基于《PLC技术及应用》课程的大学生创新能力的培养与实践

屈丹，冮明颖

摘要：培养和提高大学生的创新能力，为学生毕业工作打下良好的实践基础，是高等院校理工科专业的重要任务之一。本文针对电气工程专业学生面临就业时遇到的择业困难，及工作后面临的经验匮乏困难，提出了基于《PLC技术及应用》课程的加强理论课堂的启发性教育、改善实验课堂的独立思考和动手能力培养、创造课余参与PLC工程实践活动等多项改革措施，以期达到对大学生创新创业能力培养的目的。

关键词：PLC技术；电气工程；教学实践

中图分类号：G642.41 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）48-0180-02

随着科学技术的发展，社会对大学生的创新意识、创新能力和工程实践能力的要求越来越高。加强电气工程类大学生的创新精神和实践能力，已经成为高等院校工科专业教学改革和学科建设的迫切要求和重要任务。《PLC技术及应用》课程作为电气工程专业的一门主要专业技术基础课，由于PLC在工业控制中的广泛应用，它成为一门实践性很强的课程，在培养学生实践创新能力方面得到教师和学生的一致重视。在理论教学和实验教学中，学生可以掌握PLC技术及编程方法，提供更多的创新和实践机会，提高PLC方面的工程实践能力，锻炼综合创新意识和创新精神，对于提高综合创新能力、创新思维和项目开发素质，有必不可少的推波助澜的作用。

一、目前《PLC技术及应用》课程存在的问题

《PLC技术及应用》课程在理论教学及实践创新中，存在以下几个方面的问题。

（一）理论知识薄弱，缺少综合设计性实验

《PLC技术及应用》课程的理论知识较为复杂，逻辑性、抽象性强。一方面，PLC在硬件及工作方式上，具有计算机的特点；另一方面，PLC的梯形图设计不但要有计算机的编程基础，更要有电气控制线路的设计基础。而学生的基础层次不一，要想让他们尽快地理解和接受PLC的工作原理和程序设计，平铺直叙地讲解很难调动他们的学习积极性。

学生在课堂教学中没有真正理解PLC的工作原理及工作方式，对PLC基本指令的应用只是肤浅地掌握，死记硬背，不能做到熟练应用和独立思考，以至于在实验中茫然不知从哪做起，更不可能去实践和创新。扎实掌握并灵活运用这些基础理论知识，是进行PLC应用的必备基本条件。但是在实际教学过程中，由于学生的学习主动性较差等，造成他们的基础理论知识薄弱。还有的学生学习这些课程主要是应付考试，很少对这些基础理论进行深入的独立思考，导致后续的各种实验教学达不到巩固和加强理论教学的效果，削弱软件编程思维所发挥的作用，教师只能例行公事完成课时任务，学生也仅仅是获得实验成绩。

（二）缺乏实际项目锻炼

参与实际项目锻炼，参加某个具体项目的设计过程，包括控制功能的设计、硬件结构的设计、电气元件的选择、完成硬件接线及软件程序设计等完整实践过程，使学生初步熟悉工业控制系统所涉及的知识、技能等，是学生全面、综合掌握专业知识和技能的重要环节，也是培养学生创新能力的基础。但是现在由于本科生多以理论学习为主，学校未提供给学生充分的实验室资源，安排的实习和实训按照指导书的内容进行走马观花式的参观，学生根本来不及体验完整的设计过程，其创新能力的锻炼效果不尽如人意，这与创新设计所要求的能力差距较大。

二、教学改革思考与实践

针对以上存在的问题，结合《PLC技术及应用》课程，从理论教学、实验教学、创新实践等方面提出了几点解决方案，并在教学实践中逐步实施。

（一）加强基础理论知识教学，激发创新思维

在基础理论知识的教学过程中，把重点放在理论联系实际方面的讲授。例如，学生以前从未接触和听说过PLC，首先在介绍PLC时，让学生知道PLC的功能及在工业控制中的作用、PLC和单片机的共同点和区别、PLC控制与继电器控制的区别；在讲基本指令时，先给学生布置一个简单的任务，掌握了该指令后，用它实现之前布置的任务。这既能让学生有目的地学习，又能调动他们的好奇心，增强学习兴趣。将任务完成后，学生就有了成就感，对后续要讲的内容也会有所期待，加深他们对基础知识及其应用的理解。积极引导学生在此基础上进行再思考、再创新，对某一任务主动思考多种实现方法，從而比较和选择一个最佳方法来实现，为将来的创新设计打好坚实的基础。此外，开设文献查阅课程，培养学生的文献综述能力。通过查阅专业书籍、学术期刊、专利、企业产品手册和网络查询等多种方式，了解国内外对相关技术的研究进展和市场需求。扎实掌握基础理论知识，充分了解和借鉴国内外同行业的相关技术，有利于培养和激发学生的创新思维。

（二）丰富实验教学内容，锻炼实践能力

完美地完成实验，是培养创新能力、高实践动手能力、强独立思考和分析解决问题能力的一个良好开始。

对于实验教学内容的改革：课时安排，理论教学与实验教学交叉进行，使学生学有所用，并通过实验巩固所学知识，为后续教学内容打下基础；实验教学内容分层次，分为必做与选做两个环节，使理论基础好、实践能力强的学生得到充分锻炼；开放性实验教学：单独设定时间，由学生根据实验任务书的要求，独立完成I/O接口电路设计、梯形图设计、运行及调试，实现任务书的控制要求，使实验教学从“抱着走”模式转变成“放开手”模式，在实验过程中，发现和锁定有能力、适合做创新设计的学生和对PLC控制设计真正感兴趣的学生。通过验证实验，使学生尽快熟悉设备，掌握设备的硬件和软件使用方法，进入准备状态；通过设计性实验，让学生独自完成一个小型PLC控制系统设计；通过综合设计实验，让学生能够熟练应用所学的PLC知识，掌握硬件和软件设计方法，为以后的各种大学生创新竞赛、创新项目打下良好的理论和实践基础。

（三）拓宽课外实验，充实开放实验项目

课内实验教学时间毕竟有限，多利用学生的课余时间，组织有能力、有兴趣的学生，参加开放实验项目。开放实验项目选择一些内容丰富、应用领域广泛的课题，使学生得到多层面的训练。

（四）指导学生申请或参与相关项目

在具备了基础理论知识和基本软件编程技能的基础上，吸引部分优秀学生参与到教师主持的相关科研项目中，从基础设计工作做起，逐步了解和熟悉项目的论证、设计和运行过程，以提高学生的综合创新能力。在此基础上，再指导学生组成团队申请校级、市级或者自治区级的大学生创新设计项目，从项目的可行性分析、立项、方案设计到具体的技术创新设计和产品设计都由学生亲自参与。这样，学生既可以得到项目的锻炼，又可以得到经费的支持，可以有条件将理论与实践相结合，促进创新能力的进一步提高。

（五）校企联合培养引导学生理论联系实际

参与项目锻炼后，学生对整个设计流程有了切身体会，同时对所学的基础理论知识也有了更加深刻的理解，具备了进行创新设计的基本能力和基本素质。在此基础上，教师应积极联系相关企事业单位为学生安排实习机会，进行校企联合培养，让他们到工厂一线去了解企业和社会对创新设计知识和能力的实际需求，进一步了解企业创新设计流程。这有利于引导学生在日常学习中将理论与实际相结合，也使得高校对学生创新能力的培养与社会需求接轨，培养真正符合社会需求的具有创新能力的机械人才。

三、结束语

培养大学生的创新能力，是高等院校工科专业的主要任务之一。本文以《PLC技术及应用》课程为基础，结合实际教学过程中大学生学习和实践存在的问题进行探讨和分析，通过对教学改革的思考，提出了加强基础理论知识教学、丰富实验教学内容、申请或参与相关项目等解决方案，还需要通过不断的教学实践对上述方案进行补充和验证。我们期望通过这些行之有效的措施，能切实提高大学生在PLC应用方面的能力，从而提高综合创新设计能力。

参考文献：

[1]徐桂敏，杨正祥.“现代电气控制设备及PLC”教学方式改革与实践[J].实验室研究与探索，2016，（11）.

[2]马永力.“电气与PLC控制技术”教学改革的研究与探索[J].黄石理工学院学报，2012，（02）.endprint