杨孟涛,阳小燕,王晓梅,杨永刚

一、课程教学改革概况

电气控制及PLC是机械电子、自动化等专业的主干课，它的主要特点是：（1）实践性强，必须要有实验实训平台做支撑。（2）技术先进，是自动控制技术的核心。（3）应用面广泛，各类企业均需要一定数量的富有实践经验的此类人才［1］。它的控制功能只凭理论分析是难以体现出来的，如果仅停留在课本上无异于纸上谈兵。这就需要借助于实验，以便把理论知识转化为看得见、摸得着的控制过程。实验教学除了对理论知识进行验证外，还能激发学生的学习热情和主动性，培养学生分析和解决问题的能力、实事求是的科学态度、相互协作的团队精神和勇于开拓的创新意识，并使学生在实践中不断积累经验，加强职业技能的培养。

在各高校的电气控制及PLC传统教学中，实验教学一般只有6～8学时，主要以示范性和验证性实验为主。在实验中教师是主体，学生只是被动地接受知识和技能。实验教学内容都根据实验装置所提供的规定项目开出，实验项目单调不够丰满，老师在课堂上把实验的步骤、注意事项等细节都交代得清清楚楚，学生只是单纯模仿、机械完成。这种教学方式与工厂的实际应用存在非常大的差距，严重挫伤了学生的学习积极性和主动性，不利于他们能力的培养和综合素质的提高［2］。

针对电气控制及PLC课程实践性很强的特点，以及当前教学和实验中存在的问题，我们开展了以实验室教学为主的电气控制及PLC课程教学改革。在具体实施中，我们把全部的教学课程安排到实验室中进行，在每一知识点的教学中都配备元器件实物或实际的实验项目作支撑，极大地丰富了实践教学的内容。同时，在教学中引人工业现场思想，即用实际工程中的思维方式和工作方法来看待和处理教学问题，也就是要用实际工程中的思路指导我们进行教学，实现培养面向实际生产、面向第一线的工科专业实用性人才的教学目标。经过近年来的改革探索，我们初步摸索出了一些教学方法和取得了一些心得。

二、教学改革实施策略

（一）明确学习的目的和重点

由于电气控制及PLC课程的实践性极强，在课程教学中一定要使学生明确学习目的、重点，各知识点在以后工作中的用处。在讲解中应最大限度地引入相关工厂、项目的实际应用实例和具体问题的解决方法。这就对从事该课程教学的教师提出了较高的要求，教师应在教学之外尽可能多地深入工厂，进行课程相关的项目研究、培训，开展相关实验器材和项目的开发，只有这样才能在课程教学中引导和开发学生通过实践应用真正掌握知识的能力。

（二）教学内容的具体实施

首先需要具备较为完备的软、硬件支撑的便于开展实验教学的实验室，相对于机电类学科其他方向的实验室，电气控制及PLC的实验室建设的费用并不高。我们提倡采用与工厂实际相一致的电控柜接线系统的平台，学生可以在安装板上反复训练布置元器件、接线、调试、排错等。这样依据工业现场思想建设的实验室，抛弃了原有的验证性实验为主的方式，能最大限度培养学生的实践工程能力，激发学生的学习热情和信心，充分发挥学生的主观能动性，使学生在实验教学中真正掌握和深化课程的知识和技能。

由于课程分为低压电气控制和PLC控制两大部分，各部分的实验教学在具体实施时有所侧重和不同。低压电气控制部分首先是各种电气元件讲解，我们在涉及的每一元器件时都配备有实物，重点要求学生掌握低压电气元件的工作原理、使用方法和选型。由于有实物的支撑，可以尽可能多地减少教师理论讲授的内容，要求学生反复拆装电气元件，了解内部结构、工作原理，教师只是在以实验为主导的教学中起到一定的指导作用。在电气控制线路部分的教学中，要求学生在学习和理解每个电气控制线路原理后，用工业现场的思想，在安装板上用电气元件等完成接线，并且完成对实际对象（电动机等）的控制。这样学生不仅掌握和巩固了知识，同时通过实验与工厂实践接轨，锻炼了学生动脑、动手能力，增强了他们的信心和兴趣。当前，各高校常用的插接式的试验箱与工厂实际的电气控制线路的安装、调试、维护工作差距较大，对学生能力的提高有限。

PLC控制部分由于各高校、甚至各个专业的教材不一，学习的品牌、机型都不同。我们的看法是不应拘泥于具体的教材、品牌等，其实在工厂长期从事PLC控制技术工作的技术人员都很清楚一通百通的道理，这也是PLC、自动控制技术的典型特点。当前各高校多是通过插接式的实验箱，以指示灯的点亮、熄灭状态来示意受控对象的运动状态，缺少感观认识，在学生技能培养方面具有缺陷，难以激发学生学习的兴趣［3］。这与工厂差距大，锻炼效果有限。我们主张在PLC控制学习的开始阶段，要求学生多使用PLC编译软件进行程序的离线模拟，这样能更快地熟悉梯形图的编程方法，具备一定的调试和纠错的能力。在学生具备一定基础后，一定要在安装板上进行PLC硬件控制线路的接线，软件的下载、调试，并完成对负载（电动机等）的控制，通过实践性很强的接线、反复调试，并驱动与工厂实际相吻合的负载，学生得到的锻炼和提高是简单的实验箱所不能比拟的。

（三）先进技术的引入

当前工业现场的PLC控制系统中人机界面、组态软件的应用非常普遍，这也代表PLC控制技术发展的主流方向。把人机界面、组态软件整合到PLC实验教学当中，可将抽象的现场控制状态通过上位机形象地动态显示出来，几乎就是工业现场的再现［4］。根据教学实践的反馈，人机界面、组态软件的学习需要较多的时间熟悉软件，编译和调试等，以实验室教学为主的教学改革为学生提供了更为便利的条件。通过人机界面、组态软件的学习进一步提高了学生的实践动手能力，是理论与实践的完美结合。采取这种方式教学，成本低，能减轻教师实验上课的难度，又能提高学生学习兴趣，进而提高教学质量。

（四）教学内容的补充

在正常的教学活动之外，我们还通过各种渠道，联系相关工厂、企业的工程技术人员为学生开讲座，重点介绍和展示最新的控制器、软硬件，实际的工程项目应用例程、方法，并与同学们分享学习的方法、经验等。同时利用实习的机会带学生到工厂一线，在实习中一定要明确目的和要求，充分调动学生的积极性和求知欲望，指导学生深入了解和分析工厂自动化设备的PLC控制系统，使学生的知识和能力得到进一步的提升。

三、教学经验和心得

（1）注意学生在实验时的安全，加强学生的安全教育，强调在电路通电前一定要经过教师的检查和确认。这要求教师对相关实验非常熟悉，并具备很强的责任心和较强的实践动手、处理问题的能力。

（2）每一部分课程内容的讲解应尽可能多地引入工程实践应用的内容，明确学习目的，激发学生的学习兴趣，鼓励和培养学生的创新思维，重视学生电气控制线路、PLC 控制系统的故障排除和维修能力的培养，要求有较强的独立工作能力和动手能力，这是当前很多工厂急需的技术人员。

（3）在电气控制和PLC的课程设计、毕业设计，以及各种形式的创新比赛中，尽可能鼓励和指导学生自主开发与教学和工厂实践紧密结合的实验项目和装置。这样不仅可以最大限度地锻炼学生的综合能力，而且可为课程进一步开展提供了有力的保证。

（4）机电类学科的其他课程，如机电传动控制、单片机原理及应用等，也非常适合开展以实验室教学为主的实践教学改革探索，以适应时代和社会发展的要求。

总之，通过近年来以实验室教学为主的电气控制和PLC课程教学改革探索，教学效果得到了显著的提升。学生的能力提高显著，在创新比赛、毕业设计中都取得了很好的成绩。学生毕业后能很快进入工作角色，部分学生很快成为工厂的技术骨干。学生反馈正是由于在学校时该课程的锻炼，积累和培养的知识和能力，坚定了他们从事PLC自动控制技术工作的信心。同时，教师的教学水平和科研能力也得到很大的提升，近年来教师们从事的横、纵向项目，发表的科研论文在量上有成倍的增加，在质上有很大的提高。

[1]汪舒丽.PLC实验教学中的能力培养 [J].学园·教育科研，2011（19）.

[2]拾以超.PLC 实验教学改革[J].科技信息，2010（13）.

[3]孔勇奇.虚拟技术在PLC实验教学中的应用[J].福建电脑，2010（1）.

[4]郭丙君.PLC 实验教学探讨[J].科技信息，2011（7）.