摘要：在對(duì)“電氣控制及PLC”課程教學(xué)現(xiàn)狀進(jìn)行分析后，提出了該課程的教學(xué)改革思路，包括教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的改革。教學(xué)改革中通過引入企業(yè)項(xiàng)目案例即社會(huì)上主流的倍福PLC控制來擴(kuò)充教學(xué)內(nèi)容，同時(shí)，采用比較式教學(xué)與探索式教學(xué)相結(jié)合的方式積極引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)，提升解決復(fù)雜PLC設(shè)計(jì)問題的能力。

關(guān)鍵詞：教學(xué)改革；電氣控制及PLC；案例分析

“電氣控制及PLC”課程內(nèi)容全面，理論聯(lián)系實(shí)際，涉及的知識(shí)面廣，材料量大。由于課程內(nèi)容復(fù)雜，學(xué)習(xí)難度大，學(xué)生和教師都覺得教學(xué)難度很大。面對(duì)這樣的情況，堅(jiān)持傳統(tǒng)的“課堂講授（包括啟發(fā)式、研討式教學(xué)模式）+驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)”的方法解決不了問題［15］。必須更新觀念，建立一套包括理論講授、企業(yè)實(shí)際項(xiàng)目案例教學(xué)、實(shí)踐教學(xué)在內(nèi)的全方位的新穎課程教學(xué)系統(tǒng)，既能充分調(diào)動(dòng)教授和學(xué)生的熱情，又能利用各種教學(xué)方法和工具，全面提高課程教學(xué)質(zhì)量。

項(xiàng)目根據(jù)“電氣控制及PLC”課程的特點(diǎn)和實(shí)踐要求，從三個(gè)方面來研究高水平應(yīng)用型大學(xué)建設(shè)背景下的教學(xué)改革，即教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、實(shí)踐教學(xué)改革，這三者在教學(xué)過程中是相輔相成的，缺一不可。同時(shí)，這三個(gè)方面的改革可以提高教學(xué)效果，使課程更容易學(xué)習(xí)、理解和應(yīng)用。

1“電氣控制及PLC”課程教學(xué)現(xiàn)狀

目前，隨著不斷提高的教學(xué)要求與課時(shí)的普遍壓縮，電氣控制理論與實(shí)踐以及PLC教學(xué)的實(shí)施，必須迫切解決以下幾個(gè)方面的問題：“灌輸式”和“填鴨式”的課堂教學(xué)難以提高學(xué)習(xí)興趣；理論教學(xué)環(huán)節(jié)與實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)嚴(yán)重脫節(jié)。接下來詳細(xì)闡述該課程在教學(xué)實(shí)施過程存在的主要問題。

1.1“灌輸式”和“填鴨式”的課堂教學(xué)難以提高學(xué)習(xí)興趣

目前，“電氣控制及PLC”課程的多媒體教學(xué)在一定程度上提高了教學(xué)效率，但這種教學(xué)模式仍然受到傳統(tǒng)的“填鴨式”和“灌輸式”教學(xué)方法的影響，還是以教師對(duì)知識(shí)的灌輸為主，比較單一，不能成功地激起學(xué)生的興趣。學(xué)生在課堂上的學(xué)習(xí)比較被動(dòng)，只是機(jī)械式地摘抄相應(yīng)的筆記，課堂上缺少啟發(fā)、思考和互動(dòng)環(huán)節(jié)。而且由于教學(xué)內(nèi)容較多，教師的講解速度過快，導(dǎo)致學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的掌握流于表面，難以深入。

1.2實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)置不合理，缺乏利用理論知識(shí)解決實(shí)際問題的能力

傳統(tǒng)的實(shí)踐教學(xué)主要是對(duì)理論信息的驗(yàn)證，學(xué)生利用實(shí)驗(yàn)裝置或?qū)嶒?yàn)設(shè)備做了很多年，但最終的實(shí)驗(yàn)效果并沒有達(dá)到課程標(biāo)準(zhǔn)的要求。一些學(xué)校在實(shí)踐教學(xué)方面也成效甚微，但畢竟同學(xué)們對(duì)“電氣控制及PLC”的學(xué)習(xí)往往缺乏工程實(shí)踐知識(shí)，缺乏對(duì)實(shí)際系統(tǒng)的感性認(rèn)識(shí)，還是不能夠通過工程實(shí)踐的方式來進(jìn)行理解。這就無法實(shí)現(xiàn)課程本身的目標(biāo)，即培養(yǎng)學(xué)生的廣泛應(yīng)用能力，而且要激發(fā)學(xué)生的興趣也是一個(gè)挑戰(zhàn)，這造成學(xué)生對(duì)于實(shí)踐環(huán)節(jié)的認(rèn)識(shí)和重視度不高，動(dòng)手能力不強(qiáng)，從而不能很好地利用理論知識(shí)解決實(shí)際問題的能力。

2“電氣控制及PLC”課程教學(xué)改革思路

2.1教學(xué)內(nèi)容改革

“電氣控制及PLC”課程是理論性強(qiáng)、實(shí)踐性強(qiáng)、概念深的課程，學(xué)生普遍反映難學(xué)。在授課過程中將“電氣控制及PLC”內(nèi)容系統(tǒng)化、模塊化、最優(yōu)化，以解決課時(shí)少、內(nèi)容多的矛盾及理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)間間隔長的問題。在教學(xué)的過程中應(yīng)該增加理論教學(xué)學(xué)時(shí)，增添真實(shí)案例再結(jié)合理論教學(xué)知識(shí)，實(shí)現(xiàn)理論教學(xué)與項(xiàng)目案例結(jié)合的教學(xué)模式，讓學(xué)生對(duì)“電氣控制及PLC”課程有真實(shí)感性認(rèn)識(shí)，同時(shí)，理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)間間隔長，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)的時(shí)候，學(xué)生幾乎已經(jīng)忘記理論教學(xué)的知識(shí)點(diǎn)，不能很好地實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)踐相結(jié)合的特點(diǎn)，應(yīng)該在學(xué)習(xí)完某個(gè)重要的理論教學(xué)知識(shí)點(diǎn)時(shí)就對(duì)該知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，這樣能夠很好地鞏固理論教學(xué)知識(shí)，真正地實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)踐相結(jié)合的特點(diǎn)。

實(shí)例如下所示：

2.1.1（結(jié)構(gòu)圖）設(shè)計(jì)和描述

本軟件的主要功能是實(shí)現(xiàn)對(duì)十六臺(tái)單元機(jī)的自動(dòng)編織操作，包括撥叉旋轉(zhuǎn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)動(dòng)作、撥叉水平電機(jī)的移動(dòng)動(dòng)作、撥叉垂直電機(jī)的上下移動(dòng)動(dòng)作、錯(cuò)層電機(jī)動(dòng)作、壓底和壓頂電機(jī)動(dòng)作等操作。其中具體的總體結(jié)構(gòu)圖如下圖所示。

2.1.2撥叉旋轉(zhuǎn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)功能流程圖和詳細(xì)流程描述

撥叉旋轉(zhuǎn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)功能包括撥叉垂直到水平和撥叉水平到垂直兩個(gè)操作。假設(shè)錯(cuò)層電機(jī)的行程沒有到達(dá)指定位置，錯(cuò)層電機(jī)繼續(xù)動(dòng)作，到達(dá)指定位置撥叉旋轉(zhuǎn)電機(jī)從垂直狀態(tài)到水平狀態(tài)，如果沒有旋轉(zhuǎn)到位，旋轉(zhuǎn)電機(jī)繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，如果旋轉(zhuǎn)到位，撥叉水平電機(jī)向外推出到極限位置；撥叉的旋轉(zhuǎn)電機(jī)從水平到垂直的動(dòng)作是建立在撥叉水平電機(jī)動(dòng)作使機(jī)構(gòu)完全退回到初始位置的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，同時(shí)假設(shè)旋轉(zhuǎn)電機(jī)從水平到垂直的動(dòng)作沒有到達(dá)指定位置則繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，如果到達(dá)指定位置撥叉垂直電機(jī)動(dòng)作。

2.1.3撥叉水平電機(jī)的移動(dòng)功能流程圖和詳細(xì)流程描述

撥叉水平電機(jī)的移動(dòng)功能包括撥叉運(yùn)動(dòng)使機(jī)構(gòu)外移到極限位置和撥叉運(yùn)動(dòng)使機(jī)構(gòu)退回到初始到位置兩個(gè)操作。假設(shè)撥叉垂直到水平的動(dòng)作完成到達(dá)指定位置，撥叉水平電機(jī)動(dòng)作使機(jī)構(gòu)外移到極限位置，如果沒有到達(dá)極限位置，計(jì)算行程繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，如果到達(dá)指定位置，則進(jìn)行人工穿紗。人工穿紗完以后撥叉水平電機(jī)運(yùn)動(dòng)使機(jī)構(gòu)退回到初始位置，如果沒有退回到初始位置，計(jì)算行程繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，退回到了指定位置，撥叉旋轉(zhuǎn)電機(jī)動(dòng)作，使撥叉從水平到垂直動(dòng)作。

2.1.4撥叉垂直電機(jī)動(dòng)作的功能流程圖和詳細(xì)流程描述

撥叉垂直電機(jī)的動(dòng)作包括撥叉向上/下運(yùn)動(dòng)。假設(shè)撥叉從水平到垂直的動(dòng)作完成到達(dá)指定位置，撥叉向上/下運(yùn)動(dòng)，動(dòng)作沒有到達(dá)指定位置，計(jì)算行程繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，到達(dá)指定位置芯模驅(qū)動(dòng)電機(jī)動(dòng)作，動(dòng)作沒有到達(dá)指定位置，計(jì)算行程繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，到達(dá)指定位置需要判斷撥叉垂直電機(jī)是否到達(dá)上/下極限，如果到達(dá)極限，錯(cuò)層電機(jī)開始動(dòng)作，如果沒有到達(dá)極限，撥叉從垂直到水平運(yùn)動(dòng)。

2.1.5錯(cuò)層電機(jī)動(dòng)作的功能流程圖和詳細(xì)流程描述

確認(rèn)完成起始狀態(tài)后錯(cuò)層電機(jī)動(dòng)作，或者是撥叉垂直電機(jī)到達(dá)上/下限位錯(cuò)層電機(jī)動(dòng)作，同時(shí)錯(cuò)層電機(jī)沒有到達(dá)指定位置，計(jì)算行程繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，到達(dá)指定位置，撥叉垂直到水平運(yùn)動(dòng)。

2.1.6壓底或壓頂電機(jī)動(dòng)作功能流程圖和詳細(xì)流程描述

假設(shè)撥叉垂直電機(jī)（向上/下運(yùn)動(dòng)）沒有到達(dá)指定位置，計(jì)算行程繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，到達(dá)指定位置，芯模驅(qū)動(dòng)電機(jī)動(dòng)作，動(dòng)作沒有到達(dá)指定位置，計(jì)算行程繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，到達(dá)指定位置，判斷撥叉垂直垂直電機(jī)是否到達(dá)上/下限位。

2.1.7手動(dòng)調(diào)試功能流程圖和詳細(xì)流程描述

（1）點(diǎn)擊進(jìn)入調(diào)試界面按鈕，進(jìn)入調(diào)試狀態(tài)。

（2）界面左下角顯示所有電機(jī)的實(shí)時(shí)位置。

（3）界面右上角可以選擇調(diào)試的單元機(jī)編號(hào)，且可以選擇自動(dòng)運(yùn)行的單元機(jī)編號(hào)。

（4）點(diǎn)擊手動(dòng)按鈕，進(jìn)入手動(dòng)調(diào)試狀態(tài)，點(diǎn)擊調(diào)試電機(jī)位置、文本框輸入位置，點(diǎn)擊調(diào)試電機(jī)速度、文本框輸入速度，點(diǎn)擊文本框后面對(duì)應(yīng)的按鈕電機(jī)開始執(zhí)行。

（5）點(diǎn)擊點(diǎn)動(dòng)按鈕，進(jìn)入點(diǎn)動(dòng)調(diào)試狀態(tài)，點(diǎn)擊調(diào)試電機(jī)按鈕控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。

2.1.8錯(cuò)誤處理功能流程圖和詳細(xì)流程描述

（1）當(dāng)伺服電機(jī)報(bào)錯(cuò)時(shí)，錯(cuò)誤處理文本框顯示伺服軸報(bào)錯(cuò)，點(diǎn)擊查看錯(cuò)誤代碼按鈕查看報(bào)錯(cuò)代碼，解決錯(cuò)誤后點(diǎn)擊清錯(cuò)按鈕，使伺服驅(qū)動(dòng)器清錯(cuò)。

（2）當(dāng)遇到未知錯(cuò)誤且無法解決的時(shí)候，可以點(diǎn)擊程序重啟按鈕，彈出警告框，點(diǎn)擊確認(rèn)程序重啟，否則點(diǎn)擊取消。

（3）當(dāng)設(shè)備自動(dòng)運(yùn)行的時(shí)候，某個(gè)限位開關(guān)被觸發(fā)時(shí)，彈出警告框，并顯示觸發(fā)限位開關(guān)的具體位置。

2.2教學(xué)方法改革

本課程所涉及的多種分析技術(shù)從不同的角度來解決系統(tǒng)的性能問題，它們之間存在一定的重疊。學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中經(jīng)?；煜煌男畔⒏拍?，導(dǎo)致學(xué)習(xí)效果不佳，不能正確運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題。為確保學(xué)生牢固掌握電氣控制與PLC的基礎(chǔ)知識(shí)，教學(xué)過程中采用對(duì)比教學(xué)法，采用多種分析方法，總結(jié)、比較、對(duì)比、建立各種方法之間的聯(lián)系。比如，降壓起動(dòng)有3種方法：Y△降壓起動(dòng)方法、定子串電阻降壓起動(dòng)方法、自耦變壓器降壓起動(dòng)方法等，比較這三種方法的優(yōu)缺點(diǎn)及應(yīng)用場(chǎng)合，讓學(xué)生能夠直觀地了解各種方法的應(yīng)用場(chǎng)景。

探究式教學(xué)又稱啟發(fā)式教學(xué)，它不斷向?qū)W生提出問題，促進(jìn)學(xué)生思考，讓學(xué)生去探索和尋找答案。學(xué)生積極參與到學(xué)習(xí)過程中，在增強(qiáng)學(xué)習(xí)動(dòng)力的同時(shí)，也培養(yǎng)了他們獨(dú)立思考和自主學(xué)習(xí)的能力。比如，大功率電氣直接起動(dòng)會(huì)有什么問題？降壓起動(dòng)有哪幾種方案以及各種方法的適應(yīng)場(chǎng)合？分析討論具體的實(shí)施方案，得出結(jié)論。

有意識(shí)地鼓勵(lì)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)，例如，讓學(xué)生通過查閱資料和書籍，自主了解電氣控制和PLC編程的歷史，在緒論的講授時(shí)可以給學(xué)生布置一篇論文，與傳統(tǒng)的課堂講授相比，他們更有學(xué)習(xí)興趣，他們會(huì)發(fā)現(xiàn)在資料整理的過程中，有哪些創(chuàng)新點(diǎn)和實(shí)際場(chǎng)景被應(yīng)用到電氣控制與PLC編程中。為了讓學(xué)生了解所學(xué)課程與專業(yè)方向的關(guān)系，以及在今后工作中的應(yīng)用，明確學(xué)習(xí)目的，在教學(xué)內(nèi)容中可以增加與教學(xué)內(nèi)容相適應(yīng)的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)系統(tǒng)操作。

2.3實(shí)踐教學(xué)改革

2.3.1改善實(shí)驗(yàn)課堂教學(xué)模式，提高課堂效率

學(xué)生的學(xué)習(xí)效果和動(dòng)手能力可以在實(shí)驗(yàn)課堂上得到檢驗(yàn)，但教師在這里只需要起到輔助作用，讓學(xué)生獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)，充分享受動(dòng)手學(xué)習(xí)的樂趣：（1）實(shí)驗(yàn)前，教師將實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書和設(shè)備使用說明書發(fā)給學(xué)生的同時(shí)布置相關(guān)實(shí)驗(yàn)任務(wù)，讓學(xué)生認(rèn)真學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，自主探索實(shí)驗(yàn)步驟，根據(jù)任務(wù)要求設(shè)計(jì)電路圖，自己動(dòng)手完成施工，包括線路布置、設(shè)備安裝、設(shè)備連接、系統(tǒng)調(diào)試、數(shù)據(jù)測(cè)試等，最后總結(jié)實(shí)驗(yàn)過程和數(shù)據(jù)；（2）學(xué)生將被分成若干實(shí)驗(yàn)小組，每個(gè)小組輪流按照自己設(shè)計(jì)的電路圖進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，而其他小組成員則負(fù)責(zé)觀察、記錄并指出實(shí)驗(yàn)中的缺陷。這樣，每個(gè)小組成員都可以至少做一次實(shí)驗(yàn)，然后反復(fù)檢查實(shí)驗(yàn)結(jié)果是否合理。因?yàn)閷?shí)驗(yàn)結(jié)果的不同反映了每個(gè)學(xué)生創(chuàng)造和擬建的電路系統(tǒng)不同，所以學(xué)生可以在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)問題，分析形成的各種原因，集體思考，得到解決問題的結(jié)果，既加深了對(duì)知識(shí)的理解，又提高了學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作精神。

2.3.2改變實(shí)驗(yàn)方式，提高學(xué)生的實(shí)踐能力。

PLC與電氣控制傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)課程的實(shí)驗(yàn)電路有很大一部分是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證方法是固定設(shè)計(jì)的，學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮蛯?shí)驗(yàn)結(jié)果非常清楚，但隨著對(duì)實(shí)驗(yàn)興趣的減弱，很多學(xué)生忽視了課前準(zhǔn)備，上課不認(rèn)真，類似現(xiàn)象的報(bào)告對(duì)實(shí)驗(yàn)實(shí)踐的推進(jìn)作用顯然不如實(shí)驗(yàn)。因此，適當(dāng)?shù)睦碚擈?yàn)證實(shí)驗(yàn)、系統(tǒng)綜合實(shí)驗(yàn)、系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的比例，真正讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到動(dòng)腦動(dòng)手至關(guān)重要。學(xué)生可以將電氣控制和PLC的理論知識(shí)與實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合，拓展理論理解，規(guī)定學(xué)生自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)課題、設(shè)計(jì)程序、完成實(shí)驗(yàn)的時(shí)間，比如電梯控制系統(tǒng)、溫度控制系統(tǒng)等，通過自主掌控整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程，將理論知識(shí)轉(zhuǎn)化為實(shí)踐技能，讓學(xué)生在設(shè)計(jì)過程中充分激活思維，激發(fā)原創(chuàng)靈感，提高自主學(xué)習(xí)的有效性和其自主學(xué)習(xí)的有效性。

換言之，教師在課堂上的角色已從知識(shí)傳播者擴(kuò)展為內(nèi)容管理者，尤其是在教學(xué)環(huán)節(jié)的實(shí)踐中。除了傳授知識(shí)和讓學(xué)生參與實(shí)踐學(xué)習(xí)之外，教師還要對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)困難和錯(cuò)誤認(rèn)知的運(yùn)行情況進(jìn)行準(zhǔn)確監(jiān)控。借助這種復(fù)合控制方式，教師可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)大綱和實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，更好地獲取學(xué)生的反饋信息，指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行成功的實(shí)驗(yàn)，提高整個(gè)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的有效性。

結(jié)語

面向?qū)W生，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，便于他們學(xué)習(xí)、理解和使用，在實(shí)際的教學(xué)中引入企業(yè)案例，將理論知識(shí)與企業(yè)實(shí)際項(xiàng)目結(jié)合。同時(shí)，通過科研的方式促進(jìn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的習(xí)慣，與傳統(tǒng)的課堂講授相比，讓學(xué)生通過查閱資料和書籍，自主了解電氣控制和PLC編程的歷史，可以激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣，因?yàn)樗麄儗⑼ㄟ^整理資料了解古今中外有哪些創(chuàng)新，以及電氣控制和PLC編程在現(xiàn)實(shí)世界中有哪些應(yīng)用，不僅擴(kuò)展了學(xué)生的知識(shí)面，還豐富了教學(xué)形式。

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作者簡(jiǎn)介：姚靈靈（1988—），女，江蘇南通人，博士，講師，研究方向：高端紡織裝備控制。