浅谈基于工程实践能力培养的PLC教学改革实践

左光群 侯超男

[摘           要]  对自动化专业学生来说，PLC课程是一门必修课程，具有较强的综合性与应用性，有助于学生专业素质的培养与提高。首先论述了当前PLC教学中存在的问题，包括电气工程运用需求与实验内容脱节、理论性教学内容过多、考试形式过于单一、考查内容过于片面等，并以此为依据，提出基于工程实践能力培养的PLC教学改革实践措施，包括对实践教学内容进行充实与丰富，提高实验室建设力度，有效推动PLC教学的改革实践，增加实践学时等，具有重要意义。

[关    键   词]  工程实践能力;培养;PLC教学;改革实践

[中图分类号]  G712              [文献标志码]  A                      [文章编号]  2096-0603（2020）01-0180-02

对机器人工程、电气工程及其自动化、机械电子等专业学生来说，PLC是一门专业基础课程。PLC课程具有多种特点，如同时使用硬件与软件、交叉使用弱电与强电、密切结合理论与实践等，与此同时，在电类专业学生知识结构中，PLC课程也是一大重要的构成内容，在对人才培养过程中，PLC课程发挥着极为重要的作用，所以，为能够对学生未来的学习与工作起到一定的帮助，大学生一定要学好PLC课程。自我国提出《中国制造2025》以来，当下我国各大高校的第一教育任务就是着重培养与提高大学生的创新能力与创造思维，不断深化改革PLC教学课程，这样才能够满足人才需求与产业发展需求。

一、当前PLC教学中存在的问题

（一）电气工程运用需求与实验内容脱节

作为一门工程技术课程，工程运用是教学的根本立足点。一般来说，机电控制系统是由多个不同环节构成，但是因受课时、实验条件等因素的约束与限制，大多数高校的实验教学并未对工程运用的细节性问题、完整环节等进行深入考虑，对功能验证、编程训练过于重视。实际上，在一个PLC控制系统中，PLC器件仅为控制部分的核心部分，所以还应深入考虑其他内容与问题，包括电气控制器件的可靠性问题、安全性问题、选择问题，辅助电路设计，主电路设计等，进而只能浅层次训练学生，并不能对学生产生的疑问进行有效解决，如怎样使用PLC、怎样安装PLC、怎样调节PLC等。在将PLC课程全部学完以后，很多学生还是无法解决实际工程问题，所以很多学生并未深入意识到PLC课程的学习意义，对PLC教学效果造成了严重影响。

（二）理论性教学内容过多

在最近几年中，通过进行课程改革，我国大部分高校的PLC课程总学时基本控制在约60个学时之内，其中，PLC实验学时为16～20个学时，PLC理论学时为32个学时。通过分析当下的PLC教材内容，不难发现，教学内容以理论知识居多，首先介绍关于PLC的定义、发展历史、工作原理、结构等，然后对工程应用、高功能指令、网络通信、编程方法、常用应用指令、硬件结构、基本指令等进行分别介绍。假如要想继续对组态软件、变频器等内容进行介绍，PLC教学内容便会过多，要想在60个学时之内讲授以上全部内容，且学时能够对其进行深入掌握，其难度是非常高的。针对以上PLC实践知识过少、理论知识过多的人才培养计划，要想实现PLC应用型人才的培养目标，是有一定的难度的。

（三）考试形式过于单一，考查内容过于片面

在我国，主要选用卷面考试这种形式来考核学生的学习情况，大多数学生并未着重考查工程实践能力，过于重视考核学生对教材知识的掌握情况，所以无法对学生对PLC的掌握程度进行深入检查，进而无法有效培养学生的工程实践能力。基于以上各种问题，大多数学生在学习PLC课程中均反映：在学习过程中好像掌握了，但是在实践过程中不知道如何应对，充分表明，PLC教学课程在多个环节存在多个问题，如教学模式、教学观念等，所以一定要有效进行PLC教学改革实践，以提高学生的工程实践能力。

二、基于工程实践能力培养的PLC教學改革实践措施

（一）对实践教学内容进行充实与丰富

针对与实际工程应用最为贴近的实践内容，有助于学生对PLC学习积极性的提高。为对电气工程运用需求与实验内容脱节问题进行有效解决，我国著名专家华立编写了具有鲜明的工程实践特色的实验教材，在设计教材内容方面，除了对简单设计性实验、必要的验证性实验予以保留以外，本教材内容大多数均选用和工程实际贴近的实验项目，其中，以上实验项目的难度、复杂程度呈不断上升趋势，所有实验项目的教学目的均非常明确，在知识点方面，这些实验项目之间存在一定的关联性。例如，对学生毕业设计、老师科研项目进行选取，包括多个不同的实验内容，如颗粒状粮食称重装袋控制系统设计、自动包装生产线设计、柔性水果分拣设计、采摘机械手控制系统设计、五层楼电梯控制系统设计等。在整个PLC教学过程中，以上实验项目被分解为多个子项目，在每次开展实验教学课程过程中，学生需要将2～3个子项目予以完成，进而有助于学生掌握更多的编程技巧与应用指令，促使学生掌握系统电气图的设计方法，正确选用元器件;学生不但能够根据设计图纸来完成控制系统的组装、总结与调试，而且学生能够掌握更多关于生产工艺的专业知识，进而有助于学生实际动手能力的提高。

（二）提高实验室建设力度，有效推动PLC教学的改革实践

为对PLC教学改革实践进行有效配合，一定要创建一个良好的工程实践环境。在配置实验器材方面，不管是电气元器件的品种，还是设备的台套数，均应多元化，应充分准备不同类型的变频器、控制电机、继电器、传感器、触摸屏等，以确保工程训练项目需求的满足。为有效推动PLC教学的改革实践，有效推动PLC教学的进行，各大高校老师应积极鼓励学生对控制电气柜箱、挂件箱、实验板、机械构架等进行自制。与此同时，对虚拟仪器实验室、过程控制实验室、单片机实验室等开放性实验室进行全面建设，在老师批准学生提出的项目以后，便可以应用实验室空闲时间来进行实验。

（三）显著增多实践学时

针对将应用型人才培养作为目标的高校，教学的主要目的就是要培养学生的创新能力与工程实践能力。根据教育心理学，假如构建良好的学习过程情景，有助于学生对知识的理解，能够正迁移知识，学生能够利用现掌握的知识来解决问题。所以，只有密切结合实践与理论教学，才能够有效实现教学目标。在最近几年中，湖南信息职业技术学院对60总学时的PLC课程设置进行了改变，即将理论课时从过去的40学时保持不变，但将实验课时从过去的20学时增加至36学时，同时在实验室进行理论教学，对着实验设备讲授有关理论知识，在讲解的同时进行实践训练，在实践过程中，促使学生更为深入地理解理论知识，对学生解决实际问题能力进行提高。另外，预留4个学时，用于邀请权威专家来校开专题讲座，通过案例分析，将PLC的应用前景、方法、方向介绍给学生，提高学生对PLC的学习积极性。

在对学生的实际情况进行考虑以后，应精简教学讲授内容，针对一些理解难度较高的教学内容，包括程序优化、PLC的通信协议等。应要求学生通过实践来进行深入体会，在学生对理解难度较高的教学内容具有一定的实践认识以后，老师应将有关教学知识点指出来;针对一些比较浅显的教学内容，应对学生的课外阅读进行指导，包括PLC功能模块的扩展、PLC的基础知识等。

经过以上处理，有关内容教学课时便由之前的5学时降低至2学时，如存储单元分配、PLC的定义等，针对编程方法、基本指令等，在利用4个学时来对其进行讲解过程中，应有效指导学生在实验课中亲自动手，并对有关常用的编程技巧和应用指令进行陆续由浅及深的介绍，对其他高级应用指令不断进行深入学习，促使学生在学习中进行实践，在实践中学习知识。为有效推动教学改革实践，促使PLC教学目的的实现，应确保不同练模块之间的有机衔接。

（四）对PLC教学方法进行丰富与改进

在PLC教学过程中，应对PLC教学方法进行丰富与改进，将多种教学方法融为一体，包括利用学习通线上视频讲解、学生讨论、直观演示、教师讲授等，以不同授课内容特点为主要依据，以选用适宜的授课方式。通过利用多媒体技术，以对动画视频、图片进行展示，通过板书来深入总结或者分析教学难点与重点，对重点知识，老师可以将其录制成短视频，将其放在学习通上，进而学生可以随时随地在线学习PLC课程。另外，老师也可以将有关的课外学习的微视频二维码、学习资料、作业习题答案等上传至线上，开展多种教学活动，以有效弥补课堂教学的不足。

（五）提高校企合作力度，教学应满足社会、企业的需求

因受多种因素的影响，和企业、社会的需求相比，高校PLC课程教学还存在一定的差距，针对当下企业与社会对电气人才的需求，高校老师对其的感受不够深入，一些老师在大学毕业后便直接成为老师，缺乏工程实践经验，导致PLC教学内容与企业、社会需求之间发生脱节现象。为能够为企业、社会培養所需的电气人才，老师应对PLC在生产过程中的运用现状进行深入了解，提高校企合作力度，为学生创造更多的企业实习机会，例如，通过与中联重科、中山联合光电等企业等进行校企合作，为学生提供在这些单位的实习机会，以促使学生掌握在实际生产中运用专业知识的方法与方向。

通过最近几年对PLC教学的改革实践可知，将培养工程实践能力作为立足点，对人才培养目标进行瞄准，以学生实际情况、课程特点作为主要依据，选用有效的PLC教学方法与教学模式，这样才可以有效提高教学质量，促使学生掌握更多的理论基础知识，提高学生的创新能力与实际动手能力。

参考文献：

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编辑 原琳娜