高职院校《电气控制与PLC》课程教学改革的研究与实践

基金项目：2023年度湖北省中华职业教育社课题《市域产教融合共同体的构建与实践--以临空产业市域产教联合体例》（项目编号：HBZJ2023870）

摘要： 本研究聚焦于高职院校智能制造领域中《电气控制与 PLC》课程的教学现状，深入剖析了现存教学问题。基于高职院校智能制造装备技术专业人才培养目标及课程特性，本文从教学内容、教学方法、实践教学环节以及考核机制等多个维度，提出了针对性的教学改革策略。通过具体教学实践案例，本文进一步阐释了这些改革措施的实施效果。实证研究表明，所提出的改革策略能够显著提升学生的学习积极性、实践技能以及综合素养，为高职院校相关专业课程的教学改革提供了有价值的参考。

关键词：高职院校；电气控制与 PLC；教学改革；实践教学

一、引言

随着制造业智能化升级和工业自动化水平的持续提升，电气控制、PLC技术在工业生产中的应用日益广泛。高职院校作为培养高素质技术技能型人才的关键基地，《电气控制与 PLC》课程在智能制造装备技术、工业机器人技术、机电一体化等相关专业中占据着至关重要的地位。然而，传统的课程教学模式在教学内容、教学方法、实践教学等方面逐渐显现出若干问题，难以满足现代企业对人才的需求。因此，对《电气控制与 PLC》课程进行教学改革具有重要的现实意义。

二、《电气控制与PLC》课程教学现状及问题分析

（一）教学内容陈旧

当前，部分高等职业技术学院的《电气控制与PLC》课程教学内容仍然偏重于传统电气控制领域，例如继电器-接触器控制系统的分析与设计，而对于PLC技术的最新进展及其应用案例的介绍则相对匮乏。教学内容与实际工业生产中的自动化控制系统存在脱节现象，这导致学生所掌握的知识难以满足企业岗位的实际需求。

（二）教学方法单一

在传统的课堂教学模式中，教师主导讲授，学生则处于被动接受知识的地位，缺少主动参与和实践操作的机会。教学过程中，主要依赖理论推导和板书演示等传统手段，多媒体教学资源的应用并不充分。此外，教学方法在创新性和趣味性方面存在不足，这导致了难以有效激发学生的学习兴趣和积极性。

（三）实践教学薄弱

在课程教学体系中，实践教学环节所占比例较低，且相关教学设施陈旧、数量不足。部分实践项目设置缺乏合理性，未能体现出系统性和综合性。在实践过程中，学生通常仅限于遵循教师指定的步骤进行基础操作，未能充分培养对实际工程问题的分析与解决能力，导致实践教学难以实现预期的教学效果。

（四）考核方式不合理

本课程的评价体系主要依赖于期末考试成绩，而平时成绩的权重相对较低。在评定平时成绩时，主要参考学生的出勤率和作业完成情况，这在一定程度上忽视了对学生学习过程和实践能力的全面评估。该评价机制可能导致学生在日常学习中忽视知识的积累和实践技能的培养，转而倾向于在期末考试前进行突击复习，这种现象并不利于学生综合素养的提升。

三、教学改革目标

在《电气控制与 PLC》课程的教学改革过程中，本研究致力于构建以职业能力培养为核心的课程体系。通过优化教学内容，创新教学方法，强化实践教学环节，以及建立科学合理的考核评价体系，旨在使学生深入掌握电气控制与 PLC 技术的基本理论知识和实际操作技能。此外，课程目标还包括培养学生在电气控制系统设计、安装、调试与维护方面的能力，同时培育学生的创新思维、团队协作精神以及解决实际工程问题的能力。最终，通过上述教学改革措施，旨在提升学生的就业竞争力和职业素养，以满足现代制造业对电气自动化技术人才的需求。

四、教学改革措施

（一）优化教学内容

1.整合课程内容

针对企业岗位需求及职业能力标准，对电气控制与可编程逻辑控制器（PLC）课程内容进行整合与优化。将传统电气控制领域与PLC技术进行有机整合，以工业自动化控制系统项目为教学载体，构建教学模块，例如电机控制模块、生产线控制系统模块等。每个模块包含电气控制原理图设计、PLC程序编写、系统调试等环节，确保学生在完成项目任务的同时，能够系统性地掌握电气控制与PLC技术的综合应用能力。持续关注电气控制与PLC技术的发展趋势，及时将行业内的新技术、新规范融入教学内容。例如，引入工业以太网、现场总线技术在PLC控制系统中的应用，阐述智能传感器、智能仪表与PLC的通信连接方法等，使教学内容保持时代性，拓展学生的知识视野，培育其技术创新意识。

（二）创新教学方法

1.项目驱动教学法

采用项目驱动教学法组织教学活动，以真实工程项目为教学导向，将课程知识点细化并融入至各个项目任务之中。教师明确项目任务的目标要求，引导学生深入分析项目需求，制定切实可行的项目实施方案，并指导学生以小组形式开展项目实施工作，在此过程中教师提供必要的指导与答疑服务。项目实施完毕后，学生负责展示项目成果并进行汇报，教师则对项目进行总结性评价。通过项目驱动教学法的实施，旨在促进学生在实践活动中学习，在学习过程中实践，从而提升其学习的积极性和实践技能，同时培养学生的团队合作精神和工程专业素养。

2.案例教学法

搜集并整理众多工业生产领域中电气控制与可编程逻辑控制器的实际应用案例。在教学活动中，将这些案例融入课程内容，进行深入分析与讲解。通过对案例的细致剖析，旨在引导学生掌握电气控制与PLC系统的设计理念、编程策略以及调试技术。此外，本研究还鼓励学生对案例进行深入讨论和优化，以培养其创新思维和解决实际工程问题的能力。例如，选取运料小车往返控制系统作为案例，详细分析其工作流程、控制需求、硬件配置选择及软件开发过程，使学生能够全面理解PLC控制系统在实际工程开发中的应用。

3.多媒体教学与虚拟仿真教学相结合

充分利用多媒体教学手段，制作精美的教学课件，将抽象的电气控制原理、PLC 工作过程等内容以动画、视频等形式展示给学生，增强教学的直观性和趣味性。同时，引入电气控制与 PLC 虚拟仿真软件，让学生在虚拟环境中进行电气控制系统的设计、编程和调试练习。虚拟仿真教学可以弥补实践教学设备不足的问题，降低实验成本，提高学生的实践操作技能和工程实践能力，并且可以让学生在虚拟环境中进行反复练习和探索，培养学生的创新能力和解决问题的能力。

（三）强化实践教学

1.构建多层次实践教学体系

构建包含基础实验、综合实训、课程设计、毕业设计等多层级的实践教学体系。基础实验涵盖电气控制基础电路实验、PLC基础指令实验等，旨在培养学生掌握电气控制与PLC操作的基本技能；综合实训以工业自动化控制系统为项目导向，例如自动化生产线实训装置、智能仓储控制系统等，通过让学生参与系统设计、硬件安装、软件编程及系统调试的全流程，增强其综合应用能力；课程设计要求学生针对具体工程问题，独立进行电气控制系统的设计与开发，以培养其工程设计与创新能力；毕业设计则作为学生对所学知识的综合运用与深化，要求学生结合企业实际项目或科研课题，完成一个完整的电气自动化控制系统设计与开发任务，进一步提升学生的综合素质与就业竞争力。

2.改善实践教学条件

增强对实践教学设施的资本投入，更新并完善电气控制与可编程逻辑控制器（PLC）实验实训设备，构建与现代企业生产实际相仿的实验实训基地。同时，强化与企业的协作，引入企业的实际工程项目和设备至学校实践教学环节，建立校企合作实践教学平台，使学生在真实的企业环境中进行实践锻炼，提升学生的职业适应能力。

3.加强实践教学指导教师队伍建设

培育并引进一批具备丰富工程实践背景的教师，担任实践教学的指导工作。激励教师参与企业实践、技术培训及科研项目开发，以提升其实践教学能力及工程实践技能。同时，邀请企业技术专家担任兼职教师，对学生进行实践教学指导，传授企业实际工程经验及新兴技术，确保实践教学内容与企业实际需求紧密对接。

（四）完善考核评价体系

建立多元化的考核评价体系，将课程考核分为过程性考核和终结性考核两部分。过程性考核包括考勤、课堂表现、作业完成情况、项目任务完成情况、实践操作技能考核等，占总成绩的 60% - 70%；终结性考核采用闭卷考试或课程设计答辩等形式，主要考核学生对课程基本理论知识的掌握程度和综合应用能力，占总成绩的 30% - 40%。过程性考核注重对学生学习过程的评价，及时反馈学生的学习情况，引导学生注重平时学习和实践能力的培养；终结性考核则对学生的学习成果进行全面检验，确保学生达到课程教学目标要求。

五、教学改革实践案例

（一）项目实施过程

以某高职院校智能制造装备技术专业《电气控制与PLC》课程为例，在教学改革实践中，选取了“运料小车往返控制系统设计与调试”作为课程综合实训项目。项目实施过程如下：

1.项目导入阶段

教师首先介绍运料小车往返的工作流程和控制要求，展示实际工作时的视频资料，让学生对项目有一个直观的认识和了解，激发学生的学习兴趣和参与热情。

2.知识准备阶段

针对项目所需的电气控制与PLC知识，教师进行系统讲解，包括电气控制原理图绘制、PLC硬件选型、PLC编程指令等内容。同时，安排学生进行相关的基础实验练习，巩固所学知识。

3.项目分组与方案设计阶段

将学生分成若干小组，每组5人。各小组根据项目要求，进行项目方案设计，包括电气控制原理图设计、PLC I/O分配表制定、PLC程序框架设计等。在方案设计过程中，小组内成员进行充分讨论和交流，教师给予指导和建议，帮助学生完善项目方案。

4.项目实施阶段

各小组按照设计方案进行电气控制系统的硬件安装和PLC程序编写。在硬件安装过程中，学生严格按照电气安装规范进行操作，确保系统安装正确可靠；在PLC程序编写过程中，学生运用所学的编程指令和编程技巧，逐步实现各项控制功能。在项目实施过程中，教师加强现场指导，及时解决学生遇到的问题。

5.系统调试与优化阶段

硬件安装和软件编程完成后，进行系统调试。学生通过观察系统运行状态，检查系统是否满足控制要求，对出现的问题进行分析和排查，如电气故障、程序逻辑错误等，并进行相应的调整和优化。在调试过程中，教师引导学生学会运用调试工具和方法，如PLC编程软件的监控功能、示波器等，提高学生的调试能力和解决问题的能力。

6.项目验收与评价阶段

项目完成后，各小组进行项目成果展示和汇报，介绍项目设计思路、实施过程、遇到的问题及解决方法等。教师组织其他小组学生进行提问和评价，最后教师根据项目完成情况、小组汇报情况、学生在项目实施过程中的表现等进行综合评价，给出项目成绩。

（二）改革成效

通过本次教学改革的实践，取得了如下成效。

1.学生学习兴趣显著提升

采用项目驱动教学法和案例教学法，使学生在实际项目中学习和应用知识，充分调动了学生的学习积极性和主动性，学习兴趣显著提升。课堂上，学生主动参与讨论、提问和项目实施的热情高涨，学习氛围浓厚。

2.学生实践能力显著增强

通过多层次的实践教学体系和丰富的实践教学项目，学生在电气控制系统的设计、安装、调试等方面得到了充分锻炼，实践操作技能和工程实践能力显著提高。在项目实施过程中，学生能够独立完成电气控制原理图设计、PLC 程序编写和系统调试等任务，能够运用所学知识解决实际工程问题，具备了较强的职业岗位适应能力。

3.学生综合素质得到提升

在项目实施过程中，学生以小组为单位进行协作学习和项目开发，培养了学生的团队协作精神、沟通能力和组织协调能力。同时，通过对项目的分析、设计和优化，培养了学生的创新思维和工程素养，学生的综合素质得到了全面提升。

4.教学质量显著提高

教学改革后，课程考核评价体系更加科学合理，注重对学生学习过程和实践能力的考核，能够全面准确地反映学生的学习成果和综合素质。从学生的期末考试成绩、课程设计成绩和企业反馈信息来看，教学质量得到了显著提高，学生能够更好地适应企业岗位需求，受到了企业的广泛好评。

六、结论

针对高职院校开设的《电气控制与PLC》课程，进行教学改革是顺应现代制造业发展需求、提升人才培养质量的必然趋势。通过实施一系列教学改革措施，包括优化教学内容、创新教学方法、强化实践教学环节以及完善考核评价体系，并结合教学实践案例的应用，可以显著提升学生的学习兴趣、实践技能和综合素养，进而提高课程的教学品质。这为培养具备高素质技术技能的电气自动化专业人才提供了坚实的支撑。然而，教学改革是一个持续演进的过程，它要求我们不断地进行探索与实践。随着电气控制与PLC技术的不断进步以及企业需求的演变，课程教学改革亦需不断更新与深化，以期培养出更多符合社会经济发展需求的杰出人才。

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作者简介：鲍海锋（1992-），男，湖北宜昌人，硕士研究生，助 教，研究方向：电气控制、职业教育。