[机电控制与PLC教学方式研讨] 什么的教学方式

机电控制与PLC教学方式研讨

一、《机电控制与PLC》存在的教学问题 《机电控制与PLC》是机电一体化专业中的一门重要核 心课程，它也是帮助学生考取中级和高级电工职业资格证书 和PLC程序设计师资格证书的核心课程。在各大院校尤其是 高职高专院校广泛开设。但受各种因素的影响目前该课程的 教学过程还存在一些问题，主要有以下几个方面。

（一）内容多，生源差、课程教学不尽人意 本门课是由《工厂电气控制设备》和《PLC应用技术》 这两门课程组合而成。在我院只有108课时（理论76节、实 践32节），内容多，单就介绍以日本三菱公司生产的微型 PLCFX2N-MR24为例讲授PLC基本理论知识和PLC的应用技术 就要完成如下教学内容：PLC的概述部分、基本编程元件、 步进指令及状态编程法、功能指令及PLC应用共六个部分。如果学生能按照教师要求养成课前预习、课后复习的习惯， 这些课时勉强也能完成所排的教学任务、但随着高职招生生 源整体素质的下滑，再加上本门课是在前期课程《电工电子 技术》、《电机拖动》、《机床加工技术》的基础上开展起 来的、本身有一定的难度和深度、部分学生前期课程就没学 扎实，导致本课程教学开展不尽人意。

（二）实践少、形式单、教学效果受影响 经过市场调研，《机电控制与PLC》面向的岗位群主要 有：初级岗位：机电设备操作工、初级维修电工、电气工程 制图员。核心岗位：中、高级维修电工、PLC程序设计师。

拓展岗位：生产管理员、设备销售员、电气产品质检员、电 器绘图员、电器销售员、电气维修技师。这些岗位都需要学 生具有很强的实操能力，传统的教学大纲，理论课和实验课 的配置比例是3:1，实验课时太少且实践装置大都是实验台， 实验台价格昂贵配置少，每组做实验的学生都比较多，7-8 个一组，导致有的学生只能当旁观者，实践过程是学生在教 师的安排下通过插接线完成一些验证型的原理性实验，大多 学生被动学习，实践形式单一，和工厂里用的电器元件散件 安装接线相去甚远，不能掌握工厂电气线路的安装接线方法、 步骤、技巧和技术要求。学生就业后不能直接胜任工厂的工 作。

二、《机电控制与PLC》教学模式探索与实践 针对以上在教学过程中出现的问题，笔者认为基于工作任务的项目教学法是解决上述问题的一种新的课程模式，基 于项目教学下的《机电控制与PLC》的教学与传统教学形式 今昔对比如下：而如何在教学过程中践行这一模式？经过多 年的教学实践，笔者在教学过程中做了针对性的改革，主要 有以下几项措施：
（一）整合教材、校企结合，精心设计和开展教学项目。

笔者在深入企业调研以后，以企业真实生产任务为载体，设 计教学项目。通过到遵义市瑞安水泥厂、遵义卷烟厂、遵义 航天系统536厂、贵阳航天电器厂等企业进行学习和培训， 以企业的典型生产过程为载体共同开发本课程，教学项目完 全按照企业的生产控制、真实的测量环境来设计具体内容， 并将相关企业的“工艺单”在考虑适合教学的特殊要求后， 调整设计为该专业项目化的教学单元，以下为笔者在教学过 程中开展的部分项目。项目教学的实施过程是抽签分组―布 置任务―资讯讲授―学生制定工作计划―学生依据项目书 独立进行控制系统设计―学生依据项目书独立安装、运行、 调试控制系统―教师验收―学生展示交流―学生依据专业 能力考核标准自我评估―学生整理技术文件与环境―教师 总评。在实验室建设中，笔者申请买来标准的电工木板和电 器元件散件，设计电动机的控制环节和常用车床的电气控制 柜，将实际的“工作”与“学习”有机地结合在一起，使学 生掌握电机电器元件的结构与选用，电气线路的安装接线方 法、排除电气控制电路中的常见故障；
编制较复杂的PLC应用程序。通过小组合作，学生的团队合作能力得到增强，通 过学生的展示交流和自我评估，培养学生的可持续发展能力。

（二）师生合作、精心设计，以项目教学带动实验实训 改革。行为导向教学法不是一种具体的教学方法，而是各种 以能力为本的教学方法的统称。通过多种不定型的活动形式， 激发学生的学习热忱和兴趣，使学生主动地使用脑、心、手 进行学习的教学方法。其目标层次是培养人的行为能力，方 法层次是人的行为活动。教学过程通常是围绕某一课题、问 题或项目开展，以“学习任务”为载体，引导学生自主学习 和探索的过程，从中培养学生的各种关键能力。行动导向教 学理念下的项目教学法强调培养学生的关键能力，据此我根 据学生的具体情况，某些教学项目通过和学生合作来完成， 比如在做水塔水位控制项目时，我采用学生分组、自己购买 元器件、独立制作外围电路板、教师综合评价来开展行动导 向教学，这个项目不仅让学生深刻领会PLC的控制作用，还 促进了知识拓展，学到了液位传感器、以及在设计控制线路 时为了保护PLC，采用了开关电源和中间继电器辅助控制。

虽然学生在每一个环节都会遇到这样或那样的问题，但在一 步一步攻克难题的过程中，他们既体验到了成功的喜悦，又 在不知不觉中学到了许多课堂上学不到的东西，在前期调研 中培养了学生的市场调查和与人沟通能力，在后期制作和调 试电路中培养了学生的专业能力和综合能力。如学生在市场 采买电器元件时，不仅对各种电器散件进行了比较认识，还学到了销售知识和与人沟通，这种意义对于总在校园生活的 学生影响是很大的，从而坚定了学习的信心。

（三）虚实结合、扬长避短，建立虚拟实验室设计虚拟 项目。实践教学对高职教育至关重要，但如果只是单纯地购 买模块化的实验箱和实验台来教学，价格昂贵且学生看不到 模块中的硬件电路，只是简单而机械地在插孔中接插线，进 行验证性实验，不利于现场教学的需要、教学方法也有限。

在德国的职业教育，无论是企业还是学校，媒体教学无处不 在，笔者选择了利用组态王软件根据教学的需要，自行开发 可编程控制器教学课件来补充完成理论教学、实验和实训。

笔者开发了电动机控制环节、交通灯、数码显示、水塔水位 等的PLC控制，在教学中结合PLC、计算机、加密狗、电动机 控制回路“软、硬”结合来开展实训，其精美的仿真画面再 配上硬件电路的声、光、电效应给学生带来了焕然一新的视 觉冲击，营造职业氛围，使学生有一种亲历实践的体验，增 强了学生们的学习兴趣，提高课程教学的质量和效率。以下 是笔者利用组态KINGVIEW6.5开发的PLC控制系统的实验和 实训实现项目控制：
（四）教学方法和手段改革。如何在职业教育中体现陶 行知先生“教学做合一”的最高境界？行动导向教学理念下 的项目教学法是本课程最核心的教学方法。通过边讲边做、 讲练结合的方式，将理论与操作有机结合到每一堂课的教学 全过程。另一方面采用“模块+项目+专题”结构，以对实际项目的分析、研究、设计、操作等来达到教学目的。通过现 场教学，在电气控制实训室、PLC实训室、数控机械加工实 训车间、维修电工考证室和校外实训基地等实训场所完成不 同的实训项目，依据工作情景构建教学情景，让学生在工作 情景中完成工作过程，在完成工作过程中培养和发展职业能 力、构建相关的理论知识。在教学方法改革上，努力实现“两 个转移”，即“以教师为中心”、“以教材为中心”转移到 “以学生为中心”、“以项目为中心”。在教学过程中加强 过程考核，每个项目均设置考核环节。通过器件知识考核、 设计的实物验收、操作能力测试等把阶段教学成果加以强化 和巩固。

在手段上充分利用现代化教学手段，将网络教学、多媒 体教学、现场教学等贯穿于教学全过程，并通过演示、观摩 历届课程设计、毕业设计、创新制作、机器人比赛、电工电 子技能大赛中制作的成果与产品等，激发学生的学习兴趣， 提高学生学习的主观能动性。同时，采取第一课堂与第二课 堂相结合、显性课程与隐性课程相结合的方法，一方面围绕 本课程设置相关任选课，实验实训室实行开放式管理，为学 生提供课内课外两位一体的学习资源。另一方面，让学生参 与各种产学研活动，兴趣小组活动、专项集训队活动，以提 高学生的技术应用能力、创新意识和团队协作精神，使学生 从“要我学”转变为“我要学”。通过教学网站为学生提供 自学环境，提高学生的自主学习能力，拓展学生的知识面。通过本阶段训练，使学生在就业后能够尽快承担中、高级维 修电工和PLC工作岗位上的工作任务。

三、结语 自我院机电系践行基于工作任务的项目教学法《机电控 制与PLC》后，学生的学习热情高涨、主动学习能力强，在 校生中级维修电工考证中通过率100%。近3年毕业生就业率 ≥95%，专业对口率80％以上，毕业生受到业界广泛的欢迎。

这说明本门课采用的教学方法、教学模式和教学内容能与企 业工作要求很好地结合起来，具有显著效果。