高职PLC相关专业课程的教学研究

近年来，中国制造业水平不断发展，人力成本不断上升，对生产制造设备的自动化、智能化、高效化要求不断提高，制造设备发展水平日新月异。由于可编程控制器（PLC）、变频器、触摸屏在工业控制的复杂环境中，具有良好的可靠性、稳定性、高效性，同时具有抗干扰能力强和实时的人机交互能力，所以在这些先进制造设备中得到广泛应用。

东莞作为全球制造业名城，各类大型、国际化企业的自动化水平走在全国先进行列，这些企业对具备可编程控制器（PLC）、变频器、触摸屏等综合知识的技术人员需求巨大。为适应市场需求，高职院校工科类专业普遍开有机电一体化、数控技术等相关专业，这些专业学生就业情况良好，招生情况一年旺过一年。如何搞好这些专业的教学工作，更有效衔接各专业课程，培养出满足企业需求的专门人才，是摆在高职相关专业教育工作者面前的现实课题。

一、可编程控制器（PLC）相关专业课程教学现状

以机电一体化专业人才培养方案为例，该专业一般设置与可编程控制器（PLC）相关专业的核心课程有以下4门，详见表1。

以上4门核心课程学分总计有12分，在机电一体化专业课程中分量较重。前两门课程内容主要是学习电气设备与PLC基础及其实训，这两门课程是PLC知识的入门学习，后两门课程主要内容是学习变频器、触摸屏与PLC的综合应用及其实训，是PLC知识的深化和拓展，也更加N近PLC的实际应用。这样的课程安排对机电一体化专业来说，应该是合适的也是必须的，但是在教学安排、资源利用以及教学方法方面还存在一些商榷的地方，主要体现在以下几个方面。

（一）在实训教学安排上一律采用实训周的形式，理论课和实训课不能很好衔接

例如：《PLC高级应用技术实训》这门实训课与《PLC控制系统设计与调试》理论课安排在同一个学期教学，《PLC高级应用技术实训》安排在该学期集中实训两周（这两门课的教学计划见表2）。

上述两门课程的教学进度必须有先后合理安排，即应该是先安排理论课，让学生先掌握理论知识再上实训课，这样教学效果才会好，否则理论课还未讲，就上实训课，学生实训时会觉得无从下手，其教学效果也要大打折扣。由于每个班级采用集中实训两周，而班级太多，PLC实训室资源有限，结果理论课还未上完，实训课就结束了，给实训老师和学生带来很大困扰，其教学效果可想而知，非常有必要进行合理调整，使理论课和实训课有机衔接，让教学达到最佳效果。

（二）PLC实训室资源利用有待改善

由于PLC实训室设备昂贵，一个PLC综合实训台（包括台式电脑）将近4万多元，按一个实训室安装20个机台计算，建设一个实训室要将近80多万元，所以一般的职业院校只有一个PLC实训室。由于机电一体化专业招生情况一年好过一年，一届学生四五个班近250人，两届学生近500人的PLC相关课程教学（注：表1中第1、2门课和第3、4门课分别安排在大二、大三学习），在现有实训室资源情况下，如何合理安排课程，充分利用资源，非常重要。从上表2可以看出，由于实训课集中两周时间实训，在实训周期间，其它课全部停止，在第1-4周PLC实训室比较空闲，而第5-10周PLC实训室特别繁忙，《PLC控制系统设计与调试》与《PLC高级应用技术实训》课程安排并不平衡，会造成PLC实训室的使用前闲后忙，存在浪费资源的现象。如果实训课时间安排不进行改善，一旦再扩大招生，实训室会存在排不下课的现象（实际上2014级机电一体化的《PLC高级应用技术实训》课已经存在排到非PLC实训室上课的现象，这些教室由于没有PLC实训设备，严重影响教学效果）。所以如何调整改善课程安排，充分利用现有PLC实训室资源，也是亟待解决的现实问题。

（三）在PLC相关课程尤其是实训课的教学方法上灵活性有待加强

对于高职学生而然，普遍的现象是理论知识底子薄，基础不牢，动手能力不强。而PLC相关课程的教学又是一个先简后繁的过程，既要培养学生具有一定的PLC、变频器和触摸屏的理论知识，又要培养学生的动手能力和自我创造能力，以便学生将来在企业具有独立解决各类不同PLC实际问题的能力。在PLC相关课程的实训教学上，现在普遍采用的是验证教学法，即教师提供一份现成实训指导书，上面有PLC、变频器、触摸屏的输入输出接口分配，接线方法，有PLC程序、变频器参数设定方法、触摸屏组态程序，学生只要按照实训指导书提供的样本输入程序，设定参数，接线运转，验证结果正确就算完成实训。这样的实训课教学培养出来的学生，缺乏独立思考及动手能力，缺乏创造性思维，缺乏解决实际问题的能力，不能很好地适应将来面临的实际工作要求。为了改善PLC相关实训课的教学效果，培养学生的独立工作能力和创造能力，提高解决实际问题的能力，有必要改进教学方法。

二、可编程控制器（PLC）相关专业课程教学的改进方法

针对以上指出的可编程控制器（PLC）相关专业课程教学中存在的一些问题，提出以下解决方法。

（一）分散实习

关于以上提到的PLC相关理论课与实训课不能很好地衔接和PLC实训室资源不能有效利用的两方面问题，建议采用分散实训的方法，即将两周的集中实训课改为以4节课为一个教学单元，在整个学期教学中均匀分布安排。具体见表3。

在排课时可以兼顾理论课教学进度来安排实训课，这样既可以灵活合理地解决理论课与实训课的教学进度衔接问题，又能解决PLC实训室资源紧张问题，同时这样拉开实训课的整个教学进程后，老师可以在完成一个实训课题后，预先布置下一个实训题目，让学生预习相关理论知识，做好下一个实训课题的前期准备工作，以便更好地完成下一个实训课题，这样的实训课安排大幅提高了实训室资源的利用效率，更为重要的是实训课的教学效果也会大幅提升。

（二）改进教学方法

在PLC相关实训课的教学方法方面，要根据实训课教学的不同阶段，适当、灵活地采用不同的教学方法，具体来讲可以采用以下方法。

1.在PLC相关实训课的初始阶段应该采用示范教学法

例如，对《电气控制与PLC实训》这门课，学生们刚开始上课的时候，由于大部分是初次接触PLC的实物，往往大部分学生不知从何下手，拖延实训时间，而放手让学生操作也极易因接线错误烧坏设备，这个时候教师应该采用示范教学法，先示范操作一遍，陌踩、PLC编程、接线、检查、合闸送电等几个环节进行示范，然后再让学生操作，此时教师应重点关注学生的编程、接线、操作方法是否正确，让学生养成良好的安全意识，同时掌握PLC设备的操作步骤和方法，为以后的进一步学习打下坚实的基础。

2.在示范式教学法使用一两次之后，宜采用启发式教学法

还以《电气控制与PLC实训》这门课为例，在采用示范教学法已经上过一两次课后，这时应该采用启发式教学方法比较合适，在前面有了较好的安全意识和基本的操作技能后，要注重培养学生的独立编程能力和独立工作能力，对于PLC程序的编写，有的同学可能无从下手，可能会要求老师给他提供PLC程序，这个时候老师可以提供一份梯形图程序给学生作为编程思路的参考，但要求学生用其它不同的方法编写PLC程序，编写出来的程序不能与老师提供的雷同。例如：实训题目是《电动机循环正反转的PLC控制》，这个实训题目的PLC程序可以采用梯形图、指令表、状态流程图、步进顺控指令等多种方法编写，在编程的时候可以给学生提供一份用梯形图编写的程序，教师先用启发式教学方法向学生讲解编程思路，让学生理解梯形图含义，但最终老师要求学生用状态转移图的方法编写PLC程序，这样不但锻炼了学生的编程能力，而且开阔了学生编程思路，能比较全面地掌握PLC编程方法。

3.在PLC综合应用实训课的阶段，宜采用项目教学法和翻转微课教学法

在PLC相关实训课的后期，学生们都有了一定的理论基础、编程能力和独立工作能力，这时要注重培养学生的实际工作能力，培养学生从全方位去解决一些实际案例，此阶段宜采用项目教学法和翻转微课教学法。

（1）项目教学法实施过程

项目教学法具体实施过程可以分解为：确定项目任务、制定项目计划、实施项目计划、检查评估及结果应用等几个步骤。

在实施项目教学法时，将全班学生以4～5个为一组，成绩好的与成绩差的搭配分组，指定一个责任心较强的学生为组长，再将确定好的实训项目任务分为4～5个子项目，然后每人分配一个子任务，以学生为主体，教师为主导，有分工有合作共同完成任务，最后教师与学生共同评价各组完成情况优劣，给出学生成绩。这样既锻炼了学生的独立工作能力，又锻炼了学生的集体合作意识，为将来实际工作提供经验。

（2）翻转微课教学法实施过程

翻转微课教学法是一种新的教学手段，是指在项目教学法的基础上，将微课的主角由老师变为学生，由学生在实训操作过程中进行微课视频的拍摄、微课教学内容的设计和讲解，最后由学生和老师一起学习、讨论、点评完成的微课视频，并将这些微课视频作为教学资源。翻转微课拍摄使用的工具就是学生人人都有的手机和电脑，视频的拍摄从时间上来说，并不会影响项目的进程，主要是由完成子项目的同组同学来协助拍摄，微课的制作方法容易被学生掌握，微课创作主要采用PowerPoint、屏幕录像专家、会声会影、Movie-Maker等视频制作软件，学生微课主要是进行某个任务或者知识点的操作过程视频拍摄，所以主要用到视频制作软件，这些对现在的学生来说并不很难，另外，网上的一些微课资源平台的微课范例也可以给学生提供支持。翻转微课从表面来看只是一个微课作业，但它并不仅仅是去完成一个微课视频的制作，而是将这个过程融合到整个项目教学法的实训过程中。实施翻转微课教学后，由于记录了学生实训的关键操作过程，便于组织学生发现、讨论该组学生实训的优缺点，丰富了考核内容，原来缺乏考核依据的一些任务可以通过过程录制的方式进行再现，教师有了明确的考核依据，另外，根据每个小组制作微课的质量和微课解说，对学生小组和个人综合素质进行考核和评价。

翻转微课的作用和意义如下：微课作业是学生任务驱动下的自主学习，适合目前高职教育学生特点多样化的教学环境。一般来说，高职学生不太擅长理论知识的学习，将微课作业加入实训教学过程后，弱化了教师对理论知识的长时间讲解，同时充分利用学生的视频资源，减少了重复讲解的时间，提高教学效率，同时还能有效减少学生上课玩手机的现象，激化学生的成功感，让学生主动学习。

三、结束语

实践证明，将理论课和实训课有机地合理安排，不但可以提高实训课教学效果，同时还能充分利用有限的PLC实训室资源，提高资源利用效率。在实训课教学过程中，根据高职学生的特点，在不同的教学阶段，分别合理采用示范教学法、启发式教学法、项目教学法和翻转微课教学法，可以减少学生学习PLC的畏难情绪，激发学生学习PLC相关课程的兴趣，提高学生应用PLC、变频器、触摸屏的综合能力，锻炼、提高学生的思维能力和独立工作能力，我们将在以后的PLC相关课程教学中，进一步探索优秀的教学方法，以便为社会培养更多合格的高技能人才。

参考文献：

[1]阮友德.电气控制与PLC实训教程[M].北京：人民邮电出版社，2013.

[2]黄太龙.项目教学法在高职PLC实训教学中的应用[J].南京工业职业技术学院学报，2011（3）.

[3]何群英，胡伟心.“翻转微课”在实训教学中的应用[J].新课程研究，2015（12）.