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摘 要:课程是培养目标和学校教学活动的载体。课程的改革既要为人才培养服务,又要满足学生的求学、择业需要,适应当下市场的需求。电气与PLC控制技术作为电气工程及其自动化专业的一门专业技术基础课程,技术性强,应用广泛。本文通过对该课程的现状分析,以“双创”、“教与学”的改革模式为契机,在教学模式探讨的基础上,对教学内容进行“模块化、程序化和多元化”的教学设计,融合多种教学方法,使学生能够更好的掌握本课程的教学内容。
关键词:电气与PLC控制、教学模式、教学设计、教学方法
中图分类号:G712 文献标识码:A 文章编号
The Teaching Strategy of 《Electrical and PLC control technology》
Abstract: The course is the carrier of the training objectives and school teaching activities. Curriculum reform should not only serve the training of personnel, but also but also to meet the students who is going to study and career needs, also to adapt to the needs of the current market. Electrical and PLC control technology as a Professional foundation course of electrical engineering,which has strong technical and widely used. Based on the analysis of the status quo of the course, this paper takes the "double creation","teaching and learning" reform mode as the opportunity,on the basis of the teaching mode, design the teaching content as "modular,procedural and pluralistic",integret a variety of teaching methods, so that students can better grasp the teaching content of this course.
key words:Electrical and PLC control, teaching mode, teaching design, teaching methods
電气与PLC控制技术是偏向于工业现场针对某个具体的对象进行过程控制的一门技术。例如:日常应用中的电梯控制、汽车美容中的洗车控制、机械应用中的车床控制,等等。通常队电气与PLC控制技术的课程采用单一化的教学模式、直白式的教学方式和多媒体的教学手段,课堂气氛单调,学生的兴趣在很短的时间内就消耗殆尽,难以达到教学目标的要求。因此,根据教学目标对教学内容进行设计,改变教学模式,引入多种教学方式的改革势在必行。
1 现状分析
电气PLC控制技术应用发展前景良好,但是专业人才严重匮乏。为了适应社会的需求、学生的发展需要,电气与PLC控制技术课程也必须深化教学改革。
电气与PLC控制技术课程在大四的第一学期进行开设,课程按照学科系统设置,但是缺乏融合性。PLC应用技术作为电气控制的基础理论知识的一个延伸,并非简单的机、电相加,而是综合电气控制、电气传动、网络通信、程序编写等内容的有机融合。而现有的教学模式、教学内容、教学方法并没有根据机、电的结合点、知识点的结构特点等进行综合设计。尽管万变不离其宗,虽然理论知识不曾改变,但是一直沿用老教材,课程内容滞后于生产实际,偏离了实际应用和需求;实验室的设备陈旧,只是基本满足课本讲授的专业基础理论知识的应用要求,对教学目标还有一定的差距。
2 教学模式探讨
教学模式是在一定的教学思想和理论的基础上建立起来的相对稳定的教学活动,从宏观上把握教学课程内容中各要素之间的内部关系和功能。根据电气与PLC控制技术课程的特点,探讨有效的教学模式改革。
2.1融合教学模式
根据教学目标,教师讲解必要的知识点并介绍学习要领,类同的知识可以由学生自主进行学习并且展开讨论。例如:电机正反转的电气控制讲解之后电机的自动往返行程控制可以由学生自主进行学习。这种融合理论、练习、反馈于一体,将教、学、做合一不但加强学生对理论知识的理解,还培养学生自主分析问题的能力,有助于完成知识体系的建构。
2.2案例驱动教学模式
电气与PLC控制技术是一门应用类的专业技术基础课程,应用广泛。根据设计方法,教师开发或者搜集案例,根据功能需求,逐个加以分析并进行设计,使学生从中领会思路,从而加深对所学知识的理解。例如:抢答器的设计:根据其功能要求,分析抢答器的输入输出、选择PLC的型号,逐步进行程序编写,完成设计。
2.3项目驱动教学模式
在完成基本的专业知识学习的基础上,教师安排具体的项目,由学生独立或者合作完成某一项目。根据现有的条件和基础理论知识,教师明确项目的目标功能。根据项目具体功能要求,分组分模块进行设计,同学们之间即可相互交流互动,也可进行问题探讨,在祥和的氛围中最终完成设计。促进教与学良好互动的同时,培养学生自主思考解决问题的能力,同时有效的促进了融合教学模式,使理论与实际应用密切联系。 3 教学内容设计
教学设计是在分析教学目标、学习内容、学习条件以及学习者状态的基础上,根据教学情境,对教学内容的一个整体把握和规划,是教师准备教学工作的重要组成部分。通过教学设计统筹整个教学过程,保证教学内容的顺利进行,并获得优良的教学效果。
电气与PLC控制技术分为电气控制技术与PLC控制技术两部分内容。电气控制部分主要讲解常用的低压控制电器以及电机的典型控制环节,其在机床、家用的一些电器控制中应用较为广泛。PLC主要针对于一些逻辑运算、过程控制,广泛应用于工业场合。根据知识点的不同,电气控制部分 由常用低压控制电器、电机的典型电气控制线路组成,PLC的系统结构、原理、程序设计以及通信连接所组成,各部分教学内容的结构特点不同,因此可以采用模块化、程序化以及多元化的教学方式对教学内容进行设计。
3.1常用电压控制电器
根据常用低压控制电器是构成电气控制线路及PLC控制的基础元器件,需要掌握其结构组成、工作原理、图文符号、应用选择。从宏观方向上去把握,再进行微观强化。学生通常对实物的兴趣较为浓厚,因此将实验室的破损元器件回收,进行二次利用。先拆卸,了解其内部结构,再组装修复。通过实体的结构拆卸和观察其动作原理并对一类电器进行对比分析以此掌握这部分内容,同时辅助以理论教学和实际应用案例的讲解,完成教学任务,达到教学目标。
3.2电气控制线路
电气控制线路主要讲解三相异步电动机的一些典型控制环节,在能够分析一般电气控制线路工作原理的基础上,根据现场的需求设计一些电气控制线路(例如:简单机床控制、传送带控制等)。这部分内容本身的难度并不大,重点是逻辑性强。单纯的理论讲解比较枯燥,因此在掌握第一个模块的基础上以设计的思想引入,需要什么填补什么,最后再通过flash动画从视觉上进行吸引,原理上深入,最终掌握电气控制线路的原理分析设计。
3.3 PLC控制
PLC作为专门为工业应用环境而产生的控制器,存在一般控制器的特点,同时又具有其他控制器没有的优势。尤其是在一些具有逻辑、数控、过程控制的应用场合。例如:立体车库、汽车美容、火车购票软件、音乐喷泉等等。转移同类控制器的系统结构原理,对比分析PLC控制器的异同点,在“找茬”的情景下对内容进行深刻理解并掌握。同时根据PLC的控制系统,细化知识点,由简入深,结合电气控制线路,引入案例,掌握PLC控制系统的结构组成和PLC基本指令的应用编写。
3.4通信网络
通信网络是将控制对象、控制器、输入输出进行组网連接,构成一个整的控制系统。通过PLC控制器的学习,根据具体案例(汽车美容控制系统),完成网络与实体的通信链接,依次去模拟完成相应控制对象的功能。通过建立项目,按照功能要求,依托相关软件进行组态连接,完成项目的演示,既是内容的讲解同时又达到了教学目标。
4 教学方法引入
教学方法是根据教学目标对教学内容进行传授的一种方式或手段,实现教学内容中参与者所完成的教学任务。不同的教学内容所采用的的方法不尽相同,因此对教学内容进行的科学设计的过程中引入合适的教学方法显得尤为重要。
根据学情、分析教学内容的特点进行教学设计,通过合理的教学方式或手段进行传授知识的活动是相互配合的“教与学”的活动,良好的配合才可以相互促进相互提高。电气专业课程理论知识相对抽象,实践应用又比较广泛,所以采用多种方法相结合的教学方式效果更佳。根据不同的知识点、教学目标采用问题引导式、创设问题详解式、案例分析反馈式、多媒体传播方式(设置微信平台,后期引入泛雅课堂的教学模式建立互联网,有效整合教学资源素材,充分利用课余时间,进行课外学习)综合应用对知识点进行讲授。
系统结构图如图所示:
5 总结
教学实践表明,通过融合、案例、项目驱动的教学模式,模块化、程序化、多元化的教学内容设计,引入不同的教学方式,大大提高了电气与PLC控制技术课程的学习效果,同时激发了学者的兴趣。实践证明该教学方案的可行性。
参考文献
[1] 葛群.模块化、程序化和多元化的课程教学设计[J].《辽宁省高等教育学会2016年学术年会暨第七届中青年学者论坛三等奖论文集》2016年.
[2] 熊幸明.电气控制与PLC[M].北京:机械工业出版社,2011.1(2016.1重印).
[3] 何国锋,樊晓虹.”双创”背景下的电气自动化专业课改革探索[J].高教学刊,2016.(22).
[4] 黄靖涛.基于模糊算法的交通灯控制系统的实现[J].2016(7).
[5] 电气工程学院电气工程及其自动化专业人才培养方案及课程大纲[M].(2016版),西北民族大学教务处,2016.12.
关键词:电气与PLC控制、教学模式、教学设计、教学方法
中图分类号:G712 文献标识码:A 文章编号
The Teaching Strategy of 《Electrical and PLC control technology》
Abstract: The course is the carrier of the training objectives and school teaching activities. Curriculum reform should not only serve the training of personnel, but also but also to meet the students who is going to study and career needs, also to adapt to the needs of the current market. Electrical and PLC control technology as a Professional foundation course of electrical engineering,which has strong technical and widely used. Based on the analysis of the status quo of the course, this paper takes the "double creation","teaching and learning" reform mode as the opportunity,on the basis of the teaching mode, design the teaching content as "modular,procedural and pluralistic",integret a variety of teaching methods, so that students can better grasp the teaching content of this course.
key words:Electrical and PLC control, teaching mode, teaching design, teaching methods
電气与PLC控制技术是偏向于工业现场针对某个具体的对象进行过程控制的一门技术。例如:日常应用中的电梯控制、汽车美容中的洗车控制、机械应用中的车床控制,等等。通常队电气与PLC控制技术的课程采用单一化的教学模式、直白式的教学方式和多媒体的教学手段,课堂气氛单调,学生的兴趣在很短的时间内就消耗殆尽,难以达到教学目标的要求。因此,根据教学目标对教学内容进行设计,改变教学模式,引入多种教学方式的改革势在必行。
1 现状分析
电气PLC控制技术应用发展前景良好,但是专业人才严重匮乏。为了适应社会的需求、学生的发展需要,电气与PLC控制技术课程也必须深化教学改革。
电气与PLC控制技术课程在大四的第一学期进行开设,课程按照学科系统设置,但是缺乏融合性。PLC应用技术作为电气控制的基础理论知识的一个延伸,并非简单的机、电相加,而是综合电气控制、电气传动、网络通信、程序编写等内容的有机融合。而现有的教学模式、教学内容、教学方法并没有根据机、电的结合点、知识点的结构特点等进行综合设计。尽管万变不离其宗,虽然理论知识不曾改变,但是一直沿用老教材,课程内容滞后于生产实际,偏离了实际应用和需求;实验室的设备陈旧,只是基本满足课本讲授的专业基础理论知识的应用要求,对教学目标还有一定的差距。
2 教学模式探讨
教学模式是在一定的教学思想和理论的基础上建立起来的相对稳定的教学活动,从宏观上把握教学课程内容中各要素之间的内部关系和功能。根据电气与PLC控制技术课程的特点,探讨有效的教学模式改革。
2.1融合教学模式
根据教学目标,教师讲解必要的知识点并介绍学习要领,类同的知识可以由学生自主进行学习并且展开讨论。例如:电机正反转的电气控制讲解之后电机的自动往返行程控制可以由学生自主进行学习。这种融合理论、练习、反馈于一体,将教、学、做合一不但加强学生对理论知识的理解,还培养学生自主分析问题的能力,有助于完成知识体系的建构。
2.2案例驱动教学模式
电气与PLC控制技术是一门应用类的专业技术基础课程,应用广泛。根据设计方法,教师开发或者搜集案例,根据功能需求,逐个加以分析并进行设计,使学生从中领会思路,从而加深对所学知识的理解。例如:抢答器的设计:根据其功能要求,分析抢答器的输入输出、选择PLC的型号,逐步进行程序编写,完成设计。
2.3项目驱动教学模式
在完成基本的专业知识学习的基础上,教师安排具体的项目,由学生独立或者合作完成某一项目。根据现有的条件和基础理论知识,教师明确项目的目标功能。根据项目具体功能要求,分组分模块进行设计,同学们之间即可相互交流互动,也可进行问题探讨,在祥和的氛围中最终完成设计。促进教与学良好互动的同时,培养学生自主思考解决问题的能力,同时有效的促进了融合教学模式,使理论与实际应用密切联系。 3 教学内容设计
教学设计是在分析教学目标、学习内容、学习条件以及学习者状态的基础上,根据教学情境,对教学内容的一个整体把握和规划,是教师准备教学工作的重要组成部分。通过教学设计统筹整个教学过程,保证教学内容的顺利进行,并获得优良的教学效果。
电气与PLC控制技术分为电气控制技术与PLC控制技术两部分内容。电气控制部分主要讲解常用的低压控制电器以及电机的典型控制环节,其在机床、家用的一些电器控制中应用较为广泛。PLC主要针对于一些逻辑运算、过程控制,广泛应用于工业场合。根据知识点的不同,电气控制部分 由常用低压控制电器、电机的典型电气控制线路组成,PLC的系统结构、原理、程序设计以及通信连接所组成,各部分教学内容的结构特点不同,因此可以采用模块化、程序化以及多元化的教学方式对教学内容进行设计。
3.1常用电压控制电器
根据常用低压控制电器是构成电气控制线路及PLC控制的基础元器件,需要掌握其结构组成、工作原理、图文符号、应用选择。从宏观方向上去把握,再进行微观强化。学生通常对实物的兴趣较为浓厚,因此将实验室的破损元器件回收,进行二次利用。先拆卸,了解其内部结构,再组装修复。通过实体的结构拆卸和观察其动作原理并对一类电器进行对比分析以此掌握这部分内容,同时辅助以理论教学和实际应用案例的讲解,完成教学任务,达到教学目标。
3.2电气控制线路
电气控制线路主要讲解三相异步电动机的一些典型控制环节,在能够分析一般电气控制线路工作原理的基础上,根据现场的需求设计一些电气控制线路(例如:简单机床控制、传送带控制等)。这部分内容本身的难度并不大,重点是逻辑性强。单纯的理论讲解比较枯燥,因此在掌握第一个模块的基础上以设计的思想引入,需要什么填补什么,最后再通过flash动画从视觉上进行吸引,原理上深入,最终掌握电气控制线路的原理分析设计。
3.3 PLC控制
PLC作为专门为工业应用环境而产生的控制器,存在一般控制器的特点,同时又具有其他控制器没有的优势。尤其是在一些具有逻辑、数控、过程控制的应用场合。例如:立体车库、汽车美容、火车购票软件、音乐喷泉等等。转移同类控制器的系统结构原理,对比分析PLC控制器的异同点,在“找茬”的情景下对内容进行深刻理解并掌握。同时根据PLC的控制系统,细化知识点,由简入深,结合电气控制线路,引入案例,掌握PLC控制系统的结构组成和PLC基本指令的应用编写。
3.4通信网络
通信网络是将控制对象、控制器、输入输出进行组网連接,构成一个整的控制系统。通过PLC控制器的学习,根据具体案例(汽车美容控制系统),完成网络与实体的通信链接,依次去模拟完成相应控制对象的功能。通过建立项目,按照功能要求,依托相关软件进行组态连接,完成项目的演示,既是内容的讲解同时又达到了教学目标。
4 教学方法引入
教学方法是根据教学目标对教学内容进行传授的一种方式或手段,实现教学内容中参与者所完成的教学任务。不同的教学内容所采用的的方法不尽相同,因此对教学内容进行的科学设计的过程中引入合适的教学方法显得尤为重要。
根据学情、分析教学内容的特点进行教学设计,通过合理的教学方式或手段进行传授知识的活动是相互配合的“教与学”的活动,良好的配合才可以相互促进相互提高。电气专业课程理论知识相对抽象,实践应用又比较广泛,所以采用多种方法相结合的教学方式效果更佳。根据不同的知识点、教学目标采用问题引导式、创设问题详解式、案例分析反馈式、多媒体传播方式(设置微信平台,后期引入泛雅课堂的教学模式建立互联网,有效整合教学资源素材,充分利用课余时间,进行课外学习)综合应用对知识点进行讲授。
系统结构图如图所示:
5 总结
教学实践表明,通过融合、案例、项目驱动的教学模式,模块化、程序化、多元化的教学内容设计,引入不同的教学方式,大大提高了电气与PLC控制技术课程的学习效果,同时激发了学者的兴趣。实践证明该教学方案的可行性。
参考文献
[1] 葛群.模块化、程序化和多元化的课程教学设计[J].《辽宁省高等教育学会2016年学术年会暨第七届中青年学者论坛三等奖论文集》2016年.
[2] 熊幸明.电气控制与PLC[M].北京:机械工业出版社,2011.1(2016.1重印).
[3] 何国锋,樊晓虹.”双创”背景下的电气自动化专业课改革探索[J].高教学刊,2016.(22).
[4] 黄靖涛.基于模糊算法的交通灯控制系统的实现[J].2016(7).
[5] 电气工程学院电气工程及其自动化专业人才培养方案及课程大纲[M].(2016版),西北民族大学教务处,2016.12.