試分析電氣技術(shù)PLC教學方法的改革

肖閏生

摘要：文章首先對電氣技術(shù)PLC教學現(xiàn)狀進行了簡單分析，闡述了改革的意義，然后重點對改革的3種方法進行了深入的探討。提出了工程實例教學、移動式實驗室教學和啟發(fā)式互動教學以及同現(xiàn)代化信息技術(shù)手段相結(jié)合的教學方法，希望能為改革教學方法提供可參考的意見和建議。

關(guān)鍵詞：電氣技術(shù)；PLC；教學方法；實踐改革

在我國的高校教育中，一直存在著學生多而師資少的現(xiàn)象，在理論教學和實踐教學中，還有實驗設(shè)備明顯不足或者更新建設(shè)慢的問題。近年來，教育部對學科建設(shè)提出了更高更新的要求，也增加了更多的資金投入。電氣技術(shù)PLc作為控制學科中的一門重要課程，它不僅是工業(yè)控制中的控制器，也是決定系統(tǒng)性能好壞的關(guān)鍵。從20世紀到現(xiàn)在，PLC技術(shù)的發(fā)展日新月異，其更新速度快，涉及內(nèi)容廣，而且更注重軟硬件配合，并與實踐相結(jié)合。為了提高學生的積極性，培養(yǎng)學生主動思考和動手解決問題的能力，利用移動式實驗教學和啟發(fā)式互動教學對改善當前教學環(huán)境有重要的意義，為學生將來就業(yè)和成為更高級工程技術(shù)人員打下良好的基礎(chǔ)。

1 電氣技術(shù)PLC教學現(xiàn)狀及意義分析

1.1 教學現(xiàn)狀分析

從目前來看，我國大部分高校在教學中依然采用了較為傳統(tǒng)的教學方法。其中存在的問題主要表現(xiàn)在以下幾個方面：第一，教學通常是進行課堂講授，內(nèi)容也非常全面，從物理講到電路，再講到控制理論，有時候一堂課講下來還會覺得時間不充足，知識點還沒講完。整個課堂安排得很緊湊，學生在課堂的參與機會很少，教師同樣也缺乏調(diào)動學生積極性和主動性的理念，導致課堂效果欠佳。第二，目前教學大綱的重點都偏向線路和程序的理論邏輯設(shè)計，考查學生的方式也偏理論，輕實驗。第三，基于學校的設(shè)施設(shè)備比較落后，實際情況完全達不到教學要求，導致實驗的無法進行。因此，實踐環(huán)節(jié)通常不參與考核，跟成績不掛鉤，進而使得學生不重視。

1.2 教學改革的意義

在自動化專業(yè)與電氣工程的專業(yè)課程中，PLC和電氣控制技術(shù)是其中的必修課。另外為配合專業(yè)課程教學，還設(shè)有設(shè)計課程。通過對課程的學習和掌握，目的是讓學生具備基礎(chǔ)的電氣控制和PLC技術(shù)知識與技能，能夠建立電氣控制系統(tǒng)的概念。教育學生能在熟練分析電氣控制電路的基礎(chǔ)上，排除電氣電路的故障，并利用合適的PLC型號，對外圍電路進行設(shè)計，編制PLC程序，從而掌握對普通電氣控制設(shè)備進行PLC改造。

2 理論教學的改革

電氣技術(shù)PLC的課程特點本身就具有很強的應用性，所以教師應該基于教學大綱，通過工程實例和實驗課程相結(jié)合進行課程設(shè)計，實現(xiàn)工程理論與工程實驗的相互輔助教學，使理論能服務于實踐，而實踐深化理論。同時，在改革理論教學時，教師要注意調(diào)動學生的積極性和主動性，從而提高課堂教學的效果。

2.1 啟發(fā)式互動教學，激發(fā)學生學習興趣

啟發(fā)式互動教學，就是為了改變教師為主體的模式，通過讓學生參與到過程中，提高其積極性。而且，學生的主動參與，可以激發(fā)他們思考，使他們發(fā)現(xiàn)學習的樂趣，從根本上將被動學習轉(zhuǎn)換為主動。以下兩種方法對提高學生學習興趣有積極作用。

（1）作業(yè)和考核形式改革，這一改革的目的，是要引導學生認識到該課程在整個自動化專業(yè)體系中的重要意義。例如，在開始每章課時，布置給學生相關(guān)的作業(yè)任務，而且要求不能拖延作業(yè)時間，這樣可以使他們有的放矢進行學習，教師引導其思考，能盡快將課堂內(nèi)容吸收和消化。這也是鍛煉學生預習和復習的意識，且將作業(yè)的成績計入期末成績中。（2）啟發(fā)式互動教學。這種方式需要教師提前一到兩周安排好，要求學生參與到教學討論中，分小組進行集思廣益，然后小組推薦一位發(fā)言人將準備的內(nèi)容講解給其他同學和教師，當然其他小組成員可以進行補充。另外，借助現(xiàn)代化交流工具，大家可以一起對課程的問題進行討論。教師須做總結(jié)性陳述。通過開展學生集體備課教學，能激發(fā)他們主動查閱資料的熱情，自覺將各種熱點或前沿知識帶入課堂中。這樣一來，不僅提高了學習興趣，還擴展了其知識面。

2.2 工程案例教學，提高創(chuàng)造能力

在電氣技術(shù)PLC教學中，電磁閥和電動機是電子控制系統(tǒng)設(shè)計和運作中常見的兩種執(zhí)行電器。在進行實例教學時，也要根據(jù)專業(yè)的特點選擇相應的執(zhí)行電器控制系統(tǒng)，且盡量選擇常見的工程實例進行教學。通過知識轉(zhuǎn)化成生產(chǎn)力這一過程的感受，學生能夠體會到生活中無處不在的控制，認識到電子控制在自動化專業(yè)中的重要性及實際價值，增強學習的目的性。例如，在教授電子正反轉(zhuǎn)控制線路這一知識點中，各大商場都有“自動門”這種設(shè)施，不過很少有學生能與課程聯(lián)系在一起。所以，教師利用這個實例可以對位置傳感器、觸點位置開關(guān)和非接觸紅外傳感器進行教學，將電機、傳感器和電氣控制與自動控制的知識串聯(lián)起來進行。同時，在講控制線路設(shè)計和實現(xiàn)中，可以延伸到如何選擇和設(shè)計電器元件上。比如在講解后半部分的PLC技術(shù)時，可以結(jié)合自動裝卸車講解常規(guī)繼電接觸器控制電路轉(zhuǎn)化成PLc控制時，它們常開常閉點的邏輯關(guān)系和轉(zhuǎn)化方法以及轉(zhuǎn)化后在工業(yè)現(xiàn)場出現(xiàn)切換時熔斷器損毀或跳閘，而實驗室的調(diào)試卻又正常。留給學生思考的問題，培養(yǎng)他們解決問題和思維創(chuàng)造的能力。

3 實踐教學的改革

3.1 移動實驗教學和教學環(huán)節(jié)模塊化

在進行實踐教學時，對課程進行的模塊化設(shè)計和分割，可以分割成實踐前準備、實踐過程調(diào)試和實踐后總結(jié)分析三大塊，并利用移動實驗教學。在課堂上完成實踐任務的布置，而課后可以完成實驗程序和實踐線路，為減少調(diào)試實踐，實驗程序甚至可以在宿舍完成輸入過程。

在實驗之前，學生需要自主完成實驗程序的編寫，這樣可以提高學生在每一項教學環(huán)節(jié)的參與度，培養(yǎng)學生的主體意識，加深對理論知識的認識和理解。通過實驗與作業(yè)結(jié)合教學，能有效改善學生自主學習的現(xiàn)狀。

如果受限于實驗設(shè)備數(shù)量，可以對實驗小組的人數(shù)進行縮減，延長實驗時間。通過開放實驗環(huán)境和時間，學生可以同教師相約完成此次實驗。

3.2 題目設(shè)計多樣化，鍛煉知識轉(zhuǎn)化能力

在新的教學大綱要求下，為配合完成課程設(shè)計，可以加入教學型電梯控制系統(tǒng)、教學型無塔供水系統(tǒng)和教學型鍋爐控制系統(tǒng)等實驗設(shè)備，學生完成設(shè)計后可以在這些模型中進行調(diào)試。當然，針對特別優(yōu)秀的學生也可以讓其自主選擇課題進行設(shè)計，由開關(guān)代替了輸入點電器，由指示燈代替了輸出點，學生可以利用這些實驗設(shè)備完成設(shè)計和調(diào)試?？s小以前的課題小組成員數(shù)量，并增加設(shè)計題目，從10人1題到2至3人題，甚至1人1題，這樣在拓展學生視野的同時，也減小了學生間的相互依賴。

在實驗和設(shè)計過程中，讓學生自己發(fā)現(xiàn)問題，可以激發(fā)他們利用網(wǎng)絡(luò)、圖書館資源或者小組討論和教師輔導的形式積極尋找問題的解決方案，在尋找方案的過程中他們也掌握了相關(guān)的理論知識，然后再將其運用到實驗中，讓理論和實踐真正有效地相結(jié)合。所以通過一系列的控制任務，讓學生掌握到用理論知識解決實際問題的能力，從而激發(fā)學生的主動性和好奇心，真正達到理論服務于實踐的目的。

4 教學手段的改革

將傳統(tǒng)板書與多媒體技術(shù)教學相結(jié)合，利用多媒體的直觀、生動和信息量豐富等特點，將抽象的概念具象化，加深學生的理解，提高學生的學習興趣，從而提升教學質(zhì)量。

4.1 傳統(tǒng)教學與多媒體技術(shù)結(jié)合

這兩種教學方式各有優(yōu)缺點，所以這要求教師能夠?qū)⒍叩膬?yōu)點結(jié)合，實現(xiàn)教學互補。自動化專業(yè)中電機拖動系統(tǒng)動力學，由于其方程和推導過程較多，所以較適合運用板書進行教學，對推導過程可以進行詳細的講解。但在低壓電器中，卻有大量的結(jié)構(gòu)圖與工作原理，所以利用多媒體技術(shù)可以更直觀地展現(xiàn)其結(jié)構(gòu)特征。由于電機的控制線路中按鈕、繼電器和接觸器等非常多，多媒體技術(shù)能實現(xiàn)動態(tài)和視頻教學，充分調(diào)動學生的積極性。

4.2 傳統(tǒng)教學方式與仿真軟件結(jié)合

例如，在教授S7-200PLC編程時可以利用多媒體技術(shù)實現(xiàn)教學，但針對PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計與應用實例講學時，利用實物教學就不夠現(xiàn)實。因為實物不僅投資大，而且維護成本和難度較大。將計算機仿真技術(shù)應用進來，可以實現(xiàn)PLC和組態(tài)軟件的仿真教學。通過該平臺進行教學，可以使控制系統(tǒng)的理論教學實現(xiàn)生動性、直觀性和形象化。計算機仿真技術(shù)，不僅解決了實物控制的難題，而且保證了資源的低成本、多樣化。同時，仿真軟件還具有開發(fā)周期短，完全免于維護的優(yōu)點。所以，將仿真軟件與傳統(tǒng)教學相結(jié)合可以增加課堂教學的多樣性，還提高了實驗教學與設(shè)計的實踐性。

5 結(jié)語

改革電氣技術(shù)PLC教學方法是一項長期而又艱巨的任務。無論是改革教學模式，還是結(jié)合作業(yè)與實驗，都有重要意義。特別是將部分實驗內(nèi)容轉(zhuǎn)移到實驗室之外進行，這在很大程度上避免了實驗設(shè)備緊張造成的困擾，同時也提高了學生的實驗參與度。但是，改革是一個復雜系統(tǒng)的過程，它與教師的素質(zhì)水平、教學內(nèi)容的制定、教學對象的綜合素質(zhì)以及實驗環(huán)境都有著密不可分的關(guān)系。所以，只有通過多方面配合努力，真正做到學生自學為主，教師指導為輔，才能發(fā)揮出該課程在控制系統(tǒng)中重要的主導作用，為培養(yǎng)我國新型應用人才做出更多應有的貢獻。