一、课程简介
《可编程序控制器》是太阳成集团tyc7111开设的专业平台必修课，面向自动化专业2023级本科学生，共计48学时，3学分，开设于第五学期。课程构建了“先修基础-核心教学-后续延伸”的完整课程体系：先修课程涵盖大学物理、电路理论、模拟电子技术、数字电子技术、自动控制原理等，为课程提供坚实的理论与技术铺垫；后续衔接伺服运动控制技术、过程控制工程及毕业设计等课程，实现知识应用与能力提升的无缝衔接。
课程以“电气控制技术为基础，PLC技术为核心，工程应用为导向”，集传统继电器控制技术与现代PLC控制技术于一体，核心内容涵盖常用低压电器的结构与原理、基本电气控制环节的实现与设计、PLC的构成及工作原理、编程及仿真软件操作、内部资源及指令系统、控制系统设计方法等。作为自动化领域核心应用技术课程，其不仅聚焦S7-1500PLC等主流设备的实操应用，更注重工程思维与职业素养的双重培育——通过模拟工业现场真实场景，让学生掌握从控制需求分析、方案设计、程序编写、仿真调试到故障排除的全流程能力，为后续课程设计、毕业设计及从事工业自动化系统设计、调试与维护等职业发展奠定坚实基础。
二、课程目标
（一）知识目标：
（1）掌握常用低压电器的结构、工作原理、图形符号与文字符号，理解基本电气控制环节的实现与设计方法。
（2）熟知PLC的发展历程、构成、工作原理、编程语言与性能指标，了解国内外PLC产品概况。
（3）掌握S7-1500PLC硬件系统组成、硬件组态、安装接线及地址分配方法，熟悉TIA博途软件的安装与使用。
（4）熟练掌握S7-1500PLC编程基础、基本指令与功能指令，理解用户程序结构（组织块、数据块、函数与函数块）的应用。
（5）了解模拟量处理基本概念、模块特性及PID控制器使用方法，掌握PLC控制系统设计、调试原则及相关法律规范。
（二）能力目标：
（1）具备分析控制系统技术需求的能力，能设计合理的PLC软硬件解决方案，并在设计中体现创新意识。
（2）具备运用TIA博途软件进行项目创建、程序编写、仿真与调试的实践操作能力，能熟练处理程序逻辑与硬件接线问题。
（3）具备将PLC理论与方法应用于自动化工程解决方案比较与综合的能力，能解决简单的工程实际问题。
（4）具备遵守行业标准与规范的能力，在控制系统设计中规范使用电气元件符号，遵循相关法律法规。
（三）思政目标：
课程具有较强实践性，授课过程以理论讲授与项目训练结合的方式进行，全流程融入思政元素。课程章节与项目训练融入思政元素如图1所示。
图1 课程章节与项目训练思政元素
（1）弘扬科学精神与工匠精神，通过严谨的编程调试、规范的设计操作，培养学生认真细致、实事求是的科学态度与职业道德。
（2）强化责任担当与法治意识，结合行业规范与法律法规教学，引导学生树立"以法为据、合规执业”的职业理念，敬畏行业准则与社会规则。
（3）激发家国情怀与创新自信，通过分析我国PLC技术发展短板与工业自动化领域成就，激励学生自主创新，为"中国制造2025"与"工业4.0"贡献力量。
（4）塑造正确价值观与全局观念，通过项目实践与团队协作，培养学生积极进取、崇尚科学的学习态度，以及服务社会、助力国家制造业发展的使命担当。
三、课程思政案例
三相异步电动机正反转PLC控制的思政融合实践
（一）案例介绍
1．背景介绍：
三相异步电动机正反转控制技术广泛应用于龙门吊搬运、电梯升降、水库闸门启闭等工业与民生场景，其控制的安全性、可靠性直接关系到生产效率与人员财产安全。实际工程中，因互锁设计缺失、接线不规范、操作失误等引发的设备损坏、人员伤亡事故时有发生，如电梯“吃人”事故、龙门吊碰撞事故等。本案例以三相异步电动机正反转PLC控制为核心，结合维修电工职业技能标准与发电厂及电力系统专业教学标准，在传授主回路相序调整、互锁控制实现、故障排除等技术内容的同时，深度融入安全责任、工匠精神、团队协作等思政元素。
2．案例分析：
本案例的核心教学内容是三相异步电动机正反转的PLC控制实现，思政案例教学流程如图2所示。
图2 思政案例教学流程示意图
本案例包括电路原理图识读、硬件安装接线、互锁程序编写、调试与故障排除。思政元素与技术内容深度契合：通过安全事故案例强化学生的安全责任意识；互锁控制的严谨性要求培养学生精益求精的工匠精神；小组协作完成实操任务提升学生的沟通协作能力；设备工具的规范使用与工位整理培养学生的职业习惯与环保意识；我国重大工程中该技术的应用案例激发学生的专业自信与家国情怀。
（二）案例适用章节
章节教学目标
本案例适用于“第一章低压电气及基本控制电路”章节教学。章节教学目标为：掌握电动机正反转控制的原理、互锁控制的工程意义；能识读绘制控制电路原理图，完成安装接线与调试故障排除；培养安全操作、严谨细致的工匠精神与团队协作能力。
（三）课程思政教学设计
1．课前导入：
提前2-3天发布任务书与学习要求，推送龙门吊安全控制、涵闸启闭控制的视频图片及电动机失控事故案例。设计预习问题：“正反转控制中为何必须设置互锁？”“接线不规范可能引发哪些安全风险？”引导学生自主思考安全责任与规范操作的重要性，为课堂教学铺垫。
2．课中实施：
采用“理实一体化”教学模式，总时长2课时，具体环节如下：
案例引入（15分钟）：展示电梯、龙门吊、涵闸等应用场景的视频图片，分析正反转控制在国民经济中的重要性，结合事故案例强调安全控制的必要性。教师提出问题引导讨论，植入行业规范、安全意识与工程责任思政元素。
问题探究与实操：
如何避免电动机失控？（10分钟）：教师结合案例演示，讲解失控危害与防范措施，强调起动按钮、停止按钮的规范选型与接线要求，融入严谨细致、科技强国的思政元素。
如何实现限位控制？（15分钟）：介绍行程限位开关与极限限位开关的作用，强调“限位必停止”的设计理念，结合工程事故案例引导学生树立尊重生命、安全生产的责任意识。通过播放与电动机保护相关的视频如图3所示，让学生了解学习任务是明白“保护”的重要性。
图3 电动机保护教学视频
如何实现反向运转？（20分钟）：讲解改变电源相序的反转原理，演示接触器控制方案，引导学生换位思考、灵活变通，激发创新意识与制造强国情怀。
如何实现电气互锁控制？（10分钟）：重点讲解双重互锁原理与接线原则，组织学生分组进行硬件安装接线与PLC程序编写，教师巡回指导，强调规范操作、节约耗材，培养工匠精神与团队协作能力。
如何实现正反转直接切换控制？（10分钟）：指导学生进行控制线路测试与切换调试，规范电源通断、工具使用流程，培养学生认真细致、安全操作的职业素养，引导学生完成控制线路的测试，测试过程如图4所示。通过控制线路测试，检查接线的正确性和规范性，有利于学生正确规范的通断电源，正确使用电工工具和电工仪表。养成严谨细致工作习惯，提高学生安全意识。
图4 学生完成控制线路测试
总结评价（10 分钟）：采用 “个人自评 + 小组互评 + 教师点评” 相结合的方式，每组选取 1 名代表分享实操心得与问题解决思路。教师聚焦互锁控制要点、安全操作规范进行技术点评，同时针对小组协作表现、操作严谨性等思政维度进行反馈，引导学生强化安全责任与团队协作意识。
1．课后总结：
（1）部分学生在小组协作中存在沟通不畅、分工不均的问题，团队协作思政元素的培育深度有待加强。
（2）思政评价指标中，“工匠精神”、“创新意识”等维度的量化标准不够细化，评价主观性较强。
（3）课程思政资源的可视化程度不足，缺乏更多针对性的微课、动画等资源，对学生的吸引力有待提升。
（四）案例特色与创新点
1．特色：
（1）场景化育人，贴近工程实际：以龙门吊、电梯、涵闸等国民经济关键领域的真实应用场景为切入点，结合典型安全事故案例，构建“技术应用-安全风险-责任担当”的场景化教学情境，让学生直观感受专业知识的社会价值与安全责任的重要性，避免思政教育与工程实践脱节。
（2）标准引领教学，聚焦职业素养：严格对标维修电工职业技能考核标准与发电厂及电力系统专业教学标准，将规范操作、工艺要求、安全规程等职业标准贯穿教学全过程，同步培养学生的技术能力与职业操守，实现“技能达标”与“素养达标”的双重目标。
（3）全流程思政融入，层层递进育人：思政元素并非单点植入，而是贯穿“课前预习-课中实操-课后拓展”全流程——课前通过事故案例唤醒安全意识，课中通过实操细节渗透工匠精神与团队协作，课后通过拓展任务强化专业自信与社会责任感，形成循序渐进、螺旋上升的育人链条。
（4）理实深度融合，知行合一落地：采用“问题探究+实操演练”的理实一体化模式，将互锁原理、故障排除等理论知识与硬件接线、程序编写等实操技能紧密结合，同时让学生在“做中学”中践行安全规范、协作精神与职业习惯，实现知识、能力、素养的同步提升。
2．创新点：
（1）思政元素与技术要点精准耦合：突破“思政与技术两张皮”的困境，将思政元素与具体技术要点深度绑定——如“互锁控制”对应“底线思维与工匠精神”，“限位保护”对应“尊重生命与安全责任”，“小组实操”对应“团队协作与沟通能力”，“工位整理”对应“环保意识与职业习惯”，让思政教育有载体、有抓手，自然渗透而非刻意说教。
（2）多元评价体系赋能思政培育：创新采用“个人自评+小组互评+教师点评”的三维评价模式，内容既包括技术指标，也涵盖思政指标，通过量化评分与质性评价相结合，引导学生重视价值塑造，实现“以评促学、以评促育”。
（3）资源整合强化育人实效：整合课件、微课、工程案例视频、仿真软件等多元媒体资源，构建“线上预习-线下实操”的混合式教学资源体系。如通过事故视频强化安全警示，通过重大工程案例激发家国情怀，丰富思政教育的呈现形式，提升学生的参与度与认同感。
（4）职业习惯培育贯穿教学始终：注重从细节入手培育职业素养，将工具规范使用、耗材节约、工位清理等日常行为纳入教学要求与评价体系，引导学生从课堂实训开始，养成爱护设备、注重环保、严谨细致的职业习惯，实现“素养从校园培育、行为从细节养成”。创新点示意图如图5所示。
图5 案例创新点示意图
三、课程评价
（一）评价方式：
采用过程性考核与终结性考核相结合的多元化评价体系，全面覆盖知识掌握、能力提升与思政素养培育情况。
平时作业（20%）：依据作业完成度、规范度及思政感悟进行评分，重点评价学生对正反转控制原理、互锁设计等知识的掌握，以及安全责任、规范意识的体现。
项目测试（40%）：针对正反转控制实操项目进行考核，评价维度包括方案可行性、接线规范性、程序编写质量、故障排除能力、安全操作表现、团队协作效果及职业习惯养成。
期末考核（40%）：采用闭卷考试形式，考试时长120分钟。试卷涵盖专业知识与思政相关试题，如工程伦理案例分析、安全规范应用等，评价学生对控制原理、行业标准的掌握及安全责任、职业道德的认知。
辅助评价：通过师生座谈、问卷调查等方式，收集学生对思政教学的反馈，重点了解安全意识、团队协作、职业习惯等思政目标的达成情况。
（二）评价结果：
知识目标达成度：90%以上的学生能准确阐述电动机正反转控制原理、互锁控制的工程意义，熟练识读绘制控制电路原理图，期末考核相关知识点平均分达80分以上。
能力目标达成度：85%以上的学生能独立完成正反转控制的硬件接线、PLC程序编写与调试，能有效排查常见故障，项目测试合格率达90%以上。
思政目标达成度：问卷调查显示，92%以上的学生认为通过本案例强化了自身的安全责任意识，88%的学生提升了团队协作能力，95%的学生养成了规范操作、整理工位的职业习惯，学生在实操中展现出的工匠精神与职业素养显著提升。
五、总结与反思
（一）成功经验
紧扣工程实际与学生发展需求，构建了“技术实操+思政融入+标准引领”的育人模式。一是案例选择贴近行业，通过真实事故与应用场景激发学生的学习兴趣与安全意识；二是教学方法采用理实一体化，将思政元素融入每个实操环节，避免空洞说教；三是评价体系多元化，将安全操作、团队协作、职业习惯等思政指标纳入考核，保障育人效果；四是紧扣专业教学标准，实现技能提升与职业素养培育的同步推进。
（二）改进措施
优化小组协作机制，明确分组规则与分工要求，强化学生的沟通协作意识，提升团队协作效果。
细化思政评价标准，明确安全操作、工匠精神、团队协作等维度的具体量化指标，引入学生互评与企业导师评价，提升评价客观性。
丰富课程思政资源库，制作互锁控制原理动画、故障排除微课、重大工程应用案例视频等可视化资源，增强教学的直观性与吸引力。
