電氣控制技術(shù)與PLC課程的教學(xué)改革探索

徐珊珊

（江寧高等職業(yè)技術(shù)學(xué)校，江蘇 南京 211100）

0 引言

電氣控制技術(shù)與PLC課程是電氣專業(yè)的相關(guān)課程，按照國家職業(yè)技能標(biāo)準(zhǔn)的知識(shí)要求和技能要求，該學(xué)科本身是專業(yè)核心內(nèi)容，包括機(jī)電技術(shù)應(yīng)用、數(shù)控技術(shù)應(yīng)用、電氣運(yùn)行控制等專業(yè)都會(huì)學(xué)習(xí)相關(guān)課程。其核心在于了解通用電氣設(shè)施的基本結(jié)構(gòu)和工作原理，并且按照技術(shù)操作規(guī)程掌握電力電氣知識(shí)。因此課程改革工作有助于提升學(xué)生的實(shí)踐能力，實(shí)現(xiàn)理實(shí)一體化教學(xué)。

1 課程教學(xué)模式分析

1.1 任務(wù)引導(dǎo)與項(xiàng)目化課程

進(jìn)行項(xiàng)目引領(lǐng)型課程模式設(shè)計(jì)的目的是讓學(xué)生體驗(yàn)并完成崗位職業(yè)工作，按照組織管理要求對(duì)崗位職責(zé)進(jìn)行劃分，并培養(yǎng)學(xué)生的各種職業(yè)能力要素，以實(shí)踐操作來實(shí)現(xiàn)各個(gè)職業(yè)能力要素的結(jié)合。此類項(xiàng)目行動(dòng)具有明確的針對(duì)性，針對(duì)某一特定崗位設(shè)置有關(guān)的工作目標(biāo)比崗位任務(wù)更加具體化。當(dāng)一個(gè)產(chǎn)品從設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)過渡到制作環(huán)節(jié)之后，學(xué)生可以按照崗位任務(wù)將學(xué)習(xí)目標(biāo)劃分為一個(gè)個(gè)子項(xiàng)目，打造理實(shí)一體化課程標(biāo)準(zhǔn)[1]。

例如，開設(shè)機(jī)電設(shè)備安裝和電氣控制課程的目的就是為了培養(yǎng)相關(guān)崗位的高級(jí)技能型人才，這些人才應(yīng)該熟練掌握機(jī)械制圖、機(jī)械制造，掌握本專業(yè)應(yīng)該掌握的機(jī)械設(shè)計(jì)方案和電子知識(shí)等。隨著能力的提升和發(fā)展，應(yīng)該在未來的工作當(dāng)中裝配一些較為復(fù)雜的機(jī)電設(shè)備，并且了解某些設(shè)備控制系統(tǒng)和裝置是否產(chǎn)生故障，學(xué)會(huì)獨(dú)立安裝維修模塊化生產(chǎn)控制系統(tǒng)。實(shí)際上電氣控制技術(shù)對(duì)于崗位能力的要求相對(duì)較高，且現(xiàn)代科技水平的發(fā)展使得工業(yè)機(jī)器人等代替人工操作的設(shè)備開始進(jìn)入人們的視野。在此基礎(chǔ)上，電氣控制技術(shù)專業(yè)從業(yè)人員應(yīng)該在讀懂機(jī)械圖紙的前提下，排除電氣故障和機(jī)械故障，完成安裝任務(wù)和機(jī)器控制程序的編制調(diào)節(jié)，在對(duì)技術(shù)資料進(jìn)行整理之后，具有專項(xiàng)崗位操作能力。總而言之，想要完成實(shí)踐操作需要讓學(xué)生具有繪圖能力、識(shí)圖能力、機(jī)械設(shè)備安裝能力、機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)能力、機(jī)械產(chǎn)品維修能力等多個(gè)方面，學(xué)會(huì)使用可編程邏輯器。在目前的生活生產(chǎn)環(huán)節(jié)大量自動(dòng)控制設(shè)備使用PLC技術(shù)，熟悉并掌握現(xiàn)有電器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與工作原理，熟悉生產(chǎn)設(shè)備、控制電路的分析方法和故障、初步處理能力之后就能掌握PLC原理和編程方法，完成基本邏輯指令的下達(dá)。

1.2 確定工作任務(wù)

在教學(xué)改革過程環(huán)節(jié)需要確定具體的工作任務(wù)，選擇具有代表性的內(nèi)容滲透到落實(shí)和評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)當(dāng)中。例如可以為學(xué)生下達(dá)任務(wù)，要求他們根據(jù)電路圖紙完成指定電路的連接過程。從學(xué)習(xí)目標(biāo)來看，是讓學(xué)生掌握低壓電器的基本結(jié)構(gòu)和工作原理，具有對(duì)電氣控制電路的分析能力和故障處理能力，因此在學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)會(huì)涉及很多低壓電器的基本知識(shí)（包括開關(guān)電器、電動(dòng)機(jī)點(diǎn)動(dòng)、控制電路連接檢測等）。之后讓學(xué)生根據(jù)完整的電氣原理圖準(zhǔn)備好螺絲刀和導(dǎo)線等設(shè)備完成實(shí)踐操作過程。

1.3 課程資源設(shè)計(jì)

在電氣控制技術(shù)與PLC課程的學(xué)習(xí)過程當(dāng)中，教學(xué)資源設(shè)計(jì)是非常關(guān)鍵的內(nèi)容，是為學(xué)生確定工作情境和學(xué)習(xí)任務(wù)的重點(diǎn)。例如在學(xué)生學(xué)習(xí)完P(guān)LC、電動(dòng)機(jī)控制電路的連接和調(diào)試之后，可以按照教學(xué)要求編制主電路或PLC接線圖，讓學(xué)生下達(dá)基本指令設(shè)計(jì)好相應(yīng)的程序和語句，在模擬工作環(huán)境下，以實(shí)際操作和演示的方法匯報(bào)學(xué)習(xí)成果。在正確將程序輸入PLC之后，就可以根據(jù)模擬工程的控制要求做好調(diào)試，達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)[2]。

1.4 課堂教學(xué)組織

在課堂教學(xué)組織當(dāng)中，教師要采用階段性教學(xué)法，旨在提升學(xué)生在學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)的獨(dú)立性和自主性。初期階段，可以讓學(xué)生根據(jù)任務(wù)目標(biāo)進(jìn)行自主分析，教師扮演輔助者和引導(dǎo)者的角色，對(duì)有關(guān)的理論知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行解析和驗(yàn)證。后續(xù)階段讓學(xué)生以小組為單位展開討論分析，圍繞教學(xué)目標(biāo)任務(wù)進(jìn)行相應(yīng)的安裝和操作，并且對(duì)任務(wù)達(dá)成情況展開檢查。最后階段則由教師驗(yàn)收學(xué)生的學(xué)習(xí)成果展開全方位評(píng)價(jià)，為實(shí)現(xiàn)崗位能力的培養(yǎng)打好工作基礎(chǔ)。

以PLC控制技術(shù)精品課程組織方案來看，以培養(yǎng)學(xué)生PLC應(yīng)用能力為根本目標(biāo)，以工程實(shí)際項(xiàng)目為載體，將技能培訓(xùn)和基礎(chǔ)知識(shí)學(xué)習(xí)融于項(xiàng)目實(shí)施的過程當(dāng)中，讓學(xué)生以工作任務(wù)單的形式接受任務(wù)拓展項(xiàng)目，提升實(shí)踐創(chuàng)新能力。在當(dāng)前的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目內(nèi)，包括三項(xiàng)異步電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)控制、三相異步電動(dòng)機(jī)順序啟?？刂啤⑷喈惒诫妱?dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制、車床PLC改造控制等不同類型。在學(xué)習(xí)的時(shí)候，學(xué)生可以直接在學(xué)校內(nèi)的PLC實(shí)訓(xùn)內(nèi)完成基本知識(shí)與技能的學(xué)習(xí)和掌握，整個(gè)學(xué)習(xí)過程以任務(wù)驅(qū)動(dòng)為根本目標(biāo)根據(jù)不同的教學(xué)情境，選擇適合學(xué)生的學(xué)習(xí)方法。例如，在講解到PLC編程軟件的使用過程時(shí)，可以采用微課或動(dòng)畫的方式進(jìn)行內(nèi)容的演示，或是利用仿真軟件模擬項(xiàng)目運(yùn)行過程。在期末階段還要對(duì)學(xué)生進(jìn)行能力考核，包括理論測試和技能測試。以PLC課程的技能測試內(nèi)容為例，包括基本邏輯指令、功能指令、順序控制、程序設(shè)計(jì)等方面[3]。

2 電氣控制課程教學(xué)設(shè)計(jì)案例

2.1 教學(xué)整體設(shè)計(jì)

整個(gè)教學(xué)實(shí)施階段采用PDCA循環(huán)管理理論分析方法來進(jìn)行電氣控制技術(shù)課程，圍繞課前準(zhǔn)備、課堂開展、課后評(píng)價(jià)反饋等幾個(gè)方面展開。課程設(shè)計(jì)階段會(huì)詳細(xì)列出整個(gè)課程教學(xué)環(huán)節(jié)需要遵循的具體任務(wù)項(xiàng)目，以課堂核心任務(wù)為導(dǎo)向設(shè)置好相應(yīng)的任務(wù)目標(biāo)。之后再執(zhí)行教學(xué)計(jì)劃環(huán)節(jié)，可以優(yōu)化課前設(shè)計(jì)和課堂教學(xué)細(xì)節(jié)等多個(gè)方面的內(nèi)容。

2.2 課前準(zhǔn)備環(huán)節(jié)

以接觸器聯(lián)鎖正反轉(zhuǎn)控制電路為例，在這一章節(jié)當(dāng)中的任務(wù)主要包含三個(gè)方面的內(nèi)容，一是對(duì)接觸器和聯(lián)鎖電路控制三相電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)進(jìn)行識(shí)別，二是進(jìn)行電路圖繪制，三是對(duì)教學(xué)資源和其他連接方式進(jìn)行實(shí)踐操作。在課前準(zhǔn)備的時(shí)候，教師可以利用網(wǎng)絡(luò)視頻或三相電動(dòng)機(jī)接觸器實(shí)物和其他電子元件作為電路圖繪制時(shí)的參考依據(jù)，在仔細(xì)分析章節(jié)內(nèi)容之后提煉出這一部分的重點(diǎn)和難點(diǎn)。與此同時(shí)，教師還可以確定教學(xué)環(huán)節(jié)可能出現(xiàn)的問題，從而為學(xué)生提供針對(duì)性解決方案。例如學(xué)生無法正確區(qū)分接觸器時(shí)，就需要通過課堂PPT或?qū)嵱?xùn)當(dāng)中的分組拆卸過程來了解其中的內(nèi)部結(jié)構(gòu)；如果學(xué)生不能夠根據(jù)實(shí)物繪制電路圖時(shí)，就應(yīng)該以教師示范演示或視頻演示的方法，了解接觸器的有關(guān)電路知識(shí)，合理穿插理論部分和實(shí)踐技能部分[4]。

2.3 教學(xué)實(shí)施

教師可以先將三相電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)視頻展示在學(xué)生面前，讓學(xué)生根據(jù)已經(jīng)學(xué)過的知識(shí)分析三相電動(dòng)機(jī)從正轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)榉崔D(zhuǎn)時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)哪些問題，并觀看電子元件的工作狀態(tài)，介紹不同電子元器件在電路當(dāng)中的正確位置，從而引出電子元件符號(hào)和電路圖繪制要求作為擴(kuò)展內(nèi)容，了解直流接觸器和交流接觸器在走線和內(nèi)在原理方面的差異等。在具體的實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)，還可以通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)的方式，讓每個(gè)學(xué)生參與到電路圖的繪制過程當(dāng)中，之后讓學(xué)生用萬用表檢查主電路與輔助電路是否正常，按照標(biāo)準(zhǔn)依次檢測完畢之后開始下一階段的通電運(yùn)行。實(shí)驗(yàn)課程結(jié)束后對(duì)所有器材進(jìn)行整理，得到教師許可之后，將所有電源切斷并拆卸線路?？梢钥吹綄?shí)驗(yàn)過程能夠在教師的引導(dǎo)和幫助之下，讓學(xué)生布設(shè)合理的電路圖，準(zhǔn)確表述接觸器聯(lián)鎖控制三相電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)原理，減少其他問題的產(chǎn)生[5]。

2.4 教學(xué)質(zhì)量評(píng)估

教學(xué)質(zhì)量評(píng)估的目的是根據(jù)初期階段的教學(xué)目標(biāo)，對(duì)教學(xué)實(shí)施過程和最終教學(xué)的成果展開分析和評(píng)價(jià)，圍繞理論知識(shí)和實(shí)踐操作技能兩個(gè)方面進(jìn)行判斷。理論知識(shí)方面主要指的是學(xué)生對(duì)于基礎(chǔ)知識(shí)的掌握情況，例如前文提到的接觸器或電路圖繪制要求等。實(shí)踐考核則讓學(xué)生完成電路圖布設(shè)等操作。

另外在教學(xué)反饋環(huán)節(jié)需要根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況來進(jìn)行能力判定，以過程性考核和評(píng)價(jià)性考核相結(jié)合的方式，注重學(xué)生的實(shí)踐操作能力與創(chuàng)新能力。即便學(xué)生布線混亂或布局不清晰，但只要他們能夠了解到線路圖的繪制方法，就能在今后的實(shí)驗(yàn)過程當(dāng)中不斷改進(jìn)并優(yōu)化，從而熟練掌握電子元器件的接線要求和電子符號(hào)繪制方法等。

3 結(jié)語

電氣控制技術(shù)和PLC課程教學(xué)改革探索工作應(yīng)該在現(xiàn)有資源的基礎(chǔ)上展開進(jìn)一步的整合和開發(fā)，制定教學(xué)大綱和教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)編寫完整的一體化教材。這樣一來可以最大限度發(fā)揮教學(xué)資源的功能和價(jià)值，幫助學(xué)生了解專業(yè)知識(shí)發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性。無論是硬件資源設(shè)計(jì)還是軟件資源設(shè)計(jì)，都應(yīng)嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)，確保學(xué)生在使用過程中的安全。

在評(píng)價(jià)體系方面應(yīng)建立更加完善的評(píng)價(jià)機(jī)制，結(jié)合不同專業(yè)的崗位特征來制定可行性突出的教學(xué)評(píng)價(jià)依據(jù)，讓教學(xué)理論和教學(xué)實(shí)踐協(xié)同發(fā)展。從整體目標(biāo)來看，一方面確保學(xué)生基本技能的獲取，另一方面確?；A(chǔ)知識(shí)的控制程度，從共性到個(gè)性完成評(píng)估內(nèi)容。總而言之，教師需要明確教學(xué)改革的建設(shè)思想和建設(shè)目標(biāo)，對(duì)實(shí)訓(xùn)課程和理論課程等作出統(tǒng)一規(guī)劃，達(dá)到課程之間的合理銜接，讓學(xué)生充分意識(shí)到能力培養(yǎng)對(duì)于實(shí)踐操作的重要性，突出技能性內(nèi)容和知識(shí)點(diǎn)應(yīng)用性內(nèi)容的深度結(jié)合。未來的工作實(shí)踐環(huán)節(jié)還要以崗位能力要求為標(biāo)準(zhǔn)，以綜合職業(yè)能力培養(yǎng)為基本方向，讓學(xué)生在學(xué)校內(nèi)部模擬崗位需求完成各項(xiàng)工作，實(shí)現(xiàn)在校學(xué)習(xí)和企業(yè)工作之間的有效銜接。