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【摘 要】 “机床电气控制及PLC”课程实践性非常强，传统的教学方法虽然能够较系统的学习理论知识，但是对于培养应用型高职高专人才培养目标有一定脱节。另外从就业需求考虑，改革教学模式，实施理实一体化教学亦是势在必行。本文在分析课程教学现状的基础上，着重介绍了具体实施理实一体化教学的方法与途径。教学效果明显优于传统的理论教学。
【关键词】 机床电气控制及PLC;教学模式改革;理实一体化
【中图分类号】G64.23 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2015）15-000-01
根据高职高专的教学特点以及高职高专学生的就业需求，基于项目教学以及理实一体化教学模式的改变势在必行。“机床电气控制及PLC”课程是机电类专业开设的一门实践性非常强的专业课程，也是相关专业必修课。通过该课程的学习，可以培养学生运用继电-接触器控制理论完成基本电气控制系统的设计;正确分析典型机床电气控制电路以及使用PLC设计较复杂的控制电路的能力。毫不夸张的说，学好该门课程，不仅是掌握了一门专业技能，也为一门生存技能的学习奠定了坚实的基础。教学模式的探索与实践始终处于各门学科的最前列。[1]
一、“机床电气控制及PLC”课程教学现状
截至目前该课程比较成熟的的教学模式为采用“理论-实践-再理论-再实践”螺旋上升式的步骤开展教学工作。理论学习和探讨是学生必须经过的阶段，也是进行科学研究必须奠定的基础，但是单纯的理论学习很难达到培养应用型人才的预期效果。按照传统的教学方法，该课程在实施教学过程中，会适时安排认识实验和仿真实验，使学生将最基本的原理与实际控制联系起来，建立实践应用的基本认识，然后再进行更深入、更复杂系统理论知识的学习，然后安排学生接触实际具有复杂动作的机床，理解其工作过程并可进行常见故障的维修。经过几个环节的实施，可以巩固学生对理论知识的掌握，并加强学生对本课程的学习兴趣和信心。但是该课程总体来讲实践教学和理论教学之间时间总有滞后，不能很好的做到真正的理论和实践相结合。而且由于总体课时所限，为了保证理论知识的完整性，实践课程课时更是最大程度的压缩。学生往往停留在对书本知识和实例的理解层次，很难处理实际的应用项目。这样的教学效果远远没有达到该课程的理想预期，要想突破这一瓶颈，践行以分项目教学为驱动的理实一体化教学模式势在必行。[2]
二、实施理实一体化教学的必要性与可行性
采用传统的理论教学，相对于该课程体系结构来讲，学生的能力培养主要是对于电气原理图的分析和PLC简单程序的设计（基本指令的理解和应用），考核形式也基本是参加学期末统一组织的理论考试。对于“学习能力”强的学生来讲，可以考取优异的成绩，但是动手操作能力以及将理论知识转化为实际应用的能力却没有得到成比例的提升，当然也无法从考核形式中得到印证。事实证明，能够真正将理论知识理解、吸收并转化为自身的能力的方法，也只有通过实践。通过自己动手，亲自将线路进行连接，完成“图”与“实物”之间信息的“转移”，同时可以将自己思考的问题利用实验得到验证和解决。才能够使切实培养和提高学生的专业技能成为可能。
采用“理实一体化”教学模式，直接在理实一体化教室实施小班授课，把以“教”为主，转变成以“学”和“做”为主。教师的“教”只是引子，学生在学习过程中操作、在操作中更深入的学习。该课程依据课程能力目标，以學生为主体，以工作任务为驱动，进行课程设计并组织实施。依据认知规律，将低压电气控制与PLC控制的学习设计为由简单到复杂、由单一到综合的五项学习情境来学习。分别为：
1.机床基本控制电路的分析、接线与调试部分。理论知识侧重于常用低压电器的原理与选择方法以及围绕三相异步电动机启动、运行和制动的电气控制线路的分析、接线与调试;
2. 普通机床控制电路的分析与故障诊断部分。以C650和XA6132两种典型机床的电气原理图为例，学习复杂电气控制线路图的分析以及机床故障排除方法。
3. 普通机床控制电路的设计部分。根据机床控制要求，依据设计原则与步骤，设计机床电气原理图;
4. PLC控制系统的分析、安装与调试部分。学习S7-200系列PLC的基本指令及其用法，实现简单控制;
5.PLC控制系统的设计、安装与调试部分。灵活运用PLC基本指令和功能指令，解决复杂产品程序设计。[1]
这五个学习情境均能够利用现有设备不同程度的进行实践操作，达到循序渐进的引导学生掌握专业技能的目的。
三、充分利用现有设备，实施理实一体化教学
采用“教、学、做”理实一体化教学模式，有效付诸实施是重中之重。针对该课程结构特点，充分利用仿真软件和实训设备，采用以下三种实践平台进行该课程的学习。
（一）采用机电控制仿真软件
机电控制仿真软件是一个仿真平台，有开放式的元器件库和控制对象。其中元器件库中含有低压电气控制线路中的常用器件，控制对象里含有自动门、洗衣机、传送带等构件。可以在全软的环境中，自由搭建所需要的电气自动控制系统。
在课程开展过程中，利用该软件主要对低压电气控制电路部分的分析、接线与调试进行仿真实验。依据简明清晰的电气原理图，学生根据电气控制系统布置图绘制原则放置电气元器件，自行动手绘制电气安装接线图。开始学生反映无从下手，但是经过几个任务的完成，普遍反映收获颇丰，对低压电气控制基本环节的理解程度大大增强。
（二）采用S7-200 Simulater仿真软件
S7-200 Simulater是代替PLC硬件来调试用户程序的仿真软件。由STEP 7 编程软件导出扩展名为awl的文件类型，然后在该仿真软件界面导入执行，在计算机上模拟西门子S7-200系列PLC的功能。该软件可以通过指示灯状态直观的观察运行结果，无需接线，可以反复编程、调试和模拟运行。有助于在开发阶段发现和排除错误。
但对于有动作顺序控制的场合，手动操作比较繁琐，而且顺控指令、子程序、中断程序等指令无法在该平台上运行。因此仅以调试S7-200系列PLC的基本指令和应用为主，作为PLC入门级应用发挥了很重要的作用。[3]
（三）采用可编程序控制器实训箱
可编程序控制器实训箱内主控单元是“机床电气控制及PLC”课程主授西门子S7-200 CPU226CN型PLC，可进行的项目主要有自动送料装车系统、自控轧钢机、交通灯控制、多种液体自动混合系统及四层电梯控制等。使用该设备可以有效熟悉PLC程序开发步骤，不仅涉及到程序下载、线路连接和程序调试运行，为了安全运行，还必须做好全面检查和随时进行故障排除的准备。学生通过此与真实情景基本一致的开发环境，可以加深理解各种指令的特点及其功能，切实提高编程技巧，达到培养学生应用PLC的能力。
以上三种应用平台在整个课程的授课过程中分阶段、不同程度的发挥了其重要作用。
四、教学效果
通过与改革之前的教学模式相比，学生普遍认为动手机会的增加，使知识结构立体化，能够更有效的解决理论学习中遇到的难点问题，可以加深对学习重点的理解，从而增强学生的学习兴趣，掌握知识更加牢固。
参考文献
[1] 夏燕兰.数控机床电气控制（第2版）[M].北京：机械工业出版社.2014;
[2] 金美琴.高职“PLC应用技术”理实一体化教学探究[J].科教文汇.2013年11月（上）;
[3] 秦冲.Simulater仿真软件在《电气控制与PLC》理实一体化教学中的应用[J].轻工科技.2015.第5期。
【关键词】 机床电气控制及PLC;教学模式改革;理实一体化
【中图分类号】G64.23 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2015）15-000-01
根据高职高专的教学特点以及高职高专学生的就业需求，基于项目教学以及理实一体化教学模式的改变势在必行。“机床电气控制及PLC”课程是机电类专业开设的一门实践性非常强的专业课程，也是相关专业必修课。通过该课程的学习，可以培养学生运用继电-接触器控制理论完成基本电气控制系统的设计;正确分析典型机床电气控制电路以及使用PLC设计较复杂的控制电路的能力。毫不夸张的说，学好该门课程，不仅是掌握了一门专业技能，也为一门生存技能的学习奠定了坚实的基础。教学模式的探索与实践始终处于各门学科的最前列。[1]
一、“机床电气控制及PLC”课程教学现状
截至目前该课程比较成熟的的教学模式为采用“理论-实践-再理论-再实践”螺旋上升式的步骤开展教学工作。理论学习和探讨是学生必须经过的阶段，也是进行科学研究必须奠定的基础，但是单纯的理论学习很难达到培养应用型人才的预期效果。按照传统的教学方法，该课程在实施教学过程中，会适时安排认识实验和仿真实验，使学生将最基本的原理与实际控制联系起来，建立实践应用的基本认识，然后再进行更深入、更复杂系统理论知识的学习，然后安排学生接触实际具有复杂动作的机床，理解其工作过程并可进行常见故障的维修。经过几个环节的实施，可以巩固学生对理论知识的掌握，并加强学生对本课程的学习兴趣和信心。但是该课程总体来讲实践教学和理论教学之间时间总有滞后，不能很好的做到真正的理论和实践相结合。而且由于总体课时所限，为了保证理论知识的完整性，实践课程课时更是最大程度的压缩。学生往往停留在对书本知识和实例的理解层次，很难处理实际的应用项目。这样的教学效果远远没有达到该课程的理想预期，要想突破这一瓶颈，践行以分项目教学为驱动的理实一体化教学模式势在必行。[2]
二、实施理实一体化教学的必要性与可行性
采用传统的理论教学，相对于该课程体系结构来讲，学生的能力培养主要是对于电气原理图的分析和PLC简单程序的设计（基本指令的理解和应用），考核形式也基本是参加学期末统一组织的理论考试。对于“学习能力”强的学生来讲，可以考取优异的成绩，但是动手操作能力以及将理论知识转化为实际应用的能力却没有得到成比例的提升，当然也无法从考核形式中得到印证。事实证明，能够真正将理论知识理解、吸收并转化为自身的能力的方法，也只有通过实践。通过自己动手，亲自将线路进行连接，完成“图”与“实物”之间信息的“转移”，同时可以将自己思考的问题利用实验得到验证和解决。才能够使切实培养和提高学生的专业技能成为可能。
采用“理实一体化”教学模式，直接在理实一体化教室实施小班授课，把以“教”为主，转变成以“学”和“做”为主。教师的“教”只是引子，学生在学习过程中操作、在操作中更深入的学习。该课程依据课程能力目标，以學生为主体，以工作任务为驱动，进行课程设计并组织实施。依据认知规律，将低压电气控制与PLC控制的学习设计为由简单到复杂、由单一到综合的五项学习情境来学习。分别为：
1.机床基本控制电路的分析、接线与调试部分。理论知识侧重于常用低压电器的原理与选择方法以及围绕三相异步电动机启动、运行和制动的电气控制线路的分析、接线与调试;
2. 普通机床控制电路的分析与故障诊断部分。以C650和XA6132两种典型机床的电气原理图为例，学习复杂电气控制线路图的分析以及机床故障排除方法。
3. 普通机床控制电路的设计部分。根据机床控制要求，依据设计原则与步骤，设计机床电气原理图;
4. PLC控制系统的分析、安装与调试部分。学习S7-200系列PLC的基本指令及其用法，实现简单控制;
5.PLC控制系统的设计、安装与调试部分。灵活运用PLC基本指令和功能指令，解决复杂产品程序设计。[1]
这五个学习情境均能够利用现有设备不同程度的进行实践操作，达到循序渐进的引导学生掌握专业技能的目的。
三、充分利用现有设备，实施理实一体化教学
采用“教、学、做”理实一体化教学模式，有效付诸实施是重中之重。针对该课程结构特点，充分利用仿真软件和实训设备，采用以下三种实践平台进行该课程的学习。
（一）采用机电控制仿真软件
机电控制仿真软件是一个仿真平台，有开放式的元器件库和控制对象。其中元器件库中含有低压电气控制线路中的常用器件，控制对象里含有自动门、洗衣机、传送带等构件。可以在全软的环境中，自由搭建所需要的电气自动控制系统。
在课程开展过程中，利用该软件主要对低压电气控制电路部分的分析、接线与调试进行仿真实验。依据简明清晰的电气原理图，学生根据电气控制系统布置图绘制原则放置电气元器件，自行动手绘制电气安装接线图。开始学生反映无从下手，但是经过几个任务的完成，普遍反映收获颇丰，对低压电气控制基本环节的理解程度大大增强。
（二）采用S7-200 Simulater仿真软件
S7-200 Simulater是代替PLC硬件来调试用户程序的仿真软件。由STEP 7 编程软件导出扩展名为awl的文件类型，然后在该仿真软件界面导入执行，在计算机上模拟西门子S7-200系列PLC的功能。该软件可以通过指示灯状态直观的观察运行结果，无需接线，可以反复编程、调试和模拟运行。有助于在开发阶段发现和排除错误。
但对于有动作顺序控制的场合，手动操作比较繁琐，而且顺控指令、子程序、中断程序等指令无法在该平台上运行。因此仅以调试S7-200系列PLC的基本指令和应用为主，作为PLC入门级应用发挥了很重要的作用。[3]
（三）采用可编程序控制器实训箱
可编程序控制器实训箱内主控单元是“机床电气控制及PLC”课程主授西门子S7-200 CPU226CN型PLC，可进行的项目主要有自动送料装车系统、自控轧钢机、交通灯控制、多种液体自动混合系统及四层电梯控制等。使用该设备可以有效熟悉PLC程序开发步骤，不仅涉及到程序下载、线路连接和程序调试运行，为了安全运行，还必须做好全面检查和随时进行故障排除的准备。学生通过此与真实情景基本一致的开发环境，可以加深理解各种指令的特点及其功能，切实提高编程技巧，达到培养学生应用PLC的能力。
以上三种应用平台在整个课程的授课过程中分阶段、不同程度的发挥了其重要作用。
四、教学效果
通过与改革之前的教学模式相比，学生普遍认为动手机会的增加，使知识结构立体化，能够更有效的解决理论学习中遇到的难点问题，可以加深对学习重点的理解，从而增强学生的学习兴趣，掌握知识更加牢固。
参考文献
[1] 夏燕兰.数控机床电气控制（第2版）[M].北京：机械工业出版社.2014;
[2] 金美琴.高职“PLC应用技术”理实一体化教学探究[J].科教文汇.2013年11月（上）;
[3] 秦冲.Simulater仿真软件在《电气控制与PLC》理实一体化教学中的应用[J].轻工科技.2015.第5期。