電氣控制與PLC研究性教學(xué)及創(chuàng)新實踐研究

石建飛，汪東欣，張福軍，朱學(xué)東

(黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué) 信息技術(shù)學(xué)院，黑龍江 大慶 163000)

0 引言

電氣控制與PLC是理工類高等院校電氣工程及其自動化專業(yè)開設(shè)的一門重要的專業(yè)課程。該課程不僅要求學(xué)生具有一定的理論水平，而且還應(yīng)具有較強的實踐、科研能力。這就需要根據(jù)原有的教學(xué)方案針對不同類別的學(xué)生采取相應(yīng)的教學(xué)手段。原始的教學(xué)方法僅僅是以課堂教學(xué)為主，中間穿插部分比較簡單的實驗來進行，教師在整個教學(xué)過程當(dāng)中處于主導(dǎo)地位，學(xué)生只是被動地聽講，簡單的實驗不足以提高學(xué)生的實驗熱情，研究性教學(xué)與創(chuàng)新實踐方法的提出，可以提高學(xué)生的認知能力，增加師生接觸社會、接觸實際的機會，將教學(xué)的主體傾向?qū)W生，克服重理論輕實踐，理論脫離實際的不良傾向，提高學(xué)生的實踐能力，將傳統(tǒng)的文化教室轉(zhuǎn)變?yōu)榻?、學(xué)、做相統(tǒng)一的特殊課堂，將傳統(tǒng)的教師唱獨變成師生共同參與、教與學(xué)融為一體。

研究性教學(xué)是19世紀德國教育家洪堡提出的教學(xué)理念，從而使得“研究”成為教育的一項重要職能，深刻地影響了教育的發(fā)展，成為開展“研究性教學(xué)”的先聲。并于20世紀80年代以后，在美國乃至歐亞諸國教育實踐中悄然流行，并日益受到教育決策層面的關(guān)注與倡導(dǎo)。1998年美國提出《重建本科教育——美國研究性大學(xué)藍圖》報告，要求研究型大學(xué)充分利用其研究的優(yōu)勢，吸納本科生參與科研，提出了教學(xué)應(yīng)與研究實踐相結(jié)合，學(xué)生的學(xué)習(xí)應(yīng)基于研究實踐，建立以研究實踐為基礎(chǔ)的教學(xué)模式，即本科生研究性教學(xué)與創(chuàng)新實踐。

國內(nèi)少數(shù)研究性大學(xué)與國際潮流相接軌，開始自發(fā)地采用“研究性教學(xué)”這一新理念。2000年以來，教育部先后出臺《關(guān)于進一步加強高等學(xué)校本科教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)改革工程的意見》等文件中正式推廣“研究性教學(xué)”與“研究性學(xué)習(xí)”。諸多高校也積極將“研究性教學(xué)”理念融入教學(xué)改革中，積極探索適合“研究性教學(xué)”的課程結(jié)構(gòu)體系、教師教學(xué)激勵機制、創(chuàng)新學(xué)分制度等制度，為之有效開展提供了制度保證?！把芯啃越虒W(xué)”已成為國內(nèi)高校推崇的教學(xué)理念之一。

1 教學(xué)內(nèi)容研究

電氣控制與PLC課程包括電氣控制技術(shù)和可編程序控制技術(shù)(PLC)兩部分。其中，電氣控制技術(shù)含低壓電器及控制環(huán)節(jié)、電動機基本控制線路和常用電氣控制線路三大內(nèi)容，重點是實用電氣控制線路的原理及應(yīng)用，主要介紹常用低壓控制電器的作用、符號、型號及選用，典型控制線路的組成、動作原理、線路特點、常見故障及處理等；可編程序控制技術(shù)包含可編程序控制器的組成與原理、指令系統(tǒng)、典型應(yīng)用、安裝與維護四大內(nèi)容，重點是可編程序控制器的指令系統(tǒng)及應(yīng)用，主要介紹可編程序控制器的組成原理、指令系統(tǒng)、常用程序、典型應(yīng)用及安裝維護等。

教學(xué)方法遵循實用、應(yīng)用的原則，力求做到由淺入深，以電氣控制和PLC應(yīng)用能力培養(yǎng)為根本出發(fā)點，突出職業(yè)教育特點；在內(nèi)容編排上，前后內(nèi)容相互呼應(yīng)。前一部分以電氣控制線路為主線，將知識相互穿插講解，達到即學(xué)即用的目的；后一部分以PLC應(yīng)用為主線，首先運用PLC技術(shù)對前面所介紹的繼電器-接觸器控制進行改造；最后列舉了PLC、變頻器、接觸屏綜合應(yīng)用的實例，體現(xiàn)了PLC控制的先進性及其與當(dāng)今電氣控制領(lǐng)域的新器件綜合應(yīng)用的實力。

經(jīng)過多位教師多年的教學(xué)實踐最終確定了本課程的教學(xué)內(nèi)容和學(xué)時安排，分為理論學(xué)時30學(xué)時，實驗學(xué)時10學(xué)時，具體安排如表1所示。

2 教學(xué)方法研究

本項目將電氣控制與PLC教學(xué)分成四個方向，每個方向各自獨自又互相關(guān)聯(lián)，分別為課程教學(xué)、實驗教學(xué)、探討研究和實踐教學(xué)四個部分，每個方向具體的實施方法如圖1所示。

圖1 課程教學(xué)體系結(jié)構(gòu)圖

2.1 課堂教學(xué)

電氣控制與PLC教學(xué)首先是課堂教學(xué)，課堂教學(xué)的目的不僅是傳授知識，更重要的是啟發(fā)思維，這一原則應(yīng)貫穿于教學(xué)過程的始終。其任務(wù)主要有三個：

1)理論教學(xué)。選用適合我校學(xué)生層次的教材，以教師為主體，分別將電氣控制與PLC的基礎(chǔ)知識進行講解，突出強調(diào)各章節(jié)重點及難點，使學(xué)生可以良好地掌握好本門課程的內(nèi)容。教學(xué)方法講究循序漸進、由淺入深，在講解分析中自然地傳授知識；

2)答疑解惑。考慮學(xué)生對知識的掌握理解能力的差異，在每節(jié)課程結(jié)束前給學(xué)生留出一定的時間，學(xué)生之間可以對該節(jié)課程難點或疑點進行互相提問、解答，對于存在的共性問題由教師統(tǒng)一整理再做進一步講解，同時共性問題也可作為教師日后教學(xué)工作的經(jīng)驗；

3)習(xí)題練習(xí)。習(xí)題是對課堂教學(xué)內(nèi)容檢驗的有效手段，習(xí)題主要以學(xué)生為主，讓學(xué)生獨立完成，教師只對個別疑難問題給予指導(dǎo)，并結(jié)合課堂內(nèi)容，指出可能出現(xiàn)的問題和解決的方法。

2.2 實驗教學(xué)

實驗室教學(xué)也是學(xué)習(xí)電氣控制與PLC重要的環(huán)節(jié)，該環(huán)節(jié)可與課堂教學(xué)起到相輔相成的作用，其任務(wù)也可分為三個：

1)實驗講解。在理論教學(xué)的基礎(chǔ)上，結(jié)合書上實驗由實驗員對其進行講解，介紹實驗器材的使用方法等；

2)教學(xué)實驗。根據(jù)實驗講解內(nèi)容，在實驗員的監(jiān)督指導(dǎo)下由學(xué)生獨立完成實驗，了解實驗過程及方法；

3)自主實驗。以教學(xué)實驗為基礎(chǔ)，充分開發(fā)學(xué)生的想象力，對實驗進行拓展開發(fā)，完成學(xué)生構(gòu)思下的可行性實驗。

2.3 探討研究

在課堂教學(xué)與實驗教學(xué)的基礎(chǔ)上，對本門課程可進行探討研究，主要分為兩個方向：

1)命題研究。由指導(dǎo)教師根據(jù)本門課程特點開設(shè)課程設(shè)計，指定三至五個研究課題，由學(xué)生組隊對課題進行探討研究并給出可行性方案，通過實驗器材實現(xiàn)其功能；

2)自主研究。由學(xué)生查閱與本門課程相關(guān)的國內(nèi)外文獻，仍以組隊的形式挑選感興趣的課題進行探討研究，并最終實現(xiàn)其功能。

2.4 實踐教學(xué)

在本門課程即將結(jié)束時，由指導(dǎo)教師帶領(lǐng)學(xué)生參觀相應(yīng)科研項目研究成果或企事業(yè)委托項目成果，需要完成的任務(wù)分為兩個：

1)項目研究。實際科研項目或企事業(yè)委托項目可更加直觀的突出本門課程的使用價值，讓學(xué)生了解整個項目的研究、開發(fā)過程，為培養(yǎng)學(xué)生獨自承擔(dān)項目的能力做準(zhǔn)備；

2)現(xiàn)場實踐。通過對產(chǎn)品的現(xiàn)場參觀與操作不但有助于培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)本門課程的興趣，還可以讓學(xué)生更加直觀的了解本門課程。

3 實踐與效果分析

經(jīng)過精心的前期準(zhǔn)備以及最終的效果預(yù)設(shè)，電氣控制與PLC研究性教學(xué)及創(chuàng)新實踐教學(xué)方法被應(yīng)用于我校某一實驗班當(dāng)中，教學(xué)小組通過堅持不懈的探索與改革,在本課程的發(fā)展規(guī)劃、人才培養(yǎng)模式、課程體系與教育思想、教學(xué)內(nèi)容與方法的改革、課程實驗、計算機輔助教學(xué)與多媒體教學(xué)軟件的研制、考試內(nèi)容與方式的改革以及標(biāo)準(zhǔn)化試題庫的建立、網(wǎng)站的建設(shè)等方面都取得了全面、系統(tǒng)的成果。

實驗班級無論是理論知識的掌握程度、實驗的動手能力，還是對本文課程的興趣度都明顯高于同學(xué)年其他班級，最終的期末考試實驗班級可以達到全班百分之六十的優(yōu)秀率。同時，通過探討研究以及實驗、實踐教學(xué)相結(jié)合的方式，大大促進了實驗班級同學(xué)科研的興趣，由學(xué)生制作、教師指導(dǎo)成功開發(fā)研制了基于PLC的溫度控制系統(tǒng)、自動售貨機系統(tǒng)、電梯控制系統(tǒng)等，并在全國電子設(shè)計大賽中取得優(yōu)異成績。

4 結(jié)語

將研究性教學(xué)及創(chuàng)新實踐的新型教學(xué)模式應(yīng)用于電氣控制與PLC課程的教學(xué)過程當(dāng)中，是符合現(xiàn)代高等學(xué)校教學(xué)發(fā)展需要的，通過改進傳統(tǒng)的教學(xué)模式，將單一的課堂改變成更加符合學(xué)生需要的生動課堂，并將課堂教學(xué)、實驗教學(xué)、探討研究以及實踐教學(xué)有機的結(jié)合，可有效的提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，并取得了較為理想的成果。

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