王曉燕

(蘭州城市學院培黎機械工程學院，甘肅 蘭州730070)

0 引言

電氣控制與PLC技術(shù)課程作為電氣工程、機械設計制造及其自動化、機器人、工業(yè)自動化等專業(yè)必修基礎課程，在學生知識體系的培養(yǎng)中十分重要[1-3]。然而，因概念繁雜、注重動手實踐等特點，學生學習積極性普遍不高，導致教學效果和學生實踐能力培養(yǎng)極不理想。為了使學生能夠更好地掌握課程的基礎理論，并能將其應用于分析復雜模型，進而提高學生綜合應用所學知識解決工程實際問題的能力。國內(nèi)多所院校在理論教學基礎上陸續(xù)開展了相應的課程設計及綜合訓練環(huán)節(jié)，進而形成從理論教學、課程實驗到實踐應用的一線化教學體系，使學生能夠?qū)⑺鶎W應用于工程實踐，從而提升其學習興趣、培養(yǎng)解決復雜系統(tǒng)工程的能力[4-5]。然而，經(jīng)過多年教學實踐呈現(xiàn)出一系列突出問題，如各環(huán)節(jié)相對割裂、知識點覆蓋范圍窄、時間短任務重、學生實踐興趣不濃等，亟待改善。

近年來，已有許多關(guān)于電氣控制與PLC技術(shù)綜合實訓環(huán)節(jié)的改革與探索，取得了較好的教學效果和一系列改革實踐經(jīng)驗。例如，利用虛擬仿真手段讓抽象難懂的電氣控制原理圖“動起來”，將系統(tǒng)的電氣控制過程以及各電器元件的電氣響應動態(tài)展示，進而實現(xiàn)現(xiàn)代教學工具和傳統(tǒng)工程實踐相融合，使學生能夠形象生動理解其電氣過程[6]；依據(jù)不同學生知識結(jié)構(gòu)和興趣愛好不同，采取設計內(nèi)容多層次、覆蓋領(lǐng)域多方面梯度設計的選題思路，由理論驗證逐漸向工程實踐過渡，同時采取多種實現(xiàn)方案聯(lián)合施行[7]；將理論課堂、實驗教學與實驗平臺充分融合，構(gòu)建理實結(jié)合立體化教學實踐體系[8]。

文章針對以往的課程實踐環(huán)節(jié)中存在的問題，綜合各兄弟院校機械設計制造及其自動化相關(guān)專業(yè)工程實踐探索經(jīng)驗，進行了系列改革與實踐。

1 電氣控制與PLC技術(shù)課程設計教學改革總體思路

如圖1所示，以學生實踐能力培養(yǎng)為導向，構(gòu)建“三層次、四結(jié)合、一能力”的實踐教學體系結(jié)構(gòu)。實踐訓練貫穿三個層次，訓練體系涵蓋四個結(jié)合，在教學效果突出一個能力。具體為，將電氣控制類課程理論知識、課內(nèi)實驗、綜合訓練等相結(jié)合實現(xiàn)課程群內(nèi)循環(huán)統(tǒng)一；以低壓電器特性及應用、經(jīng)典電氣控制系統(tǒng)、電氣控制線路設計、PLC編程控制，將專業(yè)電類課程群相互結(jié)合構(gòu)成統(tǒng)一體系；以機械制造過程電氣控制為核心，將專業(yè)特色和學科方向融入綜合訓練，打造教學科研相融合平臺；協(xié)同學生實踐能力差異，設計分層次梯度訓練任務方案，讓每個學生融入訓練過程，進而提高動手實踐能力，達到工程訓練的目的。

圖1 電氣控制與PLC技術(shù)課程設計體系方案

2 電氣控制與PLC技術(shù)課程設計實踐體系構(gòu)建

一般一門綜合訓練的時間為3周，在這么短的時間要學生設計一個完備的電氣控制系統(tǒng)極為困難，首先通過電氣類理論教學、課內(nèi)實驗、課程設計內(nèi)容的有機整合，形成以電氣過程控制為處理對象的課程群內(nèi)部相關(guān)聯(lián)。同時，按照電氣特性、工作機理、控制應用的各個過程，將機械設計制造及其自動化專業(yè)各門電類實踐課程構(gòu)成一個有機體系，進而構(gòu)建理論教學—實驗教學—課程設計—科技實踐—畢業(yè)設計各個環(huán)節(jié)可延續(xù)的教學模式，如圖2為典型的基于PLC的C650臥式車床的改造系統(tǒng)設計。

圖2 基于PLC的C650臥式車床的改造設計

3 課程設計覆蓋知識體系構(gòu)建

電氣控制與PLC技術(shù)課程設計開設在第三學年的下學期，專業(yè)陸續(xù)開設了電路、電工技術(shù)、微機原理、嵌入式系統(tǒng)、機電傳動與控制等一系列專業(yè)基礎電類課程，也完成了電子技術(shù)等綜合實踐訓練，具備了電路、機械和控制基本認知，本課程設計覆蓋知識體系構(gòu)建核心是體現(xiàn)出三者融合。同時，充分考慮學生實踐能力存在明顯差距的實際，將覆蓋知識體系進行層次梯度劃分，使得每個學生結(jié)合自身實踐能力和興趣特點均能融入訓練之中?；谏鲜隹剂浚Y(jié)合專業(yè)特色與定位構(gòu)造知識體系由電器特性與PLC控制、機械過程與電氣控制相協(xié)同兩部分組成。

4 緊扣信息技術(shù)趨勢，注重科教融合

電氣控制與PLC技術(shù)是將繼電器技術(shù)、計算機控制、可編程器件、現(xiàn)代通信技術(shù)融于一體的綜合性實踐課程。該課程具有多專業(yè)領(lǐng)域交叉、工程實踐性強、知識體系更新快等特點，特別是隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展對課程的體系架構(gòu)提出更高的要求，相對應的綜合實訓環(huán)節(jié)也應適當進行充實前沿理論、行業(yè)發(fā)展趨勢，并注入本學科最新動態(tài)。積極將教師團隊的最新科研成果和專業(yè)代表性的競賽題目融入實踐教學，使訓練內(nèi)容始終具有先進性、時代性和普適性。訓練過程中采取導師制團隊指導，并以組為單位考核，鼓勵學生相互交流與協(xié)作。夯實訓練實踐環(huán)節(jié)，突出實踐能力培養(yǎng)，最終達到鞏固理論知識、開闊專業(yè)視野，拔高實踐層次，以實現(xiàn)學生電氣控制領(lǐng)域從業(yè)技能提升。以科研創(chuàng)新訓練為著手點，積極鼓勵學生參與指導教師科研項目，通過了解項目背景、意義、科學價值等，培養(yǎng)科研創(chuàng)新思維。通過搭建科研實驗系統(tǒng)、設計科研實驗內(nèi)容、采集實驗數(shù)據(jù)、整理實驗結(jié)果、撰寫學術(shù)論文等過程了解科研探索途徑。參加學術(shù)會議、聆聽學術(shù)報告等追蹤行業(yè)研究前沿熱點，感受科研魅力，提升科研興趣，融入專業(yè)科研世界。

5 以學科競賽為契機，注重賽教融合

為進一步提高學生對課程設計的興趣，以專業(yè)學科競賽為抓手，鼓勵學生積極參與科技競賽活動，特別是圍繞“互聯(lián)網(wǎng)+”大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽和中國智能制造大賽課程關(guān)聯(lián)度高的競賽選題，為課程注入時代前沿活力。同時，對于課程設計過程中具有創(chuàng)新意識的作品，通過導師制積極引導使其更好完善去參加“挑戰(zhàn)杯”全國大學生課外學術(shù)科技作品競賽，進一步提高學生課程設計成就感和激發(fā)其實踐動手積極性。持續(xù)堅持賽教融合改革，學生的學習興趣明顯增加，實踐能力也得到了明顯提升。

6 結(jié)語

文章以學生實踐能力培養(yǎng)目標為切入點，實現(xiàn)理論知識、課內(nèi)實驗、課程設計以及專業(yè)其他實踐環(huán)節(jié)緊密結(jié)合，將專業(yè)特色、實踐體系、學科競賽、遞進式平臺等多方面與電氣控制與PLC技術(shù)課程設計實踐深化結(jié)合，打造了“三層次、四結(jié)合、一能力”的實踐教學體系。教學實踐表明該系列改革，有利于提高學生的實踐興趣，進一步提升其解決復雜工程問題能力，符合提升機械設計制造及其自動化專業(yè)應用型人才培養(yǎng)需要。