姚 燁

（安徽工業(yè)經(jīng)濟職業(yè)技術(shù)學院 安徽 合肥 230051）

0.引言

可編程控制器（Programmable Logical Controller，下文簡稱PLC）控制技術(shù)是我國高等院校電氣、機電類專業(yè)必修的一門課程。 該課程主要介紹工業(yè)自動化市場上主流的一些PLC 廠商產(chǎn)品的應用， 是一門理論和實踐結(jié)合緊密的課程。 由于該課程涉及行業(yè)應用的廣泛性、項目內(nèi)容的多樣性和趣味性，受到了廣大的電氣、機電類學生的喜愛。

信息化教育，是以現(xiàn)代教育思想和理論為指導，運用現(xiàn)代信息技術(shù)，開發(fā)教育資源，優(yōu)化教育過程，以培養(yǎng)和提高學生信息素養(yǎng)為重要目標的一種新的教育方式。由于信息化手段的多樣、技術(shù)的進步，使得教學更加直觀易懂，比起單一的課堂板書講授更受學生的歡迎，也使得教學課堂從傳統(tǒng)意義的教室搬進了實驗室、會議室，甚至是學生宿舍里。 “翻轉(zhuǎn)課堂”“慕課”“微課”等新興概念相繼涌現(xiàn)，充分表明信息化教學是當今教育教研領域最為活躍的一塊陣地。

如何將介紹PLC 應用的課程講授與信息化教學相結(jié)合， 既能夠?qū)⒄n程的內(nèi)容和特色展現(xiàn)的淋漓盡致，又能夠更進一步的提升學生的學習積極性和效率，這是擺在所有電氣、自動化、機電類專業(yè)老師眼前的一個問題。

1.課程與信息化教學的結(jié)合點

PLC 應用技術(shù)的課程內(nèi)容主要包括產(chǎn)品選型、硬件電路、軟件編寫、實際項目應用四個方面。

（1）在產(chǎn)品選型方面，目前市場上PLC 廠商約有100 多家，最主流的廠商約有10 家。受限于高校教學的實際教學條件，無法將這些廠商的所有產(chǎn)品一一搬到課堂上來讓學生親手觸摸。 但是通過3D 建模和VR 技術(shù)，可以使這些產(chǎn)品栩栩如生的呈現(xiàn)在學生面前。 這種沉浸式體驗使得學生可以親身體驗到產(chǎn)品的外觀、特性，而這些內(nèi)容僅僅靠講授或者播放幻燈片是根本無法達到的效果。

（2）硬件電路和程序編寫方面，一般課程內(nèi)都會安排相應的實訓操作環(huán)節(jié)，既能達到理論驗證的目的，也能提高學生的動手能力和興趣。 在硬件的電路設計環(huán)節(jié)，可考慮引入eplan 或者elecworks 等電氣設計軟件做一套電路設計的實訓環(huán)節(jié)，讓學生從整體上對系統(tǒng)的設計有一個總的把握，同時與實際行業(yè)的工作崗位對接，其設計圖既可保留電子版也可打印出來作為成績考核的紙質(zhì)評定依據(jù)。

在系統(tǒng)聯(lián)調(diào)的環(huán)節(jié)，一般傳統(tǒng)的做法都會配備實訓指導書，可以考慮充分利用學生的手機播放實訓指導視頻，邊看邊做，大大提升實操的實時性和錯誤，而且將手機作為實訓課上的工具也杜絕了學生玩手機的可能性。

（3）項目應用方面，考慮到提升學生的綜合應用能力和實際工程技能，一般會安排課程設計環(huán)節(jié)。 常見的一些綜合性的PLC 應用案例項目包括：《恒壓供水控制系統(tǒng)設計》、《自動洗車機控制系統(tǒng)設計》、《果蔬自動收獲及自動分選系統(tǒng)設計》、《劇院舞臺道具、大幕和照明控制系統(tǒng)設計》、《智能建筑內(nèi)的空調(diào)、泵機、照明、緊急發(fā)電控制和安全監(jiān)視》等。對于這些項目，學生多數(shù)用過或見過卻沒有實際了解其內(nèi)部原理。這就需要將實訓室搬到線上，借助一些虛擬仿真的實訓平臺，我們可以模擬出這些項目的運行狀況，使學生有直觀認識，再通過逆向研究，從而實現(xiàn)課程設計所要實現(xiàn)的目標。

除此以外，通過參加一些教儀展或制作比賽，讓學生通過網(wǎng)絡收集信息、確定方案、設計系統(tǒng)、確定預算、采購器件、安裝編程、現(xiàn)場調(diào)試等一條龍下來，將會非常有效的提升學生的信息化利用技術(shù)水平和承擔項目開發(fā)的能力。

2.信息化教學的資源條件

課程教學的信息化需要硬件和軟件的配套，主要需求的一些條件包括以下一些資源：

（1）高速的校內(nèi)網(wǎng)，大致架構(gòu)如圖1 ?？紤]到部分環(huán)節(jié)音視頻的傳輸，校園內(nèi)主干網(wǎng)絡的帶寬不應低于1800Mbps(教育網(wǎng)1000Mbps、、移動網(wǎng)700Mb)，各教學樓、實驗樓和學生宿舍的帶寬不低于100Mbps。無線網(wǎng)絡介入接入需要盡可能采用多個AP-135 接入點，足以覆蓋全部校園教學區(qū)域的樓層。

圖1

（2）豐富的數(shù)字化課程資源。 主要包括視頻、課件、題庫等教學資源，作為高校教師本身應具備制作電子課件、試題庫的能力。當然針對某些校級、省級和國家級的精品開放課程也可以考慮與專業(yè)的多媒體技術(shù)公司合作，由負責課程的老師提出想法和思路，由公司負責做出動畫課件和教學視頻。例如，針對《PLC 應用技術(shù)》這門課程，我們與主要廠商之一的三菱電機自動化（中國）有限公司合作，推出了融教學、仿真和測試于一體的資源平臺“MELSEC E-learning 教學平臺”，如圖2。其他行業(yè)大咖，諸如博世力士樂、西門子自動化與驅(qū)動、匯川自動化等公司均有各自的一套線上課程和培訓體系，可以考慮借鑒引入或結(jié)合各校的實際情況共同開發(fā)。

圖2

（3）切合學生實際使用的終端設備和平臺。目前高校大學生所擁有的筆記本電腦和臺式計算機已較為普及，此外各類移動智能終端設備也極大的豐富了學生在線學習的手段。除去傳統(tǒng)的Web頁面所支持的網(wǎng)上教學平臺，新興的騰訊課堂、微信課堂等基于移動終端的教學平臺已成為信息化教學的發(fā)展趨勢。 未來伴隨著碎片化教學、翻轉(zhuǎn)課堂等理念的推廣，必將成為信息化教學的熱點并持續(xù)數(shù)年。

（4）結(jié)合當前主流虛擬實驗實訓的需求，開發(fā)可以支持遠程訪問的實訓平臺。 目前臺灣地區(qū)高校已有通過本地化的程序編寫、下載和調(diào)試的實訓一體化軟硬件，可是受各方面條件所限，并沒有將其實現(xiàn)遠程操作。大陸地區(qū)只有天津大學和三菱電機自動化合作設計了一條啤酒柔性制造生產(chǎn)線，開放給研究生做課題。

遠程實驗實訓的一套流程因為人員并不在實驗實訓現(xiàn)場，因此硬件部分是無法實際動手操作的，這也對實訓室的硬件信息化提出了更高要求。 但是在硬件部分都逐步邁向標準化之后，大部分的工作由軟件來完成，這樣一來就簡化了投入的成本，并能將實訓的平臺開放給更多學生使用，惠及面更廣。

此外，伴隨著工業(yè)機器人逐步的進入低端應用市場，走入實驗實訓室是遲早的事情。通過遠程控制機器人來實現(xiàn)對硬件的調(diào)試和調(diào)整也并非是異想天開，人機協(xié)同工作（圖3）甚至是直接使用機器人代替人工來具體操作硬件設備從技術(shù)水平上看都是可行的，只是目前這樣做成本仍舊太高。

圖3

3.結(jié)語

根據(jù)教育部連續(xù)頒布的2014、2015 和2016 年《教育信息化工作要點》和《職業(yè)教育與繼續(xù)教育工作要點》安排，信息化教學已被作為教育教學中提高教育質(zhì)量和效率，形成適應信息社會要求的新教育模式。 作為高校教師在面對信息化教學的大潮到來之際也應當積極應對，提升自身的信息化教學能力,開發(fā)出更符合學生學習習慣的課程。