制冷与空调专业《PLC编程与应用技术》课程教学探讨
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作者:张品 段欢欢 吴殿法 刘丹
摘要：PLC在制冷空{控制系统中应用越来越广泛，并且有着很大的应用前景，目前制冷与空调专业《PLC编程与应用技术》课程教学中教学形式单一，实验内容与专业脱节。本文以培养合格的、面向工程应用和开发型人才为目的，从教学方法和教学内容上对课程进行探讨，结合项目教学方法，设计了与《PLC编程与应用技术》课程相配合的教学项目。项目教学点燃学生的求知欲和探索欲，提高学习兴趣，教学项目锻炼了学生分析和解决问题的能力，提高了学生制冷空调控制工程的实践能力，为培养制冷领域智能化人才奠定了坚实的基础。
关键词：PLC技术;教学研究;工程应用
一、概述
随着我国经济社会的发展，制冷技术在生产生活中的应用越来越广泛，人们对制冷空调系统控制的安全性、稳定性和节能性也提出了越来越高的要求。自动控制已成为提高制冷品质和经济性的最有效手段之一，采用自动控制能够保证制冷系统安全稳定地运行，达到高效节能的目的[1]。随着自控元器件的发展，制冷空调系统的控制技术方面取得了很大的进步，由传统的继电器控制向程序化、数字化方向发展，由局部自动控制到完全自动控制发展。可编程控制器（PLC）控制在大型制冷装置自动化中应用广泛，如螺杆式和离心式压缩机冷水机组、溴化锂冷水机组、并联压缩机组等多采用PLC控制，并且由于PLC编程简单，功耗小，可靠性和灵活性高，越来越多地应用到小型制冷装置的自动控制中[2]。具有制冷专业知识又掌握PLC应用技术的毕业生在制冷行业中供不应求。在我国工科高等院校中，制冷空调专业将《PLC编程与应用技术》作为一门核心专业课程，使学生不仅具备制冷专业知识而且具有一定的PLC知识，提高学生对制冷空调自动控制系统的设计和改造能力，满足企业对此方面人才的需求。在此背景下，如果教学方式不变，仍以理论加实验教学为主，脱离与制冷空调工程应用的实际联系，那么学生在专业领域的工程实践和创新能力的培养就难以落实。因此，本文从教学方式和教学内容方面，探究课程教学改革的方法。
二、《PLC编程与应用技术》课程的教学现状
（一）课程内容丰富，但是对学生创新能力培养方面缺乏有效实践
《PLC编程与应用技术》是制冷空调专业的一门专业核心课程，课程的学时总数大致为48学时，其中理论教学24学时，实验教学24学时。理论课程通过介绍PLC的基础知识和程序设计方法，使学生熟悉PLC的基本组成、工作原理，熟练掌握西门子PLC的指令和编程方法，实验环节通过生产生活中的控制实例，验证指令功能，学习指令应用以及程序设计方法学习各种控制要求的处理方法和编程思路，使学生熟练掌握西门子PLC编程软件的使用、接线方法，对指令进行验证学习。培养学生具有PLC系统的设计、调试和开发能力，以及PLC系统的设备运行、管理、维护和改造能力。在这种理论教学加课后实验的传统教学模式中，学生的工程实践和创新能力培养不足，对分析问题和解决问题的应用能力锻炼不够，对于培养合格的、面向工程应用型人才十分不利。
（二）原有实训模块与专业脱节，不能满足未来对学生培养目标的延伸需求
PLC课程教学中的实验课程以PLC实训装置为教学平台，通过验证性的实验项目，帮助学生理解指令的功能，由于PLC实训设备是固定的项目模块，如红绿灯设计、天塔之光设计、抢答器设计，溶液自动混合搅拌等验证性实验项目，没有将PLC运用在制冷空调系统的自动控制中，实验内容与实际专业中的应用存在脱节现象。这在某种程度上影响了制冷空调专业的学生对PLC在制冷空调领域中应用的理解，导致学生所做的项目与制冷空调行业的企业脱轨，不能真正掌握PLC技术在制冷空调实际工程中的应用，不具备进行实际制冷工程自动控制系统的设计、改造和开发的能力，因而不能满足用人单位的期望。
（三）学生求知探索欲望强烈，但是现有的教学无法充分调动其积极性
《PLC编程与应用技术》这门课程实践性较强，学生有充足的时间进行实操训练和探索。部分学生上完课后表示希望在完成验证性实验后，能够进行一些设计性和创新性实验，特别是跟制冷空调专业相关的控制设计，体现出这门课程在专业领域中的应用，以此培养他们的思考能力和解决专业问题的能力。目前课程的安排，使学生安于完成实验验证，缺乏探索的途径，抑制了学生的好奇心，使学生缺少驱动力，无法充分调动其积极性。
三、课程教学设计
（一）教学方式的创新
针对应用型人才的培养目标，根据企业对技术人才的能力要求，进行课程项目化，改变传统理论加实验教学模式的不足[3]。课程的项目化分为以项目为基础和以项目为中心，以项目为基础的课程项目即基础项目是将项目作为课程设计的基础，学生通过参与项目，解决实际问题，获得学科知识，培养工程能力，并提升综合素质;以项目为中心的课程项目即实际案例是将项目作为课程设计和实施的中心，以解决项目问题为目标，在项目真实情景下围绕下项目任务开展[4]。在本课程项目化设计中以《PLC编程与应用技术》课程为核心，本专业其他相关课程如《制冷原理与设备》、《自动控制原理》、《制冷装置设计》、《空气调节》、《制冷空调自动控制技术》等与之建立内容间的有机联系，通过企业调研，结合当前在制冷领域中PLC的典型应用进行基础项目内容设计和实际案例的选择。基础项目能够通过任务引出和梳理所要学习的知识，避免学生在学习理论知识时感到枯燥乏味，没有兴趣，而且能够帮助学生理解和掌握知识。实际案例通过在真实的情景下完成高要求的真实的工程项目任务，使学生涉及更多学科领域，对多学科知识有更好的掌握，培养学生具备解决各类复杂工程问题的能力。基础项目和实际案例的结合既能让学生在循序渐进地解决问题的过程中不断地学习和提高自己的知识储备又能在真实工程情景中结合工程项目的实际，创新性地解决复杂工程问题。项目教学以学生为中心，课前发布项目任务，课堂通过教师对基础知识的讲解、对任务进行解读和分解，最后学生完成任务并进行讨论的过程进行项目式教学，实施过程引导学生积极主动探索以获得与项目案例相关的知识，从而培养学生具有终身学习能力、工程实践能力以及创新能力[5]。
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