电力拖动控制线路与PLC“二合一”一体化教学实践与探索

施俊杰

摘要：本文就电力拖动控制线路与PLC“二合一”一体化教学进行探索，即根据技校生特点，通过课程改革，突破原课程知识结构体系，把电力拖动控制线路与PLC应用技术两门不同的课程有机融合，实施理实一体化项目式教学，采用小班化、小步子教学模式，来激发学生学习的积极性，提高教学效果。

关键词：电力拖动控制线路PLC改革项目

一体化教学

电力拖动控制线路与技能训练（以下简称“电拖”）与《PLC应用技术》（以下简称“PLC”）是技工院校电气自动化设备安装与维修专业的两门核心课程，也是该专业学生在校期间需掌握的专业理论与专业技能的核心内容。笔者针对技校生与两课程的特点，对两门课程进行有效整合，积极进行教学改革，大胆地对教材进行改编，通过项目一体化教学模式，激发学生的学习积极性，取得良好的效果。

一、学生现状与课程特点

技校生生源主要为初中段后半段的学生，这类学生主要是学习习惯较差、理科类基础较差，接受能力差，综合素质普遍较低。不少学生在初中时就有严重的厌学情绪。他们到技校来读书，主要是想学一项技术，同时希望在学习时摆脱初中时枯燥无味的理论课堂，能多动手操作。

电力拖动是利用电动机拖动生产机械的工作机构使之运转的一种方法，由于各种生产机械的工作性质和加工工艺不同，对电动机的控制要求也不同。要使电动机按照生产机械的要求正常、安全、高效、节能地运转，必须配备由一定低压电器构成的控制線路。电力拖动控制线路与技能训练是技工院校电气自动化设备安装与维修专业的一门集专业理论与技能训练与一体的课程。而PLC是在继电器控制和计算机控制的基础上开发出来的。它应用软件编程取代了硬连线逻辑，在改变机械动作时，只需改变程序而无须重新配线，大大简化了电气控制系统。

1.两门课程有三个共同的特点

理论系统性强，前后连贯紧密，教学目标明确；实践性强，且理论与实践紧密结合，是非常适合开展理实一体化教学的课程；项目性强，非常适合开展项目教学的课程。

2.两课程的内在联系

PLC采用的易学易懂的梯形图语言，是以计算机软件技术构成人们惯用的继电器模型，形成的一套独具风格的以继电器梯形图为基础的形象编程语言。PLC内部各类等效继电器的线圈和触点的图形符号，其等效继电器的动作原理与常规继电器控制中的动作原理完全一致。而电拖器件作为PLC的外围器件两者是相辅相成的，谁也离不开谁，否则各自的存在将毫无意义。

二、打破两门课程的知识结构体系，通过教学项目进行有效整合

“电拖”教材编写采用了理论知识与技能训练一体化的模式，理论系统性强，前后连贯紧密，且注重技能训练，是一本好教材。但对学生来说，教师如果按照教材知识体系的顺序去教学，教学效果可能为不理想。为什么呢？因为教材的第一单元是常用低压电器及其安装、检测、维修。里面涉及几十种不同的低压电器，而当这些低压电器脱离实际的控制线路后，将变得毫无意义，学生学起来就会枯燥无味。在将近半个学期的时间里，不停地重复着各种低压电器的结构、种类、工作原理、图形符号等教学内容，学生只能被动地接受，对各种低压电器只是模糊、感性的初步认识，并不真正了解这些低压电器到底能应用在哪些场合，能起到什么作用。如此教学，对于学生来说，不要说半个学期，就是几周下来就已经对该课程失去了学习兴趣，而一旦学生失去学习兴趣，那后果将会相当的严重，甚至连正常的课堂教学都不能顺利地开展。可想而知，课堂教学效率、效果将会很差。那么如果把这些低压电器跟拖动控制线路和PLC控制系统有机地结合起来，效果将为这样呢？从人的认知规律来看，肯定是个好办法。

从“电拖”整个课程内容来看，学生只要扎实掌握电动机的基本控制线路，那么机床控制线路的教学将会事半功倍、轻而易举，也就是说第一单元低压电器与第二单元电动机控制线路的教学是该课程教学的关键。为适应目前的学生特点，积极激发他们的学习积极性，可把教材的第一单元与第二单元合二为一，分成若干个项目，开展教学。项目由易到难，根据不同的项目，插入该项目所必需的低压电器的基本知识，插入内容以“必需”和“够用”为原则。

"PLC”的教学存在同样的问题，即理论教学时间跨度大，理论知识抽象难懂，实验室实际操作的演示不直观等问题，那么如何解决这些问题呢？就是在“电拖”分解的每个项目的教学任务后，安排合理的PLC教学内容，插入的内容以该项目所“必需”和“够用”为原则，这样既使继电器控制的教学内容得到合理的延伸，又使PLC的实际操作演示更加直观，降低了教学上的难度，便于学生理解和掌握。在PLC的教学中采用梯形图图形语言编程，因为它沿用了传统继电接触器控制中的继电器触点、线圈、串并联等术语、图形符号，这对于刚学完继电接触器控制系统的学生来说，感觉知识内容既连贯又较为容易接受，是非常符合教学规律的。每个项目由继电控制部分的理论知识、操作训练、PLC理论知识、用PLC改造继电控制线路等部分组成，知识前后连贯紧密、由简到繁、由浅入深、边学边练，使学生学到的控制理论知识马上得到运用和验证，既解决由于不同课程知识重叠而导致教学效率低的问题，又使学生能把学到的理论知识及时运用到实际项目中，从而解决学生刚学该课程时的困难，大大激发学生学习的积极性，教学效果和教学效率大为提高。

对两门课程进行有效的整合，确定十个项目，分别为项目一、点动控制，项目二、连续控制，项目三、点动与连续控制，项目四、正反转控制，项目五、自动往返控制，项目六、两地控制与顺序控制，项目七、星三角启动控制，项目八、双向启动反接制动控制，项目九、PLC改造车床控制线路，项目十、PLC拓展（交通灯控制电路）。每个项目中又包含若干工作任务。下面以项目一为例说明项目包含的工作任务、教学内容、教学要求以及相应的教学活动设计（见下表）。

三、采用合理的教学方法

把两门课程有效的整合，分成十个项目，每个项目中又包含若干工作任务。从教学内容上为教学改革做好了准备。但要取得更为理想的教学效果，关键还在于采用合理的教法和具有配套的教学环境。

1.理实一体化的教学

所谓一体化教学：就是使理论与实践更好地衔接，将理论教学与实践教学融为一体。打破传统的學科体系和教学模式，把传统的教室搬入实训室。以教材为中心向教学大纲和培养目标为中心转变；以教师为中心及如何“教给”学生，向以学生为中心及如何“教会”学生转变。那么如何在自动化专业“电拖”与“PLC”教学中进行理实一体化教学呢？

（1）根据课程特点，对教学内容进行整合。每个项目以电动机基本控制线路为载体，穿插所需用低压电器的内容，以及PLC改造控制线路所需PLC知识点。解决基础理论知识学习时间跨度大，学生学习兴趣得不到激发，学习积极性难以调动的弊端。

（2）教学的场所必须在实训室，且实训室布置必须既有利于实训，又有利于理论讲授，实训室必须配备充足实训器材及多媒体视频设备。关键的实训装置要有针对性，结合新开发教学项目来开发。在教学过程中，教师应遵循学生先“会”，再“懂”到更“会”的教学过程。如项目一，点动控制线路，首先让学生跟着教师进行线路安装，先对该项目有初步感性认识，并体验到成功的喜悦，激发学生兴趣后，教师再对各种低压电器、线路工作原理、线路安装及工艺规范要求等进行讲解，接着让学生再进行线路安装与调试。达到要求后，再插入PLC的有关知识点，教会学生如何用PLC对控制线路进行改造，体会PLC控制与传统继电控制不同的特点。在教学各阶段，实训中穿插相关的理论知识，讲完理论后，学生可以马上根据教师所讲进行技能训练，以达到强化理论的效果。在这里，教师要把握好的是理论讲解时间切不可太长，否则又将回从前教学状态。另外在教学过程中，一定要大量专用的实训装置、多媒体等手段，达到理论与实际操作相结合的一体化教学，从而实现理论指导实践，实践检验理论的目的。

（3）“电拖”与“PLC”教学运用理实一体化教学，对教师的教学水平提出了更高、更新的要求。它要求教师除了具备相关专业理论知识外，还必须具备精湛、高超的操作技能，即“双师型教师”，这样才能在授课过程中，进行系统的理论讲解，规范、准确的操作示范和指导学生进行实习操作。

2.小班化、小步子教学

由于学生基础差，领悟力低，以及理实一体化教学本身的特点，应采用小班化和小步子教学，一位教师面对20个左右的学生。这样教师才能围绕学生个体展开教学活动，教师与学生的联系才会更加紧密。教学内容的安排要适当，慢慢来，要符合学生的认知规律。

四、效果及反思

近十来，通过教学内容的整合，以及理实一体化教学与小班化、小步子教学模式的实施，大大激发了学生学习的积极性，教学质量显著提高。该专业学生中级工、高级工合格率达到95%以上，优秀生比率大大增加，师生参加市级、省级、国家级技能大赛成绩优异。高级段，技师段学生的专业技术综合能力和解决企业实际问题的能力显著提高，主要有以下原因。

一是通过教学内容的整合，确立若干项目，大大缩短理论教学的时间跨度，大大激发了学生的学习兴趣，收到事半功倍的效果。

二是理论与实践一体化教学，可以使技能操作与专业理论知识紧密的衔接，实现感性认识和理性认识同步提高。

三是理论学习与技能训练反复交叉进行，内容不断更新，学生有新鲜感。理论指导下的技能训练使学生感到学到了实在的知识，自信心增加，技能在理论的支持下，提高更快、更有发展性。

四是理实一体化教学，增加了师生的直接交流，教师能比较客观地了解学生掌握专业知识和操作能力的程度，有利于教师更加切合学生的实际情况加以指导，因材施教，满足不同层次学生的要求。

五是理实一体化教学迫使教师不断地提高自身素质，有利于师资队伍的建设。

六是小班化、小步子教学使教师在教学中不会顾此失彼，游刃有余，教学面向学生个体，内容适合学生的接受能力，教学效果得到保障。