前言：寻找写作灵感？中文期刊网用心挑选的分解的案例教学法在PLC课程中思考，希望能为您的阅读和创作带来灵感，欢迎大家阅读并分享。
摘要：院为了适应新工科的发展，应用型人才培养中工程实践能力的提升显得尤为重要。《PLC原理及应用》作为一门实践性和实用性都很强的专业课程，在自动化人才培养中占据着举足轻重的地位。为提高学生的工程实践水平，采用课堂引入真实的工程案例并进行分解的教学方法，极大地提高了学生的学习兴趣与积极性。分解的案例教学法表明，将实际的工程案例引入到plc课程教学，对学生工程意识的培养和提升具有重要作用。
关键词：院案例教学；PLC课程；教学改革
0引言
自2017年教育部高等工程教育发展战略“复旦共识”及新工科建设“天大行动”《新工科建设行动路线》，确立了新工科的建设目标：建设新工科，应主动适应新技术、新产业、新经济的发展[1-2]。作为新工科领域的自动化专业，在人才培养方面紧密结合天津市特色对接文件的实施方案，以培养具有自动化领域及其相关学科领域的基本知识，具备行业工作现场从事技术应用、技术服务和技术管理的高素质应用型专门人才[3-4]。应用型人才最主要的特点就是具有很强的专业能力，可以直接用于发明、开发、产品制造或工程实施、维护和服务于生产领域的能力，以及与市场经济社会发展相适应的贸易、咨询、策划等能力[5]。天津天狮学院在应用型人才培养方面不仅与当前地方经济发展相紧密结合，而且更加注重学生实践能力和创新能力的提升。PLC作为一种可编程序逻辑控制器被国内外有关专家称为“现代工业自动化三大支柱”之首，已成为工业自动化领域中最重要、应用最多的控制装置之一。随着社会发展与科技的进步，中国市场对具有PLC知识的专业技术人才迫切需要。鉴于这种需求，各高校自动化类专业已将PLC课程作为一门核心专业课程。
1 PLC原理及应用课程教学改革背景
“PLC原理及应用”是天津天狮学院面向自动化、电子信息工程等专业开设的一门重要专业课。PLC（可编程逻辑控制器）技术是继传统继电器控制之后的一种新的控制技术，已经普遍应用到工业生产过程的自动化控制领域中[6]。本课程具有实践性强，动手能力要求比较高等特点，而传统的教学方式，主要以课上教师讲授为主，学生结合课内实验完成教学的形式进行。此教学方式，使得学生被动的接受知识，缺乏学习动力，课上开小差，提不起兴趣，课下抄作业，实践能力差等问题凸显；又限于课上学时数不足，课内实验有限等问题，直接影响了对学生工程实践能力的有效培养。
2 PLC原理及应用课程教学改革方法
案例教学是通过对一个有针对性的案例进行讲解，引导学生对相关案例展开讨论分析，通过教师指导，将学生带入到特定情境中的一种教学方法[7]。该方法的实施，可让学生在学习过程中能够将理论和实际有效的结合到一起，提高学生实际运用能力，进而提高教学效果。而案例本身一般为分析评估控制任务、制定实施方案、软硬件选型、系统设计、调试等一个完整的体系，这样一个完整的体系作为课堂上的一个教学案例来讲，学生接受起来无非是一头雾水，只能隐隐约约的理解其一二。因此，一味的追求“案例教学”，可能效果甚微。因此，案例的选取及知识点的分解都非常重要。本教学在案例的选取中，不仅选取真实的工程背景、教师科研项目，而且在讲授之前先将案例进行分解，把各个知识点经过文字、数据和图表等素材进行概括整理，形成可用于教学的案例材料。案例的选取来自于教师的科研项目、工程实例等。例如，PLC在汽车焊装生产线控制系统的设计，以一个自动焊枪在2个焊点之间运动的动作程序为例引入了PLC控制系统的硬件与软件设计，在实际应用中满足了汽车焊装生产线柔性化的控制要求，具有很好的实际应用价值和经济效益[8]。在实施过程中，将这样一个大的实际工程案例贯穿整个课程，并将项目分解为低压电器选型及使用、电气原理图设计、梯形图程序设计、综合调试四个大模块，与教学内容中的对应关系如表1所示。其中，每个大模块都会在对应课堂上以小知识点的形式结合本节内容进行讲解，最后学生将会形成一个完整的系统设计思路。经过这样的案例选取及分解，使得每节课的教学都在围绕一个实际的工程案例进行，每节课又有新的知识配合完成，大大提高了学生的主动性、积极性，激发了学生分析、解决问题的欲望，同时改变了学生被动接受知识、实践能力低下的现状。
3分解的工程案例在PLC课程中的实施
3.1课前准备
3.1.1提出问题
为了给课堂教学奠定一个好基础，学生课下必须要做好预习。虽然传统的教学方法也有课下预习的环节，但是缺少有效的检验手段，学生是否将该预习的内容都预习过了，这一点是很难识别的。在分解的案例教学模式授课过程中，教师将预习内容（包括：视频资料、教材、案例资料、模块化实验内容）发布到学习通上，学生只有通过有效的预习，才会发现并提出问题，而本问题正是下节课要通过新知识解决的问题，所以只有在预习过本次的内容之后才能够熟悉案例分析的内容及课堂上讨论的问题，要想掌握本次课程的内容，就需要学生自觉、主动地提前学习课程内容，无形之中也大大的提高了学生的积极性。此外，教师将实验也进行模块化，将部分可实现仿真的指令、小例题发布到平台上，让学生采用TIA和PLCSIM、组态软件对实验过程进行模拟仿真，不仅让学生能在不进入实验室的情况下结合理论知识实时进行实践练习，更能扩充实验内容，激发学生的主观能动性、提高实践能力，解决理论和实践脱节的问题，更突出了学生的主体性。
3.1.2课前分组
为了保证课上教学效果，充分调动学生的学习积极性，在教学过程中，按照学生自愿的原则分成学习小组，小组成员在学习每个案例之前要认真进行分析和讨论下次要学习的案例内容，在研讨之后明确小组各成员的分工和合作内容。在每次案例的实施过程中，经讨论之后确定一位同学为组长，并由小组组长全面负责本小组的分工合作，完成小组的资料收集和课堂发言等工作。这一举措有效的提高了学生团队合作的能力。
3.2课堂设计
3.2.1课堂环节设计
课堂上根据预习内容，经小组讨论提出问题，进而由教师在课上引导学生剖析问题，并引入本节课的新知识点。课堂中采用提问、抢答、教师选人等活动来提高课堂活跃度，教师根据学生不同的回答方式及正确率给出相应的奖励分值及惩罚分值，均计入平时成绩，此举有效的提高了学生的积极性及主动性，并且在课堂上主动放下了手机，跟着老师的节奏动了起来。通过这样一系列课堂环节的设计，不仅使学生对所学知识加深理解、强化记忆，更有效的提高了学生的参与度。
3.2.2案例设计
在选好案例并进行分解后，还需对案例的讲解结合新知识点进行设计，以达到让学生在学习新知识的时候能结合实际案例、把所学知识与其相关联知识融会贯通，灵活应用的效果。如在了解了汽车焊装生产线的生产工艺以及控制要求后，要画出控制系统的工作电气原理图、PLC外部接线图。在对焊枪自动控制的设计时，对输入、输出信号进行分析。输入信号：为实现焊枪手动和自动控制，用选择开关SF1来转换；SF2为焊枪自动启动按钮；SF3为急停按钮；SF4和SF5分别为焊接控制器故障报警信号和焊接结束信号；BG1-BG4分别为焊枪后位、前位、下位和上位行程开关，所有这些信号均需输入到PLC中。输出信号：根据焊枪的前进/后退、上升/下降及加压动作，共用5个电磁阀进行驱动；中间继电器KF1则用来启动焊接控制器；PG1、PG2则分别用作气源故障指示灯及焊接故障报警指示灯。PLC外部接线图，如图1所示。此部分在讲解电气控制线路时，根据控制系统的要求和输入输出点的分配，画出PLC输入/输出接线图如图1所示。此部分让学生参与分析输入、输出的设计，并结合课程内容抛出问题，如控制焊接控制器启停的按钮，分别应接常开还是常闭？而在学习PLC指令时，同样在设计外部接线的时候，学生会遇到硬件接常开还是常闭按钮的问题，而内部指令又需要常开还是常闭触点来配合？此时，问题比单纯用继电器控制系统设计时又升高一级，学生对比之前的学习内容又重新来讨论、思考、实践一轮，直到真正彻底理解。在讲解计数器、定时器及比较指令时，则结合采用电阻点焊方式的焊枪进行焊接的过程，期间对这几个过程相互配合，合理分配时间，确保每个过程顺利完成以保证车体的焊接质量。学生则结合实际工程需求对所学指令进一步加强应用，在编写程序过程中对指令的使用注意事项加以体会。而在进一步讲解功能指令时，结合项目中各温度及压力模拟量的采集及换算进行，不仅有助于学生对功能指令的更进一步理解，对实际采集模拟量时，需注意的问题及换算公式都有进一步了解，使得为后期的毕业设计及工作打下基础，如图2所示。而在讲解子程序调用时，可以结合项目中各个模块都设计成了子程序的案例。利用项目中的触摸屏监控画面的设计作为整个案例讲解的图示画面。这样分块对应讲解、讨论，不仅可提高学生的兴趣，还可让学生更为直观、形象的了解整个工程背景、工艺流程、在脑子形成一个完整的画面，提高学生的思维能力；另一方面，有助于学生自学完成组态王、MCGS等组态软件的使用，为后期课程设计、创新设计、毕业设计、竞赛及工作打下基础。
4教学效果总结
分解的案例式教学法鼓励学生在课前积极准备、课堂上认真思考、分小组讨论，生动形象，同时实际工程案例的引入也让学生把理论知识与生产实践更好的衔接。以分解实际工程案例为背景的综合能力训练教学方法不仅实现了科研进课堂，而且对于学生在理论知识的掌握和实际应用能力的提升有极大的帮助。学生学习兴趣明显提高，改善了学生被动接受知识，主动性差的局面，学生积极主动在群里交流，课下进入实验室、参加竞赛的人数都在逐步增加，更加突出了以学生发展为中心的思想。随着工程案例教学的不断深入开展，将会极大的改变PLC课程现有的教学模式，在整个教学过程中，学生主导地位也在逐步加强。
作者：冯冬梅 戴冬冰 李贺 单位：天津天狮学院信息科学与工程学院