基于应用型人才培养的“电气控制与可编程控制器”教学改革与探索.doc

基于应用型人才培养的“电气控制与可编程控制器”教学改革与探索 “电气控制与可编程控制器”是一门实践性很强的技术应用专业课程。首先对教学内容和大纲要求进行优化，以适应应用型人才培养的目标；其次结合先进的教学手段，改进教学方法和考核办法，重点加强培养学生独立思考以及解决问题能力；最后重点是实践教学环节，启用案例教学，在具体工程案例中引导学生，提高学生分析问题、解决问题的能力。 一、引言 “电气控制与可编程控制器”课程是机械设计制造及其自动化专业课程中一门重要的技能课程，强调理论联系工程实际，注重动手操作。我们当前采用的还是以课堂教学为主，实验教学为辅的教学模式，学生的学习积极性不高，知识掌握得也不够牢靠，达不到培养学生动手能力及创新能力的目标。2018年起，我们启动了该课程的教学改革，在三个方面逐一完成“电气控制与可编程控制器”的课程改革。通过一系列实践验证来激发学生的学习兴趣，了解开发过程， 从而大大增强了教学效果，实现了专业理论知识和实践操作的有机统一。 二、教学内容的改革 “电气控制与可编程控制器”课程教学内容包含两部分传统的接触器继电器电气控制系统和可编程逻辑控制器（Programmable logic Controlle简称PLC）。在传统的接触器继电器控制系统部分除介绍电器元件的工作原理，还要把典型的产品实物带入教室，让同学们有个感官的认知。基本知识简单介绍之后，推出工程实例，结合典型机械机床设备的电气控制系统，具体细化教学内容。让同学带着问题认识电气控制原理图中各个电器原件的工作原理及作用，并分析电路原理图及电机的工作原理，掌握原理图的绘制方法，这样能提高学生工程识图的能力。 在PLC内容教学时，首先让学生明确PLC的概念， PLC 是一种通用的工业控制器，一种专门用于工业控制场合的通用工业控制计算机。 1.注重PLC控制器CPU的选型及系统配置 在多年的教学中，我们发现很多学生能够很顺畅地设计梯形图程序，但是不会为PLC硬件系统配置，甚至不会选择PLC控制器的类型。以西门子S7-200系列PLC控制器为例， CPU224机型最多可以扩展7个模块。在工程项目拿到之后首先要考虑PLC本机的扩展能力，其次要根据输出设备的特点考虑PLC输出类型。共3种类型 （1）继电器型的输出接口，可用于交流及直流两种电源，但接通断开的频率低；（2）晶体管型的输出接口，有较高的接通断开频率，但只适用于直流驱动的场合；（3）晶闸管型的输出接口，仅适用于交流驱动场合。这些都是工程实际中会碰到的问题。如果驱动设备是步进电机，要考虑用晶体管型的输出接口的PLC机型主控制器。同时，在和外部设备接线时，还需注意公共端子的接线方式。这些是需要学生在课程学习中训练掌握的工程实际问题。 2.重视PLC控制器“功能指令”的教学 以往的课堂教学过程中重点讲解基本的逻辑指令，这样的结果是学生在工程实际中不会实现循环功能或者是高速脉冲指令来驱动步进电机的运转。PLC技术早已突破了原有的数字量控制的局限，而进入到过程控制、位置控制、通信网络和图形工作站等领域，成为机电控制及过程控制不可缺少的核心控制部件。所以在PLC教学过程中要重视PLC控制器的“功能指令”的教学。 3.重视互联网技术的应用教学 随着互联网技术及通讯技术的发展，现在的PLC 都具有通信联网功能。PLC 与其他智能设备可以很方便地组成集中管理和分散控制式的控制系统。因此在PLC教学过程中要用到PLC组态。 三、教学方法的改革 现有的教学方法是，老师授课，学生做作业，在理论课中安排实验课，然后考试。这样学生仅仅是在接受老师传授的知识，缺乏学习自主性及设计能力的训练。“电气控制与可编程控制器”课程改革的目标之一就是对教学方法进行改革，以培养学生工程应用能力为目标，改变过去以教师为中心如何“教给”学生的教学模式，转变为以学生为中心如何“教会”学生的教学模式。主要从课堂教学、案例教学、与组态软件结合教学和考核机制4个方面改革教学方法。 在课堂教学中，采用多媒体作为教学的辅助手段，实现上课形式的生动性。同时注意教师与学生之间的互动交流，通过提问、练习、学生上台板书答案、交流讨论等提高学生的注意力，激发学生的思考。多媒体课件中插入动画及视频链接。可以把重点元器件原理做成flash动画，把要完成编程的醒目控制原理也做成动画，这样学生更能掌握题目要求，从而掌握主要内容。在教学过程中把工程项目案例作为问题的提出，然后组织学生分组讨论，每组可以从提出问题、分析问题、解决问题三个方面做简单的汇报，老师对同学汇报的过程加以引导，激发学生学习的兴趣，做到在讨论中掌握知识要点，锻炼了学生思考问题的周密性以及解决工程问题的能力。 随着工业自动化水平的迅速提高，组态软件的产生课程以增强学生的实践意识及应用能力为目标，采用力控组态软件，以真实的工程问题为背景，进行PLC和组态结合，实现工程管理与远程控制。 注重加强对平时学习过程的监控以及实践环节的成绩比重。因此分章节，每次教学内容结束针对知识点进行课堂一练，每次都打分计入综合成绩。以知识点为单元进行考核，加强平时学习内容的考核，注重了学习过程。 四、实践环节的改革 要将知识转化为工程实践能力，必须加强实践环节。我校PLC实验室基础实验设备有25套，每套设备的基础实验有6套，除了基础实验可以增设选修实验，这样就可以实现除了基本要求的教学还可以按需教学，对于能力比较强的学生，可以选做实验。实践环节的改革主要有3个方面 1.改革实验教学方法教师以引导为主，加强教师在实验中的指导、启发作用，要求学生在实验开始前完成实验程序的编写，重点指导学生实验过程中的实验调试、对实验结果的分析、对系统结果的完善，并有针对性地在现有实验的基础上增加难度，现场验证。 2.对现有的实验项目进行改革，在每个基础性实验上增加设计性实验，提高学生实验兴趣；增加综合实验题目，选题广泛，适合不同层次能力的学生，给学生更多的实践机会； 3.改革实践环节考核机制改变只考核实验结果的模式，增加实验答辩，实验过程和创新设计作为考核指标。 总之，通过“电气控制与可编程控制器”教学改革，目的是培养学生的综合应用能力、实际动手能力、工程设计能力和创新能力。通过对理论教学和实验教学两方面的教材、教学内容、方法、手段等各环节进行改革，尽可能激发学生的学习兴趣和学习积极性，培养学生的实践动手能力和创新能力，并取得较好的实际效果。