電氣控制與PLC課程在機(jī)械專業(yè)中的教學(xué)改革研究

陳艷娟，岳宗豪，趙少華，羅劉敏，劉偉

摘要：《電氣控制與PLC》是機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)的一門專業(yè)課，在疫情期間，傳統(tǒng)的授課方式已不再滿足當(dāng)下需求，迫切需要教學(xué)改革。本文從本課程的教學(xué)內(nèi)容和專業(yè)特點(diǎn)出發(fā)，提出了新的教學(xué)方法，不僅解決了當(dāng)下需求同時(shí)提升了教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：教學(xué)改革;教學(xué)方法;教學(xué)效果

中圖分類號(hào)：G642? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2021）20-0219-02

自新冠肺炎疫情爆發(fā)以來(lái)，教育部明確提出“停課不停教，停課不停學(xué)”的方針政策，這對(duì)廣大高校教師來(lái)說(shuō)是一項(xiàng)極大地挑戰(zhàn)，《電氣控制與PLC》是一門應(yīng)用性和實(shí)用性很強(qiáng)的課程，在工業(yè)領(lǐng)域起著無(wú)比重要的基礎(chǔ)作用，比如電梯控制系統(tǒng)，機(jī)床操控系統(tǒng)，自動(dòng)售貨機(jī)等等，科技的發(fā)展離不開(kāi)基礎(chǔ)理論的作用，時(shí)代的進(jìn)步依靠的是青年人群，如何讓學(xué)生更好地掌握理論知識(shí)，并能靈活運(yùn)用，在突如其來(lái)的疫情下，這是一項(xiàng)極其嚴(yán)峻的任務(wù)[1-3]。僅靠網(wǎng)課和學(xué)生自學(xué)還是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能達(dá)到目的的，因此為了提高教學(xué)效果，本文結(jié)合《電氣控制與PLC》課程特點(diǎn)和周口師范學(xué)院機(jī)械與電氣工程學(xué)院機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)的培養(yǎng)計(jì)劃以及周口師范學(xué)院提供的網(wǎng)課培訓(xùn)內(nèi)容，提出了新的教學(xué)方法。

1 教學(xué)內(nèi)容

周口師范學(xué)院機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)的《電氣控制與PLC》課程包括兩部分內(nèi)容，一是低壓電器部分，二是可編程控制器部分，所以《電氣控制與PLC》既涵蓋了低壓電器的知識(shí)，也涵蓋了可編程控制器的知識(shí)，主要講授低壓電器、電氣原理圖的基本知識(shí)、PLC的基礎(chǔ)知識(shí)及工作原理、S7-200PLC的系統(tǒng)配置、基本指令、編程系統(tǒng)及應(yīng)用、PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用實(shí)例等內(nèi)容。該課程內(nèi)容較多、知識(shí)點(diǎn)多且瑣碎。該課程包含兩個(gè)部分：一是理論教學(xué);二是實(shí)驗(yàn)教學(xué)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)部分在實(shí)驗(yàn)設(shè)備上進(jìn)行，以典型設(shè)計(jì)案例為導(dǎo)向，開(kāi)動(dòng)學(xué)生的大腦，不斷的鞏固和靈活應(yīng)用理論知識(shí)。習(xí)近平曾明確指出，把課程思政提到一定的高度上來(lái)，高校要以立德樹(shù)人為根本任務(wù)，要利用好每一門課的課堂，讓學(xué)生不光在思想政治課能聽(tīng)到，在其他課程上也能聽(tīng)到[4]。深挖《電氣控制與PLC》課程的思政元素，融會(huì)貫通，不能只做教書匠，也要做學(xué)生良好素質(zhì)的引領(lǐng)人。要全面培養(yǎng)學(xué)生的德、智、體、美，讓學(xué)生不僅具有科學(xué)知識(shí)，更要為祖國(guó)的事業(yè)添磚增瓦。

《電氣控制與PLC》課程具有極強(qiáng)的實(shí)用性，學(xué)生學(xué)完這門課程之后，不僅要具備解決實(shí)際問(wèn)題的能力，還要能夠獨(dú)立設(shè)計(jì)具有一定難度的PLC控制系統(tǒng)。為了讓學(xué)生畢業(yè)后能夠更快地適應(yīng)工作崗位，實(shí)現(xiàn)學(xué)校和企業(yè)的對(duì)接，在教學(xué)中一定要注重結(jié)合企業(yè)對(duì)實(shí)際生產(chǎn)崗位在技能上的要求，培養(yǎng)出一批實(shí)操能力強(qiáng)并能靈活運(yùn)用知識(shí)的大學(xué)畢業(yè)生。目前機(jī)械領(lǐng)域有很多新的研究方向，如智能制造、智能機(jī)器人等，其中的制造原理都離不開(kāi)這門課程的學(xué)習(xí)，以此為創(chuàng)新課題，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣[5]。

2 教學(xué)方式的創(chuàng)新

《電氣控制與PLC》課程是機(jī)械設(shè)計(jì)與制造及其自動(dòng)化專業(yè)的一門實(shí)用性很強(qiáng)的專業(yè)必修課程。根據(jù)機(jī)械專業(yè)學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律和特點(diǎn)，總結(jié)教學(xué)模式，即堅(jiān)持以學(xué)生“學(xué)的會(huì)”和“懂的用”為中心的教學(xué)理念，創(chuàng)新了“教師為輔，學(xué)生為主”的教與學(xué)模式，并充分挖掘了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，讓學(xué)生學(xué)有所得，學(xué)以致用。

2.1 教學(xué)內(nèi)容

理論教學(xué)方面，選用了線上課程，注重難點(diǎn)的講解、討論、交流互動(dòng)，并適時(shí)穿插最新的研究話題，讓同學(xué)們了解前沿的知識(shí)。在學(xué)習(xí)S7-200指令系統(tǒng)時(shí)，利用西門子提供V2.0 S7-200編程軟件對(duì)各個(gè)指令進(jìn)行實(shí)操，讓同學(xué)們看到效果和問(wèn)題，以便加深理解和應(yīng)用。

實(shí)驗(yàn)教學(xué)方面，經(jīng)過(guò)多方面的查找資料，了解該課程的前沿知識(shí)，選擇目前比較先進(jìn)的綜合性應(yīng)用課題，例如自動(dòng)配料小車系統(tǒng)、智能交通信號(hào)燈系統(tǒng)、智能搶答器系統(tǒng)等。線下學(xué)生自己分析系統(tǒng)要求并完成程序編寫，并利用V2.0 S7-200編程軟件觀看實(shí)驗(yàn)結(jié)果，重在激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新能力，在不同的方案下老師提出指導(dǎo)意見(jiàn)，學(xué)生完成程序設(shè)計(jì)并進(jìn)行驗(yàn)證。開(kāi)學(xué)后可在開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行程序驗(yàn)證[6]。

課程思政方面，在講解電氣控制部分時(shí)，我國(guó)最早引入自動(dòng)控制理論的是錢學(xué)森教授，世界著名科學(xué)家，中國(guó)載人航天奠基人，中國(guó)兩彈一星功勛獎(jiǎng)?wù)芦@得者，被譽(yù)為“中國(guó)航天之父”“中國(guó)自動(dòng)化控制之父”，一位具有崇高理想的愛(ài)國(guó)者，經(jīng)歷重重困難也要堅(jiān)持回國(guó)貢獻(xiàn)自己的力量，才使得中國(guó)導(dǎo)彈、原子彈的發(fā)射得到了巨大的推進(jìn)。在講解電機(jī)知識(shí)時(shí)，“中國(guó)電機(jī)之父”、中國(guó)電機(jī)工程專家、電機(jī)工程教育家鐘兆琳教授，為中國(guó)科技的發(fā)展做出了很大的貢獻(xiàn)。他們潛心研究，吃苦耐勞的匠人精神培養(yǎng)了一代又一代的青年楷模。通過(guò)學(xué)習(xí)繼電器控制，電氣符號(hào)、控制電路以及安全事項(xiàng)，讓同學(xué)們具備嚴(yán)謹(jǐn)?shù)那髮W(xué)態(tài)度和良好的工作作風(fēng)。

2.2 教學(xué)手段

疫情防控期間，學(xué)校召開(kāi)了學(xué)習(xí)通線上培訓(xùn)課程，學(xué)習(xí)通功能強(qiáng)大，例如簽到、建立自己的線上課程、發(fā)放批改作業(yè)、線上考試等，學(xué)生由于特殊情況不能按時(shí)上課的或者知識(shí)點(diǎn)沒(méi)理解的可以重復(fù)播放。由于學(xué)習(xí)通的在線直播功能還不完善，有些知識(shí)點(diǎn)需要重點(diǎn)講解，所以使用了深受廣大教師喜愛(ài)的釘釘軟件進(jìn)行線上直播，線上互動(dòng)。理論課程具體教學(xué)方法如下：

課前：課前充分備課，研究每節(jié)課的學(xué)習(xí)任務(wù)、學(xué)習(xí)目標(biāo)和重難點(diǎn)，總結(jié)成文檔形式，將其通過(guò)QQ發(fā)送給學(xué)生，并將相關(guān)的學(xué)習(xí)資料通過(guò)學(xué)習(xí)通和QQ群推送給學(xué)生，引導(dǎo)他們進(jìn)行線上預(yù)習(xí)和課前討論。同時(shí)，在課前讓同學(xué)們?cè)趯W(xué)習(xí)通進(jìn)行簽到，以便實(shí)時(shí)掌握學(xué)生考勤情況。

課中：首先，采用學(xué)習(xí)通平臺(tái)讓學(xué)生按照任務(wù)安排進(jìn)行課程自主學(xué)習(xí)，并要求學(xué)生詳細(xì)做課堂筆記。隨后，要求學(xué)生對(duì)課前推送問(wèn)題展開(kāi)討論，對(duì)仍有疑惑的問(wèn)題進(jìn)行總結(jié)和記錄。最后，通過(guò)釘釘直播互動(dòng)的方式講解重難點(diǎn)，并為學(xué)生答疑解惑。由于本課程主要分為兩大部分內(nèi)容，即電氣控制電路和PLC程序設(shè)計(jì)，這兩部分內(nèi)容實(shí)用性很強(qiáng)，為了讓學(xué)生能夠更好地掌握和運(yùn)用知識(shí)，還設(shè)計(jì)了更貼近實(shí)際生活、更加靈活多樣的題目供學(xué)生練習(xí)，并采用項(xiàng)目化教學(xué)模式進(jìn)行線上分組、分任務(wù)完成設(shè)計(jì)[7]。