以工程能力为导向的《电气控制与PLC》教学改革实践

刘 炜

（湖南铁路科技职业技术学院，湖南 株洲 412006）

目前机电类专业课程构建通常采用模块化方案，这种基于学科的课程构建模式不利于培养学生的专业核心技能，尤其在专业技能训练方面，理论知识、实训项目、实训组织往往难以有机结合。学生在学校提供的计算机仿真、实验实训工作台等设备上训练时缺乏工程现场感体验，操作标准及学习积极性往往大打折扣，这无疑制约着学生职业能力的培养。

《电气控制与PLC》课程是机电一体化专业核心课程，以PLC 在产品制造、生产控制等自动化领域的应用为基础，理论性和实践性都很强。这门课程为学生今后从事机电设备控制、数控设备维护与维修提供了必要的基础知识和基本技能。在多年的教学实践中一直存在一个严重的问题，学生综合运用知识能力、编程能力不够，在课程设计、毕业设计环节以及实训中运用所学知识不够熟练，致使理论与实践严重脱节。分析其原因，一是该课程的教学中没有处理好理论知识和实践应用的关系，二是传统的课程体系、教学模式等制约了教学质量的提高。

如何提高学生的实践能力，培养出适应实际岗位需要的应用型人才，是教育教学工作面临的新课题。结合高职学院教学实际，以培养学生的工程能力为导向，对课程体系进行优化，对教学内容进行重构，对教学方法、教学手段大胆改革，在实践中探索课程的教学改革问题，从而促进应用型人才培养模式下课程教学质量的提高。

1 课程教学实施现状分析

1.1 教材工程应用体现不足

目前各高职学院使用的教材种类繁多，大多是强调课程内容系统性和完整性，也有部分基于项目式的教材，但项目的针对性不强，与工程应用联系不够紧密。大多数教材将教学分为基本指令和程序设计两大部分，其中指令部分缺乏工程实际应用背景，程序设计部分使用的指令及编程方法比较单一，部分实例内容跟不上主流的工程应用。总之，现行教材的主要不足是没有及时跟踪工业应用典型范例，且没有遵循教、学、做合一的原则，不能起到让学生在学中做、做中学，从而提高职业能力的效果。

1.2 实践教学缺乏工程体验感

实践教学是高职人才培养的重要环节，对培养学生的工程应用能力有着重要作用。现在绝大多数高职学院建成了以PLC 机房为代表的机电控制实训室，提供了不错的实训条件，但仍然存在实验内容单一、以模拟仿真的实验验证代替真实项目结果等较多问题。PLC 实训操作台为了简化操作，往往将PLC 的输入输出信号直接用开关和指示灯代替，学生仅能进行编程训练，对于实际的应用项目，无法做到联机调试，很难体验到工程实践带来的学习愉悦感。学生在这样的实践教学环境中很难有效对接工程实际去分析解决问题，实践教学效果打了折扣。

2 具体教学改革措施

2.1 优化课程体系，重构教学内容，采用活页式教材

根据课程的特点，结合机电类各专业的培养目标，重新编订教学大纲和授课计划，将指令学习与编程应用联系起来。通过自编活页式教材，将工程项目提炼成课程教学内容，保证教学内容贴近生产现场，产生现场体验感，增强学习兴趣。

以工程化思想为指导，对教学内容进行整合。以PLC 的应用领域划分活页式教材内容，设置相应的工程应用项目，从教学框架上按工程应用模块将PLC 指令的学习融合到相应的工程应用教学载体中，使得学生能够由浅入深、由易到难逐步掌握PLC 的指令应用。每一模块的教学紧紧围绕知识点展开，以学习目标和技能目标达成为准则，理论内容与实践内容紧密联系，让学生真正做到学以致用，有效提高学生的工程应用能力。

2.2 转变教学模式，改革教学方法

推行理实一体化教学模式，将授课地点从教室搬到实训室，运用项目式、案例式、任务驱动式等多样化的教学手段，着力提高教学效果。

2.2.1 转变教学模式，理论与实践融合

打破传统的“先理论课、后实验课”的僵硬模式，灵活处理理论教学和实践教学，以工程案例为载体，以项目式活页教材为指引，将枯燥的PLC 指令学习融入到项目学习实践中，使理论学习与实践操作相辅相成、紧密结合。比如在讲解基本逻辑指令内容时，安排三相异步电动机的基本控制电路安装与调试实验，让学生根据已有知识及技能储备，在会进行继电器接触器控制电路的安装与调试的基础上，将PLC 基本逻辑指令编写的程序下载到PLC 中，并通过真实的实训场景，完成PLC 输入输出的硬件接线，达到对三相异步电动机的基本控制。通过两种方式的对比，学生可以掌握PLC 基本逻辑指令的应用，同时能进一步理解PLC 电气控制方式的优势所在，产生学习的乐趣和成就感。

2.2.2 创新多种教学方法，提高教学效果

本门课程指令学习多、实践性强，学生普遍感觉难度较大，进入状态比较慢。为了调动学生的学习兴趣，可以针对不同教学内容，灵活选取教学方法和手段。在讲解指令时，主要采用启发式教学法，引导学生将指令功能与继电器接触器功能进行比较，使学生更易于理解，有效调动学习积极性和创造性。采用活页教材项目式教学实施，将实践任务以项目书的形式交给学生，学生以学习小组的方式分组完成。学习小组往往能够自行组织讨论，优化项目实施方案，完成PLC 程序设计及调试的各环节。这样的方式激发了学生对知识的求索欲望，锻炼了学生自主解决问题的实际操作能力，也培养了团队合作精神。比如以三相异步电动机星三角降压启动PLC 控制系统安装与调试为例，该项目要求学生完成三相异步电动机PLC 改造的程序设计，其中包含如何应用定时器指令和基本逻辑指令，如何进行硬件接线和联机调试，学生小组完成得很好。

2.3 充分开展技能竞赛活动，提高学生的实践应用能力

学院积极开展第二课堂活动，指导学生成立各种科技协会，教师应积极指导，鼓励学生参加各类科技竞赛活动，这些活动可以以更加贴近工程设计的项目为引领，综合应用各种指令，采取多种编程方式达到实践目的。这种提升式学习可有效提高学生知识运用能力和创新能力。比如，针对机电大类学生成立了智控协会，指导老师对学生进行了拓展PLC 指令学习，将触摸屏、工业机器人编程相关内容进行补充，以自动生产线的安装与调试作为平台，安装调试高仿真的生产线。因为融入了工程设计的几乎全部元素，学生积极性得到了极大提高，实现了课堂教学和科技实践的良好循环。在湖南省职业技能竞赛及全国机械职业教育教学指导委员会组织的竞赛中，从学院的科技协会中脱颖而出的选手多次取得赛项一等奖荣誉。

2.4 深入开展校企融合，校企双方师资共同参与教学

《电气控制与PLC》课程培养机电类高职学生核心职业技能，这对师资队伍提出了很高的要求，任课教师既要有准确简练的语言表达能力，能够对PLC 指令进行精准明了的讲解，又要有联系实际指导学生进行程序编写调试的实践能力。因此，课程团队建设水平直接关系到课程实施能否突出工程能力导向这个目标。学院积极开展与企业的合作，为加强校企双方的优势互补，开展“百名教师下现场、百名技师进课堂活动”，学校教师与企业技师相互借鉴，取长补短，在承担教学任务方面充分发挥各自长处。如学校教师与企业技师共同承担课程教学任务，学校教师充分发挥其理论讲授的专长，而企业技师则联系企业相关岗位的实际，着重实践教学指导，将岗位职业素养、大国工匠精神、工程化思想等元素融入到教学中。这种校企合作的双导师实践，改变了课程单调枯燥的缺点，给学生一个全新的学习体验，同时学院任课教师也通过与企业技师的交流，充分了解PLC 前沿技术以及在企业应用的状况，有利于及时更新知识，更好地进行课程资源的开发与建设。