新工科背景下地方应用型本科PLC课程教学改革

韩桂华 闫雪梅

【摘 要】根据当前新工科和应用型本科建设要求，提出以实际工程应用需求为导向的课程改革方法，通过改革教学目标、教学内容、教学方法与手段和教学实践等措施，改变了学生学习导向，满足工程应用实践需求和教学需求，实现了学生获取知识、具有工程实践能力和具备从业素质的目标，为应用木科相关课程改革提供了借鉴。

【关键词】PLC；教学改革；工程应用；新工科

新经济发展迫切需要新型工科人才支撑，作为地方应用型本科院校，需要抓住机遇，应对挑战，勇于开展教育教学方式改革，培养工程应用技术型人才，切实提高学生工程实践能力、创新能力、专业素质及就业质量，满足地方产业与经济发展需要[1，2]。PLC是在我国工科高等院校中开设的一门实用性很强的核心专业课程，主要适用于自动化、机械电子工程和电气类专业[3]。该课程在教学中必须综合考虑各个知识领域的有机结合，并突出PLC技术在工程实践中的运用，提高学生的实践应用能力。课程具有实践与理论紧密结合、弱电和强电交叉应用、硬件和软件同时使用等特点，使得对该课程的教学难以达到满意的效果[4]。本课程尝试进行了教学改革，在教学过程中全面运用现代化的教学手段，并采用实际案例教学法，教学内容突出应用性和实践性两方面，实践证明，该方法激发了学生的学习兴趣，提高了学生工程应用的能力，教学效果良好。

1、改革教学目标

1）知识目标：掌握PLC原理和设计方法，具有设计机电传动系统的能力。即掌握PLC的工作原理、PLC基本编程指令和程序设计方法、PLC与其他设备之间的通信设计方法、PLC的编程软件的熟练使用和典型应用的顺序功能图程序设计过程。

2）能力目标：针对PLC工程应用实验问题能够进行分析和解决的能力。即掌握PLC的实验方法，获得实验技能的基本训练，并通过设计性及创新性实验具备创新意识及能力；具备较强的实际动手能力，具备较强的自学的能力；具备对资料检索、分析和消化能力；具备利用PLC对工业现场各类机电设备进行控制系统设计的能力。

3）素质目标：通过参与实际项目（学年设计）形成的基本从业素质。即针对实际项目PLC设计工作充满热情的态度；形成良好的团队合作精神；形成实事求是、一丝不苟的科学态度；形成勇于质疑、开拓创新的工作作风。

2、改革教学内容

PLC传统教学模式很少结合实际工程项目对PLC的硬件设计方法、软件编程环境的使用等实践性较强的内容进行详细的讲解，多数重点讲授PLC的概念、工作原理、各种编程指令，让学生理解各种复杂的逻辑关系。为了提高学习兴趣与教学质量，在PLC教学内容的安排上遵从理论与实践并重的原则，并且将实际工程项目做作为教学内容的主线，在项目的设计和开发过程中学习、理解理论知识。课堂教学主要以若十个实践性较强的项目为主要内容，将PLC的常用指令包含于这些项目中。通过这些个项目的学习与实践，同学们不仅能够提高实际动手能力，掌握PLC控制系统的软硬件设计方法，而且对PLC的理论知识有更深的理解。

教学内容按照实际工程项目所需知识介绍-回路计算一硬件选型、配置一软件编程一画图一控制柜制作及接线一硬件软件调试，在项目中介绍PLC的程序设计基础及梯形图的设计，回路计算中计算负荷功率、PLC系统电源容量及负载所需容量，在硬件选型、配置中实现主电路元器件、PLC控制柜中PLC控制器、扩展模块的选型、配置。在软件编程中根据实例的控制要求编写PLC控制程序，在画图中绘制应用实例主电路、PLC控制电路的电路图，在控制柜制作及接线中实现PLC控制电路中电气元器件、线槽、接线端子等器件的布置、接线，完成控制柜的制作。在硬件软件调试中对主电路、PLC控制电路及应用程序进行调试。教学过程中切实提高学生工程实践能力、创新能力和知识综合运用能力。

3、改革教学方法与手段

（1）兴趣法教学

增加互动环节，将被动学习转变为主动学习，同时采用小组讨论模式，将课堂的主动权交回到学生手中。要善于利用多媒体技术结合实际生活生产中的实例讲解PLC的概念、功能以及在工业自动化中的地位和作用，从而达到激发学生学习兴趣的目的。比如在讲解顺序功能图程序设计时，让学生分组讨论实际案例的顺序功能图程序设计方法，理解功能图的五大组成部分的关系，学会按顺序完成程序设计的方法。

（2）立体化教学

在教学时对理论知识结合实际生活中的例子进行讲解，对于重点和难点内容要采用多媒体、网络技术等现代化教学手段，以立体化的方式将教学内容展示给学生，并且同时使授课方式具有综合性、启发性，从而达到培养学生的自学能力和创新能力的目的。

（3）案例教学

采用实际案例教学法培养学生分析问题和解决问题的能力。授课时将PLC控制系统的典型实例以项目的形式引人到课堂，以项目的设计开发过程为主线来讲解PLC的基本知识。这样使学生在解决实际问题的过程中掌握了PLC的基本理论知识，加深了对知识的理解程度，培养了学生分析问题和解决问题的能力。

（4）程序设计仿真实验教学

借助于学校的虚拟仿真平台，给学生提供部分程序设计仿真实验内容，同学可以自主在计算机上完成各种案例程序的实验操作，丰富实验内容强化知识掌握。

（5）校企合作实训教学法

在课程学习的后期，即在学生掌握基本的理论知识和具备一定的实践经验的基础上，采取与企业合作的方式，将学生送到企业学习或将企业的实际工程项目拿到学校让学生完成。增加学生的实际动手能力和实际应用PLC的能力，提高学生就业的能力。

4、改革PLC教学实践

1）案例模式下PLC教学实践

课堂的实际案例教学模式以实际生产中常见的PLC控制系统实例为主线展开，包含了PLC的所有基本知识。案例包括：红绿交通灯的顺序控制，液压滑台进给顺序控制，步进电机单轴定位控制和交流伺服电机单轴定位控制。通过这些实际项目的训练，不仅增加了学生的实践操作能力，而且增加了学生对理论知识的理解程度，获得了良好的教学效果。

2）多课程结合模式下PLC教学实践

针对液压与气压传动，机械电气控制，PLC三门课，开展了学年设计的教学实践。学年设计内容由液压系统设计计算与校核、控制系统原理设计、图样技术设计和技术文件编制4部分组成。通过学年设计环节使学生具备设计满足使用要求的液压系统、继电接触器控制系统及PLC控制系统的能力和设计开发过程中体现创新意识，具备清晰表达机械电子工程问题，并提出建设性意见等方面的能力。

5、结语

PLC课程改革，符合新工科和应用型本科建设要求，培养了学生工程实践能力，创新能力，学习新知识能力，有效提高了学生学习的积极性。

【参考文献】

[1]胡兵.新工科背景下地方應用型本科电气控制与PLC课程教学改革与探索[[J]教育现代化，2018，5（06）：70-72，81

[2]王静.基于工程应用型人才培养的PLC课程教学改革[J].榆林学院学报， 2016（2）：77-79.

[3]蔡超志，刘家琛.基于项目驱动与校企合作双教学模式的PLC课程教学改革[J]. 教育现代化，2018（19）.

[4]田辉辉，张兴达，刘倩，等.新工科背景下独立学院PLC实验教学典型案例研究[J].电子测试，2018（2）.