[摘 要] 文章主要針對(duì)《可編程控制器》課程教學(xué)環(huán)節(jié)中存在的問(wèn)題與教學(xué)方法進(jìn)行剖析，提出改善可編程控制器課程教學(xué)效果的一種項(xiàng)目式教學(xué)方法，具有一定的指導(dǎo)意義。

[關(guān)鍵詞] 可編程控制器；課程教學(xué)；項(xiàng)目式教學(xué)

[作者簡(jiǎn)介] 馬壯，唐山學(xué)院信息工程系講師，研究方向：自動(dòng)控制系統(tǒng)與自動(dòng)化技術(shù)，河北 唐山，063000

[中圖分類號(hào)] G642 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 100-7723（2013）01-0079-0003

《可編程控制器》課程是電氣工程及其自動(dòng)化、機(jī)電一體化等相關(guān)專業(yè)的骨干課程之一，在工業(yè)自動(dòng)化中起著舉足輕重的作用， 在國(guó)內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于機(jī)械、冶金、石油、化工、輕工、紡織、電力、電子、食品、交通等行業(yè)。實(shí)踐證明， 80%以上的工業(yè)控制可以使用可編程控制器（以下簡(jiǎn)稱PLC）來(lái)完成。PLC是自動(dòng)化專業(yè)學(xué)生必須熟練掌握的一種自動(dòng)控制技術(shù)， 進(jìn)行PLC實(shí)踐教學(xué)是自動(dòng)化專業(yè)培養(yǎng)學(xué)生工程實(shí)踐能力不可缺少的重要部分，有利于應(yīng)用型創(chuàng)新人才培養(yǎng)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)[1]。

本課程實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)在課程教學(xué)中尤為重要，可編程控制器課程的前期課程為《電氣控制》，它們之間的銜接關(guān)系緊密。因此，掌握電氣控制知識(shí)點(diǎn)與可編程控制器知識(shí)點(diǎn)的融合，采用有效的教學(xué)手段，可以顯著提高學(xué)生的綜合分析與設(shè)計(jì)能力，以及實(shí)踐動(dòng)手能力，使學(xué)生系統(tǒng)全面理解系統(tǒng)設(shè)計(jì)的目的和意義，采用可行的手段與方法。

一、《可編程控制器》課程教學(xué)存在的問(wèn)題剖析

目前PLC教學(xué)是應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)中一門較為重要的課程，其課內(nèi)、外教學(xué)學(xué)時(shí)為64學(xué)時(shí)，還有一周到兩周的課程設(shè)計(jì)學(xué)時(shí)，總共100學(xué)時(shí)左右。筆者在多年的PLC課程教學(xué)中發(fā)現(xiàn)存在如下現(xiàn)象與問(wèn)題：

1. 理論與實(shí)踐聯(lián)系不夠緊密。因教師的經(jīng)驗(yàn)與個(gè)人理解不同，缺乏對(duì)生產(chǎn)實(shí)際情況的了解，教學(xué)過(guò)程中，片面強(qiáng)調(diào)理論教學(xué)，使學(xué)生在一定程度上對(duì)PLC應(yīng)用情況的理解不夠透徹。

2. 缺乏系統(tǒng)講解，與前期課程《電氣控制》知識(shí)點(diǎn)脫離。因?yàn)闉榱藢⒄n程系統(tǒng)化，把兩門課程分開來(lái)講，而且不同教師的教學(xué)側(cè)重點(diǎn)有所不同，導(dǎo)致兩門課程間的知識(shí)點(diǎn)不能很好地融合。因此，不少學(xué)生錯(cuò)誤地認(rèn)為電氣控制是電氣控制，PLC是PLC，這是在教學(xué)上的誤導(dǎo)。

3. 課內(nèi)外學(xué)時(shí)不盡合理。在教學(xué)大綱上安排的理論與實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)中，實(shí)驗(yàn)教學(xué)學(xué)時(shí)不應(yīng)少于課程總學(xué)時(shí)的10%。該課程性質(zhì)為實(shí)踐性強(qiáng)的專業(yè)課，應(yīng)多加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)學(xué)時(shí)。

4. 實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)單一，綜合性實(shí)驗(yàn)的項(xiàng)目較少。實(shí)驗(yàn)教學(xué)往往是實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書的幾個(gè)典型實(shí)驗(yàn)，綜合性不強(qiáng)，與實(shí)際工程有較大的差別。

5. 教學(xué)內(nèi)容不適合新教學(xué)形式，缺乏與生產(chǎn)實(shí)際相結(jié)合的教學(xué)內(nèi)容[2]。工業(yè)發(fā)展的形式，生產(chǎn)工藝和生產(chǎn)要求都在發(fā)生變化，所以教學(xué)內(nèi)容也應(yīng)不斷更新。

6. 傳統(tǒng)教學(xué)方法不適合新教學(xué)形式，缺乏新的教學(xué)手段。多媒體作為一種較好教學(xué)手段，但其內(nèi)容講解與形式上，缺乏新意，將教學(xué)內(nèi)容放在PPT上，只是簡(jiǎn)單的翻頁(yè)。

二、提高PLC教學(xué)效果的措施

PLC課程的教學(xué)體系主要分為電氣控制基礎(chǔ)（主要介紹低壓電器控制、繼電器控制系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)）；PLC原理與編程（編程元件、指令系統(tǒng)、PLC編程技術(shù)）；網(wǎng)絡(luò)與軟件組態(tài)（控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、網(wǎng)絡(luò)與通信、組態(tài)技術(shù)）三個(gè)方面[3]。針對(duì)PLC主要教學(xué)內(nèi)容、方式和方法中存在的問(wèn)題，可以采取以下一些措施，來(lái)改善教學(xué)效果。

1. 加強(qiáng)教師的實(shí)踐能力培訓(xùn)，參與PLC相關(guān)的生產(chǎn)實(shí)踐環(huán)節(jié)的維護(hù)、設(shè)計(jì)與調(diào)試工作，逐步積累教學(xué)素材，為“零距離上崗”提供必備的基本的條件[1]。

2. 電氣控制與PLC兩門課程有機(jī)融合，系統(tǒng)化講解兩者之間的聯(lián)系與區(qū)別。從本質(zhì)上讓學(xué)生理解PLC作為電氣控制核心控制器在電氣控制系統(tǒng)之中的作用。

3. 教學(xué)大綱與課內(nèi)外學(xué)時(shí)分配應(yīng)側(cè)重于實(shí)踐環(huán)節(jié)。因其實(shí)踐性與專業(yè)性均較強(qiáng)，固加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)比例，鼓勵(lì)增加綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，提高學(xué)生綜合設(shè)計(jì)與分析能力。

4. 教學(xué)形式與方法側(cè)重于實(shí)際工程項(xiàng)目，使本專業(yè)學(xué)生感興趣，并可與課程后期的課程設(shè)計(jì)結(jié)合起來(lái)，逐步推進(jìn)教學(xué)進(jìn)度與課程設(shè)計(jì)進(jìn)度的統(tǒng)一，達(dá)到最佳的教學(xué)效果。

5. 聘請(qǐng)企業(yè)電氣工程師在課后安排專題講座，使學(xué)生零距離了解PLC應(yīng)用與工程實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程，讓學(xué)生到企業(yè)進(jìn)行實(shí)際參觀，并增加討論交流環(huán)節(jié)，使學(xué)生從工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)了解PLC的應(yīng)用情況。

6. 加強(qiáng)課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)建設(shè)?？删幊炭刂破髡n程是一門理論性和實(shí)踐性極強(qiáng)的專業(yè)課程， 為此系部應(yīng)加強(qiáng)課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)的建設(shè)。教師團(tuán)隊(duì)之間的交流可豐富課程的教學(xué)內(nèi)容， 促進(jìn)教學(xué)改革， 提高了教學(xué)質(zhì)量。

三、項(xiàng)目式教學(xué)的研究與探索

（一）項(xiàng)目式教學(xué)的概念與步驟

所謂項(xiàng)目式教學(xué)就是指在教學(xué)過(guò)程中，以生產(chǎn)實(shí)際工程項(xiàng)目為背景，采用PLC為控制器通過(guò)系統(tǒng)電氣設(shè)計(jì)、PLC編程、組態(tài)設(shè)計(jì)以及系統(tǒng)調(diào)試，完成工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)指標(biāo)要求的整個(gè)過(guò)程。項(xiàng)目式教學(xué)方法考慮到了系統(tǒng)的綜合應(yīng)用性，盡量減小教學(xué)環(huán)節(jié)與實(shí)際工程間的差距。

項(xiàng)目式教學(xué)方法因與教學(xué)同步銜接，一般需要以下幾個(gè)步驟[4]：

第一步：教師提前給出具體項(xiàng)目的名稱、控制要求以及系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)；

第二步：讓學(xué)生以小組的方式，查找相關(guān)技術(shù)資料和相關(guān)文獻(xiàn)，在教師的指導(dǎo)和啟發(fā)下共同完成系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的確定；

第三步：繪制電氣系統(tǒng)外部接線圖、I/O點(diǎn)的分配，并隨著教學(xué)進(jìn)度的展開逐步完成系統(tǒng)PLC梯形圖的設(shè)計(jì)與調(diào)試工作，培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力；

第四步：根據(jù)生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)要求，完成通訊以及組態(tài)軟件的設(shè)計(jì)，并完成系統(tǒng)整體調(diào)試工作；

最后，采用靈活的考核方式進(jìn)行設(shè)計(jì)成果的評(píng)估[5]，并以課程設(shè)計(jì)方式完成說(shuō)明書的撰寫，并經(jīng)過(guò)教師實(shí)際驗(yàn)收。

（二）項(xiàng)目式教學(xué)方法的實(shí)際案例

工程概況：以耐火材料壓磚機(jī)為控制對(duì)象，控制要求為：

1. 將采用氣動(dòng)控制方式實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的手動(dòng)/自動(dòng)兩種控制方式；

2. 將用計(jì)算機(jī)組態(tài)監(jiān)控軟件與PLC相結(jié)合實(shí)現(xiàn)打磚的各項(xiàng)過(guò)程參數(shù)的設(shè)置與過(guò)程的監(jiān)控；

3. 打磚的尺寸精度控制在±1mm。

壓磚機(jī)系統(tǒng)圖1所示。圖中 ①摩擦輪；②摩擦盤所帶的沖頭；③模板部分結(jié)構(gòu)；④支撐結(jié)構(gòu)；⑤出模機(jī)構(gòu)。

系統(tǒng)工作周期為：首先選定好模板樣式，固定好后，將稱量完好的粉末狀原料送入模內(nèi)；其次，操作人員利用傳動(dòng)機(jī)構(gòu)控制摩擦盤正轉(zhuǎn)，機(jī)構(gòu)②