基于PLC应用技术课程信息化教学改革研究

姚 烨

（安徽工业经济职业技术学院 安徽 合肥 230051）

0.引言

可编程控制器（Programmable Logical Controller，下文简称PLC）控制技术是我国高等院校电气、机电类专业必修的一门课程。 该课程主要介绍工业自动化市场上主流的一些PLC 厂商产品的应用， 是一门理论和实践结合紧密的课程。 由于该课程涉及行业应用的广泛性、项目内容的多样性和趣味性，受到了广大的电气、机电类学生的喜爱。

信息化教育，是以现代教育思想和理论为指导，运用现代信息技术，开发教育资源，优化教育过程，以培养和提高学生信息素养为重要目标的一种新的教育方式。由于信息化手段的多样、技术的进步，使得教学更加直观易懂，比起单一的课堂板书讲授更受学生的欢迎，也使得教学课堂从传统意义的教室搬进了实验室、会议室，甚至是学生宿舍里。 “翻转课堂”“慕课”“微课”等新兴概念相继涌现，充分表明信息化教学是当今教育教研领域最为活跃的一块阵地。

如何将介绍PLC 应用的课程讲授与信息化教学相结合， 既能够将课程的内容和特色展现的淋漓尽致，又能够更进一步的提升学生的学习积极性和效率，这是摆在所有电气、自动化、机电类专业老师眼前的一个问题。

1.课程与信息化教学的结合点

PLC 应用技术的课程内容主要包括产品选型、硬件电路、软件编写、实际项目应用四个方面。

（1）在产品选型方面，目前市场上PLC 厂商约有100 多家，最主流的厂商约有10 家。受限于高校教学的实际教学条件，无法将这些厂商的所有产品一一搬到课堂上来让学生亲手触摸。 但是通过3D 建模和VR 技术，可以使这些产品栩栩如生的呈现在学生面前。 这种沉浸式体验使得学生可以亲身体验到产品的外观、特性，而这些内容仅仅靠讲授或者播放幻灯片是根本无法达到的效果。

（2）硬件电路和程序编写方面，一般课程内都会安排相应的实训操作环节，既能达到理论验证的目的，也能提高学生的动手能力和兴趣。 在硬件的电路设计环节，可考虑引入eplan 或者elecworks 等电气设计软件做一套电路设计的实训环节，让学生从整体上对系统的设计有一个总的把握，同时与实际行业的工作岗位对接，其设计图既可保留电子版也可打印出来作为成绩考核的纸质评定依据。

在系统联调的环节，一般传统的做法都会配备实训指导书，可以考虑充分利用学生的手机播放实训指导视频，边看边做，大大提升实操的实时性和错误，而且将手机作为实训课上的工具也杜绝了学生玩手机的可能性。

（3）项目应用方面，考虑到提升学生的综合应用能力和实际工程技能，一般会安排课程设计环节。 常见的一些综合性的PLC 应用案例项目包括：《恒压供水控制系统设计》、《自动洗车机控制系统设计》、《果蔬自动收获及自动分选系统设计》、《剧院舞台道具、大幕和照明控制系统设计》、《智能建筑内的空调、泵机、照明、紧急发电控制和安全监视》等。对于这些项目，学生多数用过或见过却没有实际了解其内部原理。这就需要将实训室搬到线上，借助一些虚拟仿真的实训平台，我们可以模拟出这些项目的运行状况，使学生有直观认识，再通过逆向研究，从而实现课程设计所要实现的目标。

除此以外，通过参加一些教仪展或制作比赛，让学生通过网络收集信息、确定方案、设计系统、确定预算、采购器件、安装编程、现场调试等一条龙下来，将会非常有效的提升学生的信息化利用技术水平和承担项目开发的能力。

2.信息化教学的资源条件

课程教学的信息化需要硬件和软件的配套，主要需求的一些条件包括以下一些资源：

（1）高速的校内网，大致架构如图1 。考虑到部分环节音视频的传输，校园内主干网络的带宽不应低于1800Mbps(教育网1000Mbps、、移动网700Mb)，各教学楼、实验楼和学生宿舍的带宽不低于100Mbps。无线网络介入接入需要尽可能采用多个AP-135 接入点，足以覆盖全部校园教学区域的楼层。

图1

（2）丰富的数字化课程资源。 主要包括视频、课件、题库等教学资源，作为高校教师本身应具备制作电子课件、试题库的能力。当然针对某些校级、省级和国家级的精品开放课程也可以考虑与专业的多媒体技术公司合作，由负责课程的老师提出想法和思路，由公司负责做出动画课件和教学视频。例如，针对《PLC 应用技术》这门课程，我们与主要厂商之一的三菱电机自动化（中国）有限公司合作，推出了融教学、仿真和测试于一体的资源平台“MELSEC E-learning 教学平台”，如图2。其他行业大咖，诸如博世力士乐、西门子自动化与驱动、汇川自动化等公司均有各自的一套线上课程和培训体系，可以考虑借鉴引入或结合各校的实际情况共同开发。

图2

（3）切合学生实际使用的终端设备和平台。目前高校大学生所拥有的笔记本电脑和台式计算机已较为普及，此外各类移动智能终端设备也极大的丰富了学生在线学习的手段。除去传统的Web页面所支持的网上教学平台，新兴的腾讯课堂、微信课堂等基于移动终端的教学平台已成为信息化教学的发展趋势。 未来伴随着碎片化教学、翻转课堂等理念的推广，必将成为信息化教学的热点并持续数年。

（4）结合当前主流虚拟实验实训的需求，开发可以支持远程访问的实训平台。 目前台湾地区高校已有通过本地化的程序编写、下载和调试的实训一体化软硬件，可是受各方面条件所限，并没有将其实现远程操作。大陆地区只有天津大学和三菱电机自动化合作设计了一条啤酒柔性制造生产线，开放给研究生做课题。

远程实验实训的一套流程因为人员并不在实验实训现场，因此硬件部分是无法实际动手操作的，这也对实训室的硬件信息化提出了更高要求。 但是在硬件部分都逐步迈向标准化之后，大部分的工作由软件来完成，这样一来就简化了投入的成本，并能将实训的平台开放给更多学生使用，惠及面更广。

此外，伴随着工业机器人逐步的进入低端应用市场，走入实验实训室是迟早的事情。通过远程控制机器人来实现对硬件的调试和调整也并非是异想天开，人机协同工作（图3）甚至是直接使用机器人代替人工来具体操作硬件设备从技术水平上看都是可行的，只是目前这样做成本仍旧太高。

图3

3.结语

根据教育部连续颁布的2014、2015 和2016 年《教育信息化工作要点》和《职业教育与继续教育工作要点》安排，信息化教学已被作为教育教学中提高教育质量和效率，形成适应信息社会要求的新教育模式。 作为高校教师在面对信息化教学的大潮到来之际也应当积极应对，提升自身的信息化教学能力,开发出更符合学生学习习惯的课程。