智能制造工业4.0时代下电气控制与PLC应用技术课程教学方法与实践改革探索

1、    智能制造工业4.0时代下电气控制与plc应用技术课程教学方法与实践改革探索    摘 要：致力于全面满足工业4.0与“互联网+”时代高级工程技术人才培养的需求，我们面向智能制造的电气控制与plc应用技术课程教学方法与实践改革，通过优化课程体系、创新教学模式，开展项目化教学改革，实践优化专业人才培养方案课程体系，凝练特色人才培养方向。该课程改革以增强学生的核心竞争力和自主创新为目标，培养本科生对该课程的学习兴趣。关键词：实践教学改革;电气控制与plc应用技术;智能制造：g64          ：a

2、          ：1673-9132（2021）25-0007-02doi：10.16657/ki.issn1673-9132.2021.25.003近年来，在发改委战略性新兴产业规划的引领下，我国装备制造业正在由低端装备制造向智能制造与智慧化装备发展。相比于传统制造系统，智慧化装备制造具有明显的技术革新：智能的感知控制、全面的互联互通、深度的数据应用、创新的服务模式等，可以实现传统制造的智能化改造，提升产业价值，激发产业创新。面向智能制造的相关本科专业课程实践教学改革受到各高校的重视，本文注重全面深化电气控制与plc课程的体系结构、教学方

3、法、实践方式的改革，展开学科、专业与行业前沿跟踪调研，结合当前人工智能、智能制造等新兴领域需求，进一步寻求面向人工智能的智能制造课程发展方向1-4。南京邮电大学结合发改委规划和学校发展的现状，成立了现代工程研究中心。该中心的智能柔性生产制造平台通过工业互联网将状态感知、传输、计算与制造过程融合起来，实现机加工设备、实体仓库、agv小车等单元模块之间数据的互联互通。平台集合工业机器人、大数据分析、物联网、仿真及机器视觉等技术，构建了从感知、分析、决策到精准执行的闭环的生产管理体系。本文从测试技术与仪器专业出发，依托于南京邮电大学工程中心，引入了很多智能制造方面的教育培训仪器，完成了多个中试和产业

4、化示范装置，进而培养学生的实验实践能力。一、电气控制与plc应用技术课程主要现状本课程是电气自动化、测控技术与仪器等专业的课程体系中的一门专业基础课，涉及内容十分广泛，包括电机与拖动、机械装备自动化、机电一体化技术、机械cad/cam、精密加工工艺、数控技术与装备等。该课程通过开展精品开放课程建设，以国家精品开放课程相关精神为指导，建设视频公开课和资源共享课，打造课程网络教学和资源共享平台。本课程建设中也存在一些问题和不足之处，主要包括5-6：第一，理论教学方面不足，授课内容单调。在以往的教学中，本课程中的基本概念、基础理论和公式推导比较多，从而导致学生在听课中感到枯燥乏味。同时，本课程的潜力

5、尚未完全发挥，学生的学习兴趣激励机制尚需进一步完善。第二，高校中既能培养学生的专业能力又擅长将课程理论和实践结合的复合型教师较为稀缺，导致很多具有工程应用前景的课程多数停留在理论阶段，难以实验和应用，从而更难培养学生的实践动手能力。同时，由于一些教育培训仪器中部分核心功能的技术壁垒问题，教学成果难以及时下放到测试与实际生产中。从科技理论成果到产品化需要一个中间环节，但目前多数高校针对这一中间环节尚缺少相关教学模式及教学机制，导致现代制造业应用型人才培养过程受阻。第三，目前教学过程中过分强调抽象的理论和繁杂的数学公式推导，理论与工程应用实际相脱节。专业核心课程教学质量是影响学生学业能力的主要因素

6、之一，必须下决心改革过时的教学模式和考核方式，进一步加强和推进教学研究与改革、优质教学资源的建设工作。在当前学生培养模式中如何推进和落实现代高等教育所倡导的学生为中心、面向产出和持续改进等先进理念，强调高校人才培养要面向社会需求是一个亟待解决的问题。二、課程教学实践改革该课程改革以增强学生的核心竞争力和自主创新为目标，培养本科生对该课程的学习兴趣，具备对智能制造领域进行共性关键技术研发和创新的能力，并能在智能制造产业方面解决技术瓶颈问题。全面深化本课程的体系结构、教学方法、实践方式的改革，以面向未来、适应需求、引领发展、理念先进、保障有力的一流国家精品课程为建设目标，展开学科、专业与行业前沿跟

7、踪调研，结合当前人工智能、智能制造等新兴领域需求，进一步探索面向人工智能的智能制造课程发展方向;更新教学内容，并建成本课程优秀创新教学团队，创新培养模式，注重实践教学、研究性教学和信息化教学;健全教学质量保障机制。该课程改革项目实施，通过产学研的联合，以现代工业自动化技术为立足点，致力于全面满足工业4.0与“互联网+”时代高级工程技术人才培养的需求，通过优化课程体系、创新教学模式，将本专业建成国内同类高校中特色鲜明、人才培养质量高、广受社会欢迎的专业，逐步达到国内一流水平。本课程的发展与建设按照任务目标有序推进，分项任务进展情况如下：（一）优化课程体系内容，增强新颖性和实用性面向智能制造的电气

8、控制与plc应用技术课程教学方法与实践改革以现代工业自动化技术为立足点，发挥学生创新能力和工程实践能力，教师将自身科研和学术成果转化为优质教学资源，带动学生提升其工程实践创新水平。改革和创新实践教学模式，积极开展第二课堂和课外实践活动，实施本科生进团队，科研反哺教学、产教融合，依托教师承担的与本课程相关的课题，发挥本科生创新能力和工程实践能力，更新教学资源，带动学生提升其工程实践创新水平。（二）以学生为中心，引入仿真软件，改善教学效果课堂教学中将引导学生进行阶段性总结，通过绘制思维导图的方式将所有知识点进行串联。通过更多的案例式教学，以学生解决工程问题为导向，提升学生解决实际问题的应用能力。加

9、深学生的理论分析，引导学生掌握现代电气控制系统分析与设计的手段。在实验教学过程中，尽量让学生多动手，借助于实际系统，让学生对电气控制与plc应用技术有感性的认识。除了加大重点难点的授课时间和辅导答疑时间以外，还要充分利用多媒体课件来弥补传统课堂教学的不足。同时，借助网络教学系统增大教学信息量并扩充理解课堂教学内容的渠道。（三）优化教育教学改革，提升教学质量积极开展教学改革研究，提升教学水平，保障教学质量。课程教学中应体现“学生主体，教师导学”的教学理念，以此改变教学模式，注重将教师演示实验与学生动手实验相结合，注重理论与实践相结合。整个教学过程符合新课程的三维目标，体现新课程的理念，注意培养学

10、生的自主、合作、探究能力，以此增进学生的学习能力和科学素养。教学模式的改革可以从两个方面着手，一是大课实行启发式教学，引导学生参与;二是开设研讨课。在校、院两级教学管理体系和质量监控机制管理下，质量监控组织与制度、过程监控与评价和质量信息反馈与分析三个子系统形成闭环，动态更新支持课程培养体系的持续改进。（四）革新实践教学模式，优化实践教学结构电气控制与plc应用技术课程是实践性很强的课程，实践环节对于整个课程的学习至关重要。从目前条件看，可鼓励、支持有条件的高校研究中心与企业协作，建设工程中心，通过现代工程中心来完成科技成果的转化即中试是解决该问题的有效渠道。南京邮电大学工程研究中心以柔性生产

11、线作为学生的实训中心，通过产学研的联合，完善了智能制造系统的控制系统项目工程应用的研究。同时，本课程的实训项目具有智慧工厂的工业物联网、物流自动化、装备智能化、设备信息互联和系统数据实时采集等功能，围绕智慧工厂及关键核心装备研发，针对生产和制造过程的全部工艺，结合了现代化智能生产技术、大数据分析技术、先进的通信网络架构设计技术，以信息化软件作为协同管理交互平台。通过上述项目让学生能够熟悉现代智能化制造系统及其配套软件，培养一支熟练掌握智能制造关键技术的产业技术人才队伍。本课程的项目覆盖了无人智慧工厂的plc控制电动机正反转、启动、反接制动、能耗制动、自动化立体仓库的控制方式和管理方式、自动输送

12、线三相异步电动机点动与自锁、降压启动实验，以及基于plc的柔性生产线物料分拣的自动化装置系统设计、显示控制器的人机交互界面编程与调试、基于fpga的可重构多总线通信单元设置与调试、基于plc控制的柔性自动化生产线系统分析与设计等功能，是制造自动化、信息化的典型，对培养学生掌握电气控制、生产自动化的知识与技能，深入理解工业自动化的现状与智能化的发展趋势具有重要意义。三、结语面向智能制造的电气控制与plc应用技术课程教学方法与实践改革以现代工业自动化技术为立足点，通过开展的项目化教学改革实践优化专业人才培养体系，凝练特色人才培养方向。本课程覆盖面广，以信息流控制物质流的智能制造系统，满足了学生实训和工厂柔性化自动化生产的任务。该课程改革以增强学生的核心竞争力和自主创新为目标，培养本科生对该课程的学习兴趣，依托于南京邮电大学工程中心与本课程相关的课题，发挥本科生创新能力和工程实践能力。参考文献：1周济.智能制造“中国制造2025”的主攻方向j.中国机械工程，2015（17）：2273.2夏端武，薛小凤.智能制造技术在工业自动化中的应用研究j.机械设计与制造，2018（2）：206.3廖常初. plc编程及应用m.北