的方法与思想，让学生学会独立分析问题和解决问题。例如，在讲解可编程控制器FP1指令时，可以分为三个步骤进行：第一，教师可以首先带领学生进行梯形图的绘制，第二步，教师引导学生根据梯形图写出指令表，第三步，让学生结合梯形图和指令表，认识到各种指令所起到的作用和他们的使用事项。但在教学的过程中教师需要注意的一点是要保持教学过程中的趣味性，教师不能只顾把知识讲述完整，而且还要考虑到学生的感受，要让学生对课堂感兴趣。例如，在进行PLC的编程和应用的讲解时，可以把电梯的控制作为实例，利用监控组态软件对电梯的运行动态过程进行模拟，并呈现出来供学生观看，这种方式的教学可以提高学生的学习兴趣，学生会针对这一课程讨论，进行思考，对知识的理解会更深刻，学习效率提高。因此教师可以多在课堂上采用这种方式进行教学，充分调动学生的主动性，在进行知识传授的同时重视解决工程的实际问题，培养学生的自主探究和自主学习的能力。

(二)充分利用现代化教学手段

现代化的教学手段对本课程的学习具有非常大的帮助，其中最重要的就是多媒体的使用，多媒体的授课技术也已经应用了很长时间，本课程多媒体的课件也进行了很大的完善。利用多媒体进行教学的主要优势是可以把文本、图形、三维动画进行结合，对PLC控制过程进行形象的展示，学生可以更为直观地了解到PLC控制的具体过程，有利于学生的理解。课件的制作是多媒体教学发挥作用的关键。课件的制作既要发挥传统教学的长处还要体现计算机教学的优势。在课堂上要充分体现计算机和网络的优势，习题、教案等相关教学资料可以在网上获得，利用丰富的网络资源。还可以创建关于课程学习的论坛和网站，学生之间可以在网上分享一些学习经验、方法以及资源，教师也可以在上面对学生存在较多的问题进行统一解答。另外，网络也突破了时间与空间的限制，在课下可以让学生随时学习知识。

(三)加强教学研究

教师的素质对学生有重要影响，因此要求教师的专业程度要很高，对相关知识要有一定程度的理解。学校要对科研和教学研究给予充分的重视，投入足够的人员和资金。积极组织人员进行教学研究和科研，完成国家和省部的项目，教学研究和科研工作，可以让学校的师资队伍得到锻炼，学习到更加先进的经验，在专业研究上取得更大的发展。

(四)将科研实践问题带入课堂

现代化的教育理念对教学具有很大的作用。例如研究性学习、探究性学习以及协作性学习等，在课堂上引入实际问题，把理论知识与实践相结合，让学生利用理论知识来解决实际的问题。例如可以通过对锅炉控制系统进行分析来引导学生学习PLC应用编程，首先说明锅炉的控制背景和条件以及点火熄火的控制要求，然后让学生充分应用自己所学的知识进行编程和进行I/O点数的分配，最终模拟出锅炉的点火和熄火控制。这样的教学方式不仅可以让学生感受到自己所学知识与实际的生活是有很大联系的，而且在学习中学生也可以发现较多技术中存在的问题，激发学生的学习动力，提出自己的见解和意见，这也对教师的科研工作具有一定帮助。

(五)注重实践教学

PLC电气控制与组态设计这一课程的实践性非常强，因此在课时分配上，实验课占到较大的比例。针对这一课程PLC控制组态综合仿真实验系统被开发出来，此种实验系统实现了PLC的电气控制系统设计与组态设计的有机结合，有效解决了用实物开设实验课的问题。利用组态软件进行全真模拟PLC的控制对象，这种实验方法可以不需要通过实物，而是利用微机来检验程序是否正确，这样的方式为学生的学习带来了很大的便利，也是PLC控制课程教学方式的一种创新，并起到了良好的教学效果。

在本课程的教学中还可以采用把课外的科技创新活动与教学内容的相结合的形式，教师可以组织或指导学生参加一些电子设计和机器人制作大赛，通过这类课外活动来锻炼学生的实践能力和对课程学习的积极性，以此来提高学生的学习兴趣，加深对课程内容的理解，并可以使学生充分发挥自身特长，这对学生以后的发展也有着重要作用。

三、效果分析

经过数年来的实践与发展，在本课程的多媒体教学软件、计算机辅助教学、课程实验、教学方法改革、课程体系、人才培养模式以及发展规划的标准化改革下，取得了系统、全面的成果。

为了更好的对实验教学条件予以改善，应用“PLC电气控制CAI组态仿真实验系统”，就教学意义来说，计算机全真模拟可以解决被控对象的真实特点，通过多样化、低廉成本和有效的设备，丰富学生实验课程的内容，提高PLC实验课教学效果，优化学生动手能力和编程能力，使学生不断积累工程实践的经验，来实现全方位教学的根本目标。近年来，通过自制的简单实验设备以及PLC控制组态仿真实验系统，教学效果良好，值得进一步推广应用。

四、结束语

PLC电气控制与组态设计课程的教学中，为提高教学效果主要的教学方法有启发式和研究式课堂教学，充分利用现代化教学手段，加强教学研究，将科研实践问题带入课堂，注重实践教学，开设创新性实验等，另外合理安排学时和内容也很重要。只有做好这些才能让教学工作更加高效，使学生的学习效果得到提高，从而使学生能够运用所学知识进行实际问题的分析与解决，培养学生的创新实践能力。

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