程廣亮，李春峰，邢笑雪，王 桔，張海洋

（長春大學(xué) 電子信息工程學(xué)院，吉林 長春 130022）

0 引言

隨著“中國制造2050”“創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)”“人工智能”等新名詞新領(lǐng)域新技術(shù)的不斷涌現(xiàn)，社會(huì)對工科高校的要求也逐漸改變，學(xué)校的職能和發(fā)展方向也逐漸改變，很多高校也逐漸向應(yīng)用型大學(xué)轉(zhuǎn)變，“電氣控制與PLC應(yīng)用”這門課程是應(yīng)用型大學(xué)中一門顯著體現(xiàn)應(yīng)用能力培養(yǎng)的大學(xué)課程?！半姎饪刂婆cPLC應(yīng)用”是電氣工程及其自動(dòng)化、自動(dòng)化等專業(yè)的一門非常重要的專業(yè)必修課，課程本身實(shí)踐性很強(qiáng)，有利于培養(yǎng)工科大學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力，也是新工科建設(shè)中的一門重要的核心課程，在多年的課程建設(shè)實(shí)踐和探索中取得了很大的進(jìn)步[1-2]。

1 教學(xué)目標(biāo)的凝練

現(xiàn)代社會(huì)，PLC技術(shù)被越來越廣泛地應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。我們生活中常見的交通信號燈、音樂噴泉、高樓大廈的電梯、汽車行業(yè)的生產(chǎn)裝配流水線、各種禽畜宰殺的自動(dòng)流水線、各種工業(yè)控制用的機(jī)床電氣控制設(shè)備等都能看到PLC的身影，對于畢業(yè)后從事工控領(lǐng)域的大學(xué)生，如果學(xué)好PLC技術(shù)，就等于擁有了一塊邁入自動(dòng)化設(shè)備制造企業(yè)的敲門磚，同時(shí)也為將來的高薪和美好生活打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，同時(shí)對于培養(yǎng)創(chuàng)新型人才也是一種助力。

課程以培養(yǎng)工程能力強(qiáng)，富有創(chuàng)新精神，能夠?yàn)樯鐣?huì)發(fā)展和國家建設(shè)服務(wù)，具有自動(dòng)化工程領(lǐng)域較寬廣的專業(yè)基礎(chǔ)知識，能夠從事自動(dòng)化領(lǐng)域的研究、設(shè)計(jì)、開發(fā)、教育和管理等工作的人才目標(biāo)為己任。

正是在多年的課程建設(shè)中，逐漸明確了課程的定位及發(fā)展目標(biāo)，使課程發(fā)展方向更加明確，教師的教學(xué)目標(biāo)和學(xué)生的學(xué)習(xí)目標(biāo)更加清晰。

2 教學(xué)內(nèi)容的修正

課程主要包括電氣控制原理、可編程序控制器、電器控制裝置設(shè)計(jì)基礎(chǔ)等三大部分，電氣控制原理部分主要講三相異步電動(dòng)機(jī)的正停反、反接制動(dòng)、能耗制動(dòng)、星角降壓啟動(dòng)等典型電路的控制及常用低壓電器原理的介紹；可編程序控制器部分主要講解三菱公司的FX2N系列PLC的組成原理及其編程，同時(shí)利用4學(xué)時(shí)左右的時(shí)間，把西門子S7-200系列PLC與三菱FX2N系列PLC進(jìn)行了對比講解。最后講解把電氣與PLC兩部分知識綜合應(yīng)用的典型電氣控制裝置的設(shè)計(jì)方法及實(shí)例應(yīng)用。整個(gè)教學(xué)過程中雖然學(xué)時(shí)少，但通過本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠完成對于三菱PLC和西門子PLC的原理及應(yīng)用的全面掌握任務(wù)，以前的教學(xué)內(nèi)容是只講三菱PLC，現(xiàn)在逐漸向西門子PLC類型過度，很多習(xí)題及實(shí)驗(yàn)也都是西門子PLC方面的，教學(xué)內(nèi)容的改變和修正是結(jié)合畢業(yè)生的反饋和市場需求以及學(xué)校實(shí)驗(yàn)室設(shè)備的更新，將來如果能上S7-1500等新機(jī)型，那我們的教學(xué)內(nèi)容也要做相應(yīng)的改變。電氣部分也由原來比較笨重的電器逐漸向新型數(shù)字化電器過度，如時(shí)間繼電器、開關(guān)電器等，逐漸向數(shù)字化電器過度。

3 教學(xué)方式方法的改進(jìn)

隨著學(xué)校對教學(xué)工作的逐步重視以及任課教師多年的課堂教學(xué)積累，逐漸形成了完善的教學(xué)體系。從以前單純的課堂教學(xué)，向理論教學(xué)、實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐，線上線下等全方位、多角度的立體教學(xué)模式轉(zhuǎn)變。

首先，教學(xué)硬件設(shè)施不斷改進(jìn)。理論教學(xué)方面，教學(xué)設(shè)備上有多媒體教室、投影儀、電視機(jī)、實(shí)驗(yàn)演示硬件等多種設(shè)備；課堂教學(xué)軟件有三菱和西門子公司的編程及仿真軟件，能夠完成課堂上一些實(shí)例的現(xiàn)場演示，比如交通燈、電梯等的現(xiàn)場仿真編程演示。實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)教學(xué)方面，西門子S7-200，S7-300綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)12臺(tái)，可以一次承擔(dān)40人左右的現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)教學(xué)。另外還有多套PLC實(shí)訓(xùn)設(shè)備，如六層雙梯實(shí)訓(xùn)平臺(tái)及PLC伺服控制實(shí)訓(xùn)平臺(tái)等多種實(shí)訓(xùn)設(shè)備，能很好地為實(shí)訓(xùn)教學(xué)提供保障。

其次，教師教學(xué)手段和方式也不斷更新和改進(jìn)。我們主要采用多媒體教室上課的形式，教師講解、學(xué)生課堂討論、課后作業(yè)、現(xiàn)場測驗(yàn)等形式，課堂教學(xué)中講解編程環(huán)節(jié)時(shí)，教師現(xiàn)場利用仿真軟件和編程軟件實(shí)時(shí)演示理論教學(xué)中的編程及電氣控制實(shí)物動(dòng)畫案例，能夠生動(dòng)地仿真演示工業(yè)現(xiàn)場的實(shí)際控制過程，同時(shí)也增加了SPOC平臺(tái)的課程資源建設(shè)，教師可以通過SPOC平臺(tái)完成課堂簽到、作業(yè)批改、課堂測試、課后答疑等多項(xiàng)教學(xué)活動(dòng)，網(wǎng)上教學(xué)平臺(tái)的應(yīng)用大大拓寬了教學(xué)模式的改變，使學(xué)生課上課下都能很好地學(xué)習(xí)和鞏固所學(xué)到的知識，對于難點(diǎn)還可以課后翻看教學(xué)視頻，自學(xué)理解消化課堂上理解不了的知識。同時(shí)，在教學(xué)中，我們采用項(xiàng)目式教學(xué)、問題驅(qū)動(dòng)教學(xué)和結(jié)合示例教學(xué)相結(jié)合的方法，基本理論用PPT等多媒體手段傳統(tǒng)教學(xué)，案例及編程實(shí)例等教學(xué)采用項(xiàng)目式教學(xué)方法[3-4]。實(shí)驗(yàn)教學(xué)中我們采用任務(wù)式、項(xiàng)目式等多種教學(xué)方法混合式教學(xué)，教師提要求，提任務(wù)，發(fā)布項(xiàng)目，學(xué)生組成小組，分工協(xié)作，按要求完成實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目及任務(wù)，最后寫出實(shí)驗(yàn)報(bào)告。

最后，教師通過本門課程教學(xué)方式方法的提升，改進(jìn)了教學(xué)的同時(shí)，也提升了自身的業(yè)務(wù)水平。 尤其在實(shí)踐教學(xué)及各種課程相關(guān)競賽環(huán)節(jié)中，通過一個(gè)個(gè)任務(wù)的完成，一項(xiàng)一項(xiàng)競賽項(xiàng)目的實(shí)現(xiàn)，使學(xué)生不僅學(xué)到了知識，還嘗到了設(shè)計(jì)出一種新裝置且自己親手實(shí)現(xiàn)的那種成功的喜悅。這樣使學(xué)習(xí)不再枯燥乏味，而是變成了實(shí)現(xiàn)某種目標(biāo)的動(dòng)力。

4 考核手段及方式的改進(jìn)

以前課程考核主要是理論靠期末考試，實(shí)驗(yàn)靠實(shí)驗(yàn)報(bào)告、出勤、實(shí)際操作情況等綜合考核，實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)靠實(shí)訓(xùn)實(shí)際操作情況及項(xiàng)目和報(bào)告完成結(jié)果來考核。課程本身考核包括平時(shí)成績、實(shí)驗(yàn)成績、期末考試三部分，各部分比例分別為20%，10%，70%。

現(xiàn)在課程考核方式改革，這個(gè)課程包括平時(shí)成績、平時(shí)測驗(yàn)1、平時(shí)測驗(yàn)2、實(shí)驗(yàn)成績、期中考試、期末考試6部分，對應(yīng)比例為15%，5%，5%，10%，15%，50%。

通過考核手段和方式的改革，改善了學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)，使大部分學(xué)生在平時(shí)就能注意聽講、學(xué)習(xí)、實(shí)驗(yàn)，為切實(shí)達(dá)到課程目標(biāo)提供了保障。

5 教學(xué)效果的提高

課程能夠使學(xué)生掌握全面的電氣與PLC控制技術(shù)，鍛煉學(xué)生PLC編程及電氣電路設(shè)計(jì)能力，進(jìn)而培養(yǎng)了一批未來能從事自動(dòng)化控制行業(yè)的高端設(shè)計(jì)人才。學(xué)生通過課程學(xué)習(xí)，一方面可以使學(xué)生能夠完成關(guān)于PLC方面的畢業(yè)設(shè)計(jì)，一方面也使有些同學(xué)找到了大學(xué)學(xué)習(xí)的方向，使一些學(xué)生對于工控PLC領(lǐng)域的工作提高了興趣，為將來畢業(yè)找工作提供了很大的幫助，每年大四學(xué)生畢業(yè)找工作，都有一批學(xué)生從事PLC行業(yè)的設(shè)備維護(hù)及產(chǎn)品研發(fā)，每年都有一批學(xué)生反饋畢業(yè)后學(xué)到的PLC新知識新技術(shù)，一門課程也承載了好多學(xué)生畢業(yè)找工作的任務(wù)。

6 遺憾和不足

本課程所講授的PLC技術(shù)主要以s7-200和FX2N系里PLC為基礎(chǔ)，S7-300和S7-400，S7-1200和S7-1500方面的知識講解的太少，一方面實(shí)驗(yàn)室硬件資源有限，一方面課程總體學(xué)時(shí)有限，一方面講太難太多對于少部分學(xué)生還可以，但對于大部分學(xué)生來說，理解起來還是比較困難的。好在有學(xué)習(xí)愿望的同學(xué)可以通過參加各種PLC大賽，參加各種PLC培訓(xùn)來彌補(bǔ)課程的不足。

7 結(jié)語

本文主要介紹了“電氣控制與PLC應(yīng)用”課程的建設(shè)過程中在教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)手段、考核手段、教學(xué)效果等方面所做出的改革和探索，提出了一些教學(xué)方面的經(jīng)驗(yàn)和方法的改進(jìn)措施，也闡述了一些課程教學(xué)中的不足和遺憾，可以作為相同或相關(guān)課程的教學(xué)交流與探討。