《PLC原理》在實習教學中的應用

內容提要：文章詳細地闡述了作者在電工專業(yè)《PLC可編程應用》教學中改革教材，以精選出的實例為重點實施課題教學；豐富教具，運用合適的教學輔助手段，盡量運用直觀教學；采用一體化的教學模式，；教學中教師做好引導，調動學生積極參與，發(fā)揮學生的主體作用。從而提高學生PLC應用能力，以適應現(xiàn)代社會崗位要求。
可編程控制器是集計算機技術、自動控制技術、通信技術為一體的新型自動控制裝置。由于它可通過軟件來改變控制過程，而且具有體積小、組裝維護方便、編程簡單、可靠性高、抗干擾能力強等特點，已廣泛應用于工業(yè)控制的各個領域，是現(xiàn)代工業(yè)自動化三大支柱之一。隨著技工教育的發(fā)展，為了適應PLC日益廣泛應用形勢，近幾年，許多技工學校都開設了PLC這門課程。技工學校專業(yè)課程在理論要求方面難度不亞于大專院校，而技校層次的學生基礎較薄弱，且近年生源素質不斷下降，增加了技校教師的教學難度。另一方面，在新技術的專業(yè)課教材使用方面，沒有成熟、統(tǒng)一的技校配套教材。如何在技工學校教好這門課程？現(xiàn)在筆者結合本人的教學實踐，談談PLC教學的一些見解。
一、在教學方法上，展開互動式教學：
《PLC可編程原理及應用》課程具有多變性、綜合性、典型性、實踐性和實用性五大教學特點，在教學過程中，既有一般又有特殊，既有新授又有復習，既有理論又有實訓，既有工作原理又有編程方法，既有典型單元程序又有復雜實用案例，同時技工學校的學生又是一個學習基礎、習慣和動機差異很大的群體。這就決定了我們技工學校的教師一定要根據(jù)本課程不同教學內容及其特點，采取不同的教學方法，同時，無論是理論教學還是實踐教學，我們教師還要努力做到因材施教，在如何充分調動廣大學生學習積極性和發(fā)揮廣大學生主觀能動性上多下功夫。但調查研究發(fā)現(xiàn)，目前擔任《PLC原理及應用》的很多教師采取的是“一言堂”和“填鴨式”的教學，勢必也就造成了“言者津津，聽者昏昏”的教學局面。
在《PLC原理及應用》課程教學上，尤其是PLC指令及應用、編程方法和實際應用等教學內容上，最適宜于采取雙邊互動式教學方法。在教學中，大膽引入“行為引導學”教學方法。為了搞好雙邊互動式教學，就要求我們教師在備課時把教材上靜態(tài)的知識轉化為課堂上動態(tài)的教學信息，并且在教學過程中要想方設法地創(chuàng)造出一個可以實現(xiàn)雙邊互動式教學的環(huán)境和氣氛，通過創(chuàng)設情境、巧設疑問、共同討論、動手實踐等多種教學方式，有效地開展雙邊互動式教學。不僅是老師傳授給學生編程方法等，同時學生可以通過老師給出的任務書，從各方面獲取資料，充分發(fā)揮學生的想象。這樣不僅培養(yǎng)了學生的思維能力，而且在完成任務書的同時，不自覺地學會了解決問題的方法，在這過程中還增強了學生之間信息交流。例如：在介紹了一些基本指令后，讓每個組的學生自己討論這些指令能解決的基本電力拖動問題，并動手畫有關的圖片，有條件的可以用相機拍或者從網(wǎng)上下載與PLC應用有關的機床拖動圖片，連成一幅作品，完成后粘貼在班級教室內，供學生參觀他們所做的成果。
二、在選擇課題上，合理地改革教材：
我們知道，用于教學的PLC可編程教材，在編寫時一般是按照：基本原理、基本指令、基本應用、基本操作等分成各個獨立的章節(jié)。編者按照結構嚴謹性進行編書，教師實施教學時，則要考慮有利于學習者的認知過程而開展教學。這是教材使用者要注意處理好的問題。如果任課老師按照教材的順序進行教學，就是要將全部基本指令學習完畢，再學習基本應用，基本學習完畢再進行基本操作的學習。這樣，在一段期間內學習完所有指令，學生學習后的印象不深刻，容易混淆，到基本應用的學習時，又得重新對所涉及的指令進行學習，效率不高。所有理論學習完后，才進行基本操作，不能互得益障，教學效果不好。
為此，我在PLC教學中采用了課題式單元教學，重新自編教學內容。任課老師通過多種途徑搜集了上百個PLC應用實例，并通過篩選、整合成五個單元，每個單元由幾個同類實例組成。每個課題以一個應用實例為主題，其內容包括了：應用實例的生產(chǎn)目的，生產(chǎn)條件和生產(chǎn)環(huán)境的介紹，用PLC實現(xiàn)控制的線路，所用的基本指令，編程方法、調試應用。由幾個應用同類指令的實例課題組合成為一個教學單元，全部教學內容分為五個教學單元。五個單元主題分別是PLC原理、時序控制、計數(shù)控制、位置控制和特殊功能綜合應用。單元內的課題按照其難易程度安排教學的先后順序。第一單元有電機的點動控制、電動機的連續(xù)控制、電機的正反轉控制、電機的手動Y-Δ控制、搶答器控制系統(tǒng)、數(shù)學顯示控制系統(tǒng)這六個實例作為對PLC工作原理部分的學習（其中也包含幾個最簡單指令的學習）。第二單元以電機自動Y-Δ降壓啟動控制、兩燈來回閃亮循環(huán)控制、多臺電機順序控制、貨物傳輸帶控制系統(tǒng)等四個實例為學習對象，學習按時間順序控制的原理及應用。從以上列舉的兩個單元可知，任課老師精選設計的每個實例課題有一定的科學性、連貫性，由簡到繁、由易到難。單元內的實例都能有效地為該單元核心內容的教學服務。因此說，要改革傳統(tǒng)教學為課題式單元教，首要任務是合理地設計好每一個實例課題。這些實例課題既能方便學生的學習，又要包含本課程的所有知識點。
三、在實習過程中，教學方法更新：
目前在《PLC原理及應用》課程實踐教學上，由于我們教師所編寫的實訓指導書詳盡有余，明明白白，加之所做的實習實訓都是“簡單驗證式”或“機械重復式”方面的項目，在一定程度上為學生“依葫蘆畫瓣”提供了方便，學生在實習實訓時只需要進行程序輸入、線路連接等簡單操作即可順利完成。這種實習實訓教學方法，目前已被我們教師廣泛認可和采用，但至少我認為：沒有問題的、不需學生動腦的實習實訓是毫無意義的。對于與PLC技術應用密切配合的實習實訓教學，教師只有指導學生運用PLC編程方法親自編程操作，在實習實訓中既動手又動腦，既能發(fā)現(xiàn)問題又能在教師啟發(fā)指導下分析問題和解決問題，才能從本質上學好這門課程，從而最終實現(xiàn)本課程在技工學校的教學目標。
首先在編寫實習實訓指導書時，我們教師應該根據(jù)企業(yè)對PLC技術人才的需求，結合學校實際設備情況，針對技工學校本課程教學特點和教學目標，在如何引導廣大學生在實習實訓中既動手又動腦上多下功夫。技工學校是一個學生學習基礎、動機和習慣差異很大的群體，因此實習實訓教學同樣要做到因材施教，采取因人而異的分層教學，即按學生學習能力分組，確定每組不同的實習實訓目標，從而使成績好的和成績差的學生在實習實訓中，都能夠得到相應的鍛煉和培養(yǎng)。除要求學生在規(guī)定時間做完基本的實習實訓項目外，還要安排一定量的選修實驗項目和研究性課題，讓廣大學生自主選擇，教師現(xiàn)場指導，或者督而不導，從而促使學生自主地分析在實習實訓中所遇到的問題，寫出實驗報告交教師評判，師生共同找出問題的解決辦法。對于大型的實訓項目，如電梯、機械手等，還可以采取分工合作的教學形式，將全班同學分成不同的小組，由教師明確各小組在實訓中的任務和目標，從而培養(yǎng)廣大學生團結協(xié)作的職業(yè)素質和能力。
四、在鞏固教學成果時，吸引學生的興趣：
㈠學生學習興趣濃，學習熱情高漲，學習效果有保證。
每個課題以實例為重點，這些實例都是來自我們身邊的生活、生產(chǎn)。學生對教學課題感興趣，認識到所學的東西有用，能解決現(xiàn)實問題，學習熱情是自然地高漲起來。興趣是最好的老師，主要能調動學生的興趣，學習效果肯定不懶。興趣是學生主動學習的動力之一，他們對學習的追求往往來源于興趣。凡是有興趣的東西，就容易激發(fā)學生的學習熱情，引起學生的思考，學生若能有興趣地學，教學就成功了一半。因此在教學中，教師要把握時機，結合教材特點，把興趣的東西引入課堂，這些東西越接近學生的日常生活，同時又不偏離教材，學生對所學知識就越容易理解，學生學習的興趣也越濃，從而學生學習的自覺性和主動性也跟著提高。教師積極利用這一點，引導學生主動思維，從開始教師提出問題，激發(fā)學生的興趣，引導學生分析問題，如何解決問題。逐漸地由學生提出問題，自行分析問題到解決問題。這樣不但提高了學生學習PLC可編程知識的興趣，而且還提高了學生的分析問題和解決問題的能力。
㈡逐步培養(yǎng)學生解決實際問題的能力。
課題實例來自生產(chǎn)、生活、要處理及注意的有關問題我們都向學生交待清楚，引導學生具體的處理辦法、解決方法步驟、方向。通過多個實例的學習、實踐與積累，學生能逐漸地提高解決實際問題的能力。
任課老師把PLC技術應用教程分為若干個單元，每個單元中的幾個實例都是以某個重點指令的應用為主線。應用程序由簡單到復雜。這樣，通過一個單元的學習，學生已將該單元的重點指令很深刻地留在腦海中。他們靈活應用指令的能力會逐步增強。課題式教學中通過恰當?shù)囊龑�，就能逐步提高學生的編程能力，應用PLC的能力。
㈢提高競爭意識鞏固所學知識
我們知道，適度的壓力是動力的泉源。為使學生能積極參與，我們任課老師應在教學過程中實行單元過關制度來增強學生學習的適度緊迫感。每個課題教學的最后環(huán)節(jié)是課題小測驗，測試內容與課題大至雷同。一單元結束時進行一次單元綜合測驗。實施單元過關制度后，學生的學習勁頭更足了。曾有這樣一個事例：一名學生在單元過關小測后，突然停下正在參與的足球比賽，跑到筆者身邊來，求證他剛想到的解題思路是否正確。當他得到肯定的答復時，高興得手舞足蹈。由此可見，任課老師應通過單元測驗，給予學生適度的學習壓力，使學生有較大的動力，學習效果好。通過測試來檢查學生對課題的掌握情況，以及時地查漏補缺，也是教學工作必不可少的環(huán)節(jié)。
通過以上幾個方面的教學改革，可以提高技工學校學生的PLC應用能力，以適應上崗要求�！禤LC原理及應用》課程最重要的特點是“綜合應用性”，因為一個實用的工業(yè)自動化控制系統(tǒng)往往是很復雜的，其中可能包括機、電、液、氣等內容，而且還會因行業(yè)不同控制要求也有所不同。故在本課程的實踐教學中，應把機械、電工、電子、液壓、氣動和計算機等知識與PLC技術進行有機地聯(lián)系，擴大實習實訓課時的比重，逐步加大學校相關設備的投入，建立較為完備的PLC技術仿真實訓室，從而為“PLC仿真項目開發(fā)”的實訓教學創(chuàng)造良好條件。教學實踐證明，只有通過PLC仿真項目方面的實訓，讓學生親自編程、實際接線和仿真調試，并對運行過程中所遇到的問題進行分析和改進，才能真正培養(yǎng)學生創(chuàng)新思維和綜合職業(yè)能力，真正實現(xiàn)學生畢業(yè)后在PLC可編程技術應用領域“零距離上崗”的最終教學目標。

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