电气控制与PLC 课程的改革与探究

电气控制与 PLC 课程的改革与探究

贾鸿莉 付雪松

哈尔滨石油学院

摘要：电气控制与 PLC 课程是自动化类、电气类等专业的一门应用性和实践性很强核心课程，本文主要研究增加综合性和设计性的实验，构建了基础性、设计性、综合性三层实践教学内容体系。

关键词：PLC 课程改革 实践教学

电气控制与PLC课程是“电气控制”与“PLC 应用技术”两部分的结合。电气控制与 PLC 课程理论教学方面存在的主要弊端是教学内容抽象，教学方法单一，理论教学与实践教学相分离。教师在课堂中理论讲授，逐步深入，但学生存在相关电路知识掌握不牢，且不少学生学习自觉性、能动性差，在面对理论教学时，学生觉得枯燥乏味，不能有效掌握，进而产生厌学情绪。造成单独进行实践教学时，理论知识掌握不牢，不能做到“理论实践相结合”，造成理论教学和实践严重脱节的空中楼阁现象，使学生很难将理论知识应用到实践中。因此针对课程现状，结合实际工作岗位对毕业生的综合要求，探索采取“项目式教学做一体化”的教学模式，培养学生学习兴趣，强化动手能力，提升教学效果，对传统教学内容进行改革十分必要。

教学内容的设计是教学改革的核心，实验是实践教学中最基本、最重要的一个内容。实验教学的改革中，实验项目的改革显得尤为重要，针对传统实践教学项目内容单一、缺乏工程实用性等问题，对 PLC 实践教学内容进行了全面改革，在实验项目安排上减少基础性实验的比例，增加综合性和设计性的实验，构建了基础性、设计性、综合性三层实践教学内容体系，完成了自动化类、电气类等专业的实验教学、课程设计、课程实习、毕业设计等教学任务，满足实践教学需要，使学生循序渐进地把知识融会贯通。

建立以学生为主体，教师为主导的教学思想。主体是教学的中心，主导必须围绕中心工作。在该核心理念的指导下，将电气与 PLC 课程实验从实验教学目标、实验内容、实验教学方法、考核方式、评价反馈等方面进行改革，丰富课堂的组织形式。如对于开放实验，在实验前至少进行两次讨论和答疑，提升学生的设计能力，确保设计方案的正确及可实施性；在实验过程中，学生通过多讨论、多尝试，同组的学生共同完成系统的接线和调试，调动学生的学习积极性，培养学生分析问题、解决问题及创新的能力。因此，在实际的教学中，教师可以加强自身的能力建设下，强调学生的重要性，把更多的课堂时间留给学生进行操作及解答。

基于课程实践教学循序渐进与以学生为中心的理念，培养学生思维的独立性和学习的自主性，提高学生学习的能力，激发学生的学习积极性，提高学生的学习效率，促进学生个性化学习。主要有以下三个内容：

1.采用基础性、设计性、综合性三层实践教学内容体系。基础性实验主要服务于先期的课内实验，基础性实验内容包括：实验硬件资源配置的认识、编程软件的使用、基本指令的练习、以及梯形图典型单元、环节的学习。通过这部分内容的学习，使每个学生都能进行 PLC 接线、编程与调试，为综合性设计性实验做准备。设计性实验主要服务于中后期的课内实验，以及学期末的课程设计环节，设计性实验主要服务于中后期的课内实验，以及学期末的课程设计环节。设计型实验内容包括三相异步交流电动机的（包括点动、连续、正反转、顺序启动、Y―Δ减压启动等子环节）控制、运料小车的控制、交通灯的控制、 步进电机的控制等实验项目。在该层次的教学中，教师只提出任务与要求，学生自主分析、设计、编程、调试。教师负责指点、检查、把关、答疑。使学生能够熟练地进行 PLC 硬件设计与软件编程，培养学生基本专业技术实践技能，提高学生独立分析问题、解决问题的能力。

2.结合以学生为中心的教学理念，对实验教学目标、实验内容、实验教学方法、考核方式、评价反馈等方面进行改革，丰富课堂的组织形式。采用课堂教学、实验教学和课后开放实验题目相结合的形式对学生的实验成绩进行分析评价，持续改进教学，提高学生自主学习能力、分析问题与解决问题能力及工程实践能力。

3.建立的 PLC 综合实训室，采用网孔板式的实训装置，每套装置各设备元件均安装在定制的网孔板上，一方面便于灵活组合和安装接线，另一方面让学生真正动手参与到工程实际接线的真实环境中来，并能深入的了解一个 PLC 控制系统的设计及施工安装过程，给学生营造了一个培养工程技术应用能力的教学环境。该装置经过多班级多人次的实践教学环

节的使用，取得了良好的教学效果。

教学内容与教学效果的好坏密切相关，教学要兼顾理论和实践，整合、调整实践教学内容。理论教学坚持以“够用、适用”原则，突出重点，分散课程难点。实践教学不局限于实习指导书的内容，采用基础性、设计性、综合性三层实践教学内容体系，使实验按照知识点与技能点的要求，按照由简单到复杂、由单一到综合的顺序编排，使学生循序渐进地把知识融会贯通。 还可以根据教学需要引入生产实践的实验项目，以项目为核心，把理论融入项目中使教学做一体。

考虑到 PLC 作为常用的工业控制设备，不仅可独立运行，还常与计算机、变频器、触摸屏、各种电机以及仪表等共同构成控制系统。因此每套装置中不仅配有计算机、通信电缆、PLC 主机单元，还配有 PLC 的模数转换模块、数模转换模块、I/O 扩展模块、变频器与触摸屏等，可以扩展 PLC 功能，另外还配有有继电器等必备的低压电器可供师生选择使用，以及电磁阀、各种电机、电机驱动器等执行元件，以方便进行步进控制或伺服控制用。计算机中装有 PLC 编程软件、仿真软件、HMI 画面设计组态软件、上位机组态监控软件等。通信电缆主要有 RS-232、RS-485、USB 口转 RS422 等。这些软硬件配置既可承担实验教学、又可胜任课程设计、课程实习、毕业设计的实践教学环节的教学任务。学生可根据不同的工程项目、不同的控制要求，灵活增减各种配置、并进行有机组合，构建所需的控制系统。

综合性实验主要服务于具有一定难度的课程设计以及毕业设计环节，对基础较好学有余力的学生，可根据自己的兴趣或就业方向自行选题，在课余时间开放实验室期间进行综合性实验。综合性实验内容包括机械手的控制、变频器的控制、触摸屏的控制、室内温湿度检测系统的设计、直流电机双闭环调速系统的设计等。通过该环节使学生进一步的学习 PLC 的扩展功能，可培养学生专业综合技能及 PLC 工程应用能力，为今后从事相关工作打下坚实基础。

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