PLC教学中的问题及解决方法探析

一、引言
《PLC与控制技术》（简称PLC）是电气工程及其自动化专业的一门实践性和专业性较强的必修课程。教学目的是培养学生正确使用电气控制元器件，让学生具备常用低压电器控制电路设计能力以及从事低压电气设备安装维修能力，掌握电气控制电路基本知识和基本技能。
通过本课程的学习，使学生完成以下课程目标：
（一）学生具有发现问题、分析问题和解决问题的能力，具备基本的抽象思维和画电路图、分析电路的能力，培养学生整体思维、融会贯通、自主学习的能力。
（二）使学生了解低压电器的分类和定义。掌握常用低压电器的原理，并熟练区分各种低压电器的作用。了解电气线路绘制的基本原则及绘制标准，熟悉线路中的文字符号和图形符号。掌握电动机的基本控制电路，并能对典型线路进行分析，掌握电气控制电路的一般设计方法，能够根据实际系统的控制要求，选择合适的器件，进行线路设计。
（三）使学生了解PLC的各种编程语言，掌握PLC内部的各种构成和存储区域；了解PLC内部的寻址方式、程序结构和编程规则；掌握PLC常用的基本指令并能熟练运用；熟悉典型的控制环节并能用基本指令进行程序编写。对学生考取初、中级维修电工资格证书有很大帮助。对于培养学生的工程意识、提高学生分析问题解决问题的能力、培养学生养成严谨的工作作风也具有重要作用。
二、PLC的授课过程中存在的问题
（一）总体课时偏少，特别是实验课时更少以PLC课程为例，开设学期为第六学期（即大三后半学期），学时48学时，包括课堂讲授38学时，实验10学时（相当于5个实验），学分为3学分。本课程的先修课程为《高等数学》《大学物理》《电路原理》《模拟电子技术》《数字电子技术》等。学生通过本课程的学习，为运动控制系统、城市轨道交通电气技术等后续课程的学习和研究打下必要的基础。本课程的很多内容都与运动控制系统、城市轨道交通电气技术等有联系，与这些课程相关内容的衔接和铺垫应该特别设计，才能为后续相关内容积累良好的先验知识，达到有效传承的目的。
从课程的前后衔接程度，说明该课程是一门非常重要的课程，要想学好一门理论性强并且实践性也很强的课程，必须有足够的时间保证，即充分的学时是必不可少的，对于专业性强的必修课更是如此，因此加大授课课时迫在眉睫。
（二）课程设计题目老套、内容浅显、年重复率高课程设计是对整个课程重点知识的应用和总结，有着把理论转化为实践的切实意义。课程设计的效果对学生学好一门课有着深远的影响。
课程设计题目每年基本都是这几个题目，而且在教材或者参考书上都能找到对应原型，不但内容浅显，年重复率高，而且没有新意，基本都是老一套，内容僵化，没有新鲜血液的注入，就没有活力，更不会贴近生活，因此课程设计有必要改革。
（三）讲课过程中以常规的理论讲授为主，缺乏新意PLC课程主要以讲授、讨论、实验分析为主，以课外学习为辅。课堂教学以常规的讲授法为主，按部就班、波澜不惊，虽然主要知识点都可以讲到，但是上课缺乏创意，学生听起来索然无味，没有激情，而且和实际联系也不紧密，在学生大脑中建立不起来直观的景象。即便这几年推行慕课（mooc）、多媒体、微课、翻转课堂等教学方法，甚至要求加入课程思政。这些措施对于学习自觉性强的同学有一定的作用，因为他们自学能力强，但是大部分同学（尤其以学习能力差、基础薄弱、自控能力差的同学）收效甚微。结果会造成两极分化，即好的更好，差的更差，如果一个班的学习风气差，甚至会造成大面积卷面成绩不及格，这点从期末考试卷面成绩也能看出来。
杜绝水课，打造金课，不能只停留在口号上和形式上，必须要结合学生的实际情况付诸行动。通过上面的分析，讲课过程中以常规的理论讲授为主，早已不符合目前教学环境，必须尽快加以改进。
（四）后续课程关联性不大，没有突出PLC的典型应用
后续课程主要为运动控制系统、城市轨道交通电气技术这两门课，在内容衔接上和PLC关联不大，联系较为紧密的电机拖动技术和变频器技术，一个（电机拖动技术）开设在PLC之前，一个（变频器技术）和PLC同时开设，在讲课过程中有可能知识相互冲突，给学生学习带来紊乱和错觉，不利于课程开设的连贯性和知识的连续性。必须尽快加以改进。
（五）毕业设计质量不高，深度不够
每年电气专业的毕业设计题目主要有单片机类、PLC类、供配电类、自动控制类和其他类，题目来源既有社会实践又有工程设计和实际应用，学生也完全做到一人一题。PLC类题目占据了毕业设计的一大部分，以电气专业毕业设计题目为例，PLC类毕业设计题目一览表（部分）如表1所示。

从表1可以看出，毕业设计题目和课程设计题目非常相似，难度、深度都不够。学生在进行毕业设计完成时，设计说明书质量也不高、模型制作创新性不强，甚至有的同学直接在网上购买模型，没有进行二次创作就作为自己的设计结果，存在变相作弊嫌疑。毕业设计远远没有检测出本科毕业生的能力，从而让学生真正达到本科毕业的质量标准，所以必须尽快加以改进。
（六）考核方式单一，缺乏多样性的考核方案目前常规的考核都是通过做试卷的方法进行考试，按照《PLC与控制技术》课程教学大纲的规定，基于《PLC与控制技术》教学内容与毕业要求指标点的关联性，制定质量评价方法。课程考试考核总成绩由过程考核和结课考核两部分构成，主要包括：
1．过程考核以学生课堂出勤率、课堂回答问题情况和参与辅导答疑情况，以及作业、讨论、测试为考核依据。
2．结课考核采用闭卷考试的形式。
3．课程成绩构成：过程考核成绩占40%（其中考勤成绩占10%，作业成绩占10%，实验成绩占20%），结课考核成绩占60%。
这种常规的考核方法早已不符合目前教学环境，必须尽快加以改进。
三、提高PLC授课成效的改进措施
（一）针对总体课时偏少的问题，增加总体课时，在教学方法与内容上改进。通过调研后要与时俱进地调整PLC的课程授课内容，增加新的知识，做到与当前先进技术和知识相接轨。同时加大课时数，由原来的48课时增加为64课时，实验课时也要同步增加，增加的课时可以以选修课、第二课堂、兴趣小组的形式计入学分，也可以以实验课中必选实验和选修实验的形式计入学分，这样也能增加实验课的学分。
（二）针对课程设计和毕业设计中存在的问题，在讲课过程中就要强调突出课程设计和毕业设计的重要性。实践教学以设计型要求为主，实践教学必须扎实。可以通过采取校企合作，工学结合的人才培养模式，不但要聘请企业专家、技术人员参与学校的课程建设和教学改革，同时也要委派教师定期到企业学习，培养“双师”素质。
教学中教师要通过实用性和趣味性的实例开展教学，使学习内容更贴近工程实际，完善系统地培养学生的知识应用能力。课程设计可以在实验室、校办工厂甚至直接在企业进行。有条件的可以把课程设计和毕业设计结合到一起，直接把两者合在一起进行，让学生最终设计出符合学校和企业要求的作品。
（三）针对讲课过程中缺乏新意的问题。要求教师要不断创新教学模式，探讨多种教学方法和手段，“教无定法、贵在得法”，在教学过程中，要不断探讨和摸索，既能采用基于工作过程的教学模式，使学生在掌握基本理论和分析方法的同时，也要培养学生创新意识并使其具备较好的实践能力。
（四）针对后续课程关联性不大，没有突出PLC典型应用的问题，可以开展广泛的选修课来弥补不足，也可以通过加大课程设计的工作量来弥补这一方面的缺陷，同时还可以通过开展专题讲座、专家论坛、学生辩论甚至现场实操等方式来学习PLC的典型应用案例，增强对PLC的认识。
（五）针对考核方式单一的问题。要积极进行考核评价机制改革，课程内容考核采用多元化，考核学习态度、操作态度、专业知识、专业技能、合作能力和创新能力等。既能通过常规的考核办法来考核学生，也可以通过上机考试、现场实操、实验室考试、解决企业的实际问题等多种方式来考核学生，最终达到检验学生学习效果的目的。
通过上述内容，既论述了PLC课程在教学过程中的问题，又提出了相应的改进措施，在教学过程中通过相应的吸收、改革和应用，会对PLC课程的教学以及同类课程教学产生一定的积极影响，提高教学质量，增强毕业生素质。