摘要：新工科要求对原有工科专业升级改造，以推进智能制造发展。电气控制与PLC课程是掌握自动化生产实践的一门核心课程，存在理论为主、实验内容单一、项目化不足等问题。提出分基础实验教学、项目训练、综合创新三步走，循序渐进的将实践教学环节贯穿于课程中，更好地满足自动化控制系统设计和生产实践的需求。
关键词：新工科；电气控制与PLC；创新实践
为主动应对新一轮科技革命与产业变革，支撑服务创新驱动发展、“中国制造2025”等国家战略，教育部积极推进新工科建设[1]。对于高校而言，新工科既是指新兴工科专业，如人工智能、智能制造、云计算等，也是对原有工科专业的升级[2]，以满足经济社会发展，完善多层次、多类型人才培养体系。这与应用型本科院校通过提升高校科技自主创新能力，优化高校自身学科专业结构和培养方式，培养应用型创新型人才的目标一致。电气控制与PLC技术课程作为自动化专业的学生掌握自动化生产实践的一门核心课程，目标是培养学生具有从事电气设备与控制系统设计、调试、技术革新和改造的能力，符合新工科背景下应用型本科院校对学生的培养目标。学校开设了电气控制与PLC理论课、配套的实验课以及实践课，但随着新工科理念的提出和发展，原有的教学内容和教学方法面临相应的挑战。
1电气控制与PLC技术及应用课程教学现状
1.1理论课为主。理论与实践脱节目前，该课程的教学模式强调以教材为中心，教师在教学过程中处于主导地位[3]，以原理知识为核心，学生被动接受知识，应用技术的传授较少，理论教学集中，与实验分开实施。课程教学编排固化，按照教材的章节顺序讲授理论知识，对于工程实际的电气接线图、布线图等内容介绍的较少。
1.2实验内容单一。目前学校的实验教学逐渐流于形式，使用固定的开发平台，学生一般需在规定的时间内，按照指导书上的内容和步骤，编译现有的程序；运行后，查看效果，进行验证性实验，其自身开发能力较弱。很少有学生提前针对实验内容主动分析实验目的、实验需求。而且在教学过程中理论教学与实验分开实施，学生在学习新的理论知识后无法及时做实验，在实践中巩固理论的掌握[4]。这种被动的教学方式不利于培养具备扎实理论、技术基础的工程应用型人才。而且学生体会不到学习的乐趣，影响学习积极性。
1.3实验内容面向工程项目不够。在实际教学过程中，课程内容与实际工程项目差距较大，与企业真正的技术需求脱节。实验室提供的实验项目都是相对比较简单容易实现的，如交通灯、小车运送物料模拟等，只是对工程问题的简单模拟，很少有学生按照工业流程，主动分析需要哪些元器件、元器件的型号如何选择，列出明细表，然后运用AutoCAD软件设计电气原理图、接线图，画出程序流程图，最后用三菱、欧姆龙或西门子等电气设计软件进行PLC程序的设计。学生在学习过程中自主设计和分析解决工程实际问题的能力得不到锻炼和提高，无法培养系统设计、项目实施与系统优化的职业能力，不利于培养创新型研发人才。
2新工科背景下PLC技术及应用课程教学模式探索
根据我校应用型大学的定位，将实践教学环节贯穿于电气控制与PLC技术课程的全过程，其体系结构为渐进的三步：第一步为基础实验教学，第二步为项目训练，第三步为综合创新，以赛促学、以赛验学。将原有的教师主导型转变为学生作为教学活动的主体，教师给学生创设了一个实践平台，学生在教师的引导下主动参与学习，通过实践掌握知识、训练能力，提高学生运用多课程、多学科之间交叉融合进行智能控制系统综合设计、项目实施和系统优化的能力，强化学生的工程素养和自主创新能力，培养应用型、创新型人才[5]。
2.1基础实验教学。这一阶段主要特点是将原来课堂讲授的理论知识转移到实验室讲授，教师讲解一部分理论知识后，学生将理论知识运用于实验，边学边做，边教边练，理论联系实际。通过实践加深对电气控制与PLC技术的基础知识的理解、掌握，了解常用低压电器如接触器、继电器等的工作原理、技术参数，熟悉基本电气控制电路的绘制方法和设计原理，掌握可编程控制器的工作原理和编程方法。可以把整本书的内容交叉融合讲解，紧密衔接各知识点。实验内容不再局限于实验箱配套的题目，而是实际项目中的知识点、子模块或者是子程序，训练学生针对学到的电气控制理论紧密联系实际，进行初步研究，更好的理解理论知识，打好理论基础，为实际项目的设计做铺垫。
2.2项目训练。在电气控制与PLC技术课程基础理论+实验的基础上，学生带着子模块或者子程序进入项目训练[6]。教学安排上将电机学、AutoCAD、自动控制原理等课程与电气控制与PLC课程设计融合到一起，结合企业的需求信息进行知识点的设计，引入项目训练，让学生完成一个完整项目的电气开发设计，即从电路原理图设计、电气接线图、元器件的选型、I/O分配到系统PLC控制程序的设计与调试、人机交互界面的设计和美化[7]。循序渐进的由简单到复杂、单一到综合进行项目教学，使学生掌握智能制造主流的先进技术与工具，具备从业人员的工具应用能力，实践以工具导向为主，强调熟练度和严谨的流程，突出系统化思维方式以及严谨、熟练的实施过程。
2.3综合创新。通过电气控制系统项目训练，学生已具备电气控制系统的设计、制作和调试能力。为了培养学生的创新能力，可以让学生参加电气设计的竞赛，以比赛项目研发作为任务驱动。例如“西门子杯”中国智能制造挑战赛离散行业自动化方向赛题，以电梯为背景，要求参赛选手按照现实工程项目的实施流程完成对电梯的控制[8]，从项目前期方案设计、项目工程/程序开发及项目现场执行调试三方面进行考查。前期方案设计包括甲方需求分析、对象特性分析、系统安全分析、经济效益分析等，新工程师不仅要有专业技术能力，还要有商业能力和人文能力，充分理解客户的需求，追求盈利并且持续健康的发展。项目工程/程序开发包括控制逻辑、控制算法的选择，竞赛的评分规则要求不仅实现所有功能，还有考虑系统的优化，不仅要把乘客送至指定的楼层和基本安全保护，还要综合考虑乘客的舒适感、候梯时间、乘梯时间、系统能耗等多目标评价规则，这对学生的创新能力是很大的考验。项目现场执行调试要求学生在两个小时内按照题目要求修改程序实现指定功能，既考验了学生技术能力的熟练度，又考验了学生严谨的应急、应变能力；整个实施过程做到以学生为学习的主体，教师引导，学生自己查资料、做计划、分配任务，根据分解的子项目独立开展工作，充分发挥学生的主动性和积极性，运用所学和可用资源，获得最优化的工作输出，培养具有商业头脑、创新意识、扎实技术的创新研发型人才，同时培养学生管理自我、管理人际、管理团队以及管理业务的能力。
3结语
根据上述探索方案，结合应用型本科院校培养创新型人才的需求，从大二开始，从电气工程及其自动化专业中选取对课程感兴趣的30名学生，有针对性地实施教改，激发学生学习热情，提升电气控制的理论基础和实践能力，目前已取得初步成效。并且首次参加2019年的“西门子杯”中国智能制造挑战赛就获得省赛一等奖，为新工科建设背景下应用型本科的自动化专业其他课程的改革和建设提供一些经验和借鉴。
作者:蔡晓敏 韩燕 景妍妍 单位:南京邮电大学通达学院