PLC教學(xué)改革的探索

段春霞,韓 英

(洛陽理工學(xué)院自動(dòng)化系,河南洛陽 471023)

PLC教學(xué)改革的探索

段春霞,韓 英

(洛陽理工學(xué)院自動(dòng)化系,河南洛陽 471023)

深化教學(xué)改革的關(guān)鍵,在于打破傳統(tǒng)的教學(xué)模式,研究、探索和實(shí)踐與教學(xué)體系相適應(yīng)的實(shí)踐教學(xué)模式、教學(xué)方法和教學(xué)手段。傳統(tǒng)教學(xué)模式以教師為中心,抑制了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性,束縛了創(chuàng)新型人才的成長(zhǎng)。針對(duì)這種情況,設(shè)計(jì)了一種將傳統(tǒng)的“以教師為中心”和完全“以學(xué)生為中心”兩種教學(xué)模式的優(yōu)勢(shì)結(jié)合在一起的新型教學(xué)模式。在 PLC課程教學(xué)過程中實(shí)踐新型教學(xué)模式,理論與實(shí)踐并進(jìn),可以為社會(huì)培養(yǎng)高素質(zhì)的創(chuàng)新型人才。

可編程控制器;探索;教學(xué)改革

引言

“PLC”(Programmable Logic Controller)即可編程邏輯控制器,是一種工業(yè)控制計(jì)算機(jī),現(xiàn)已成為當(dāng)今工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的三大支柱之一,目前被廣泛應(yīng)用于各種自動(dòng)化控制中。PLC課程是自動(dòng)化專業(yè)的專業(yè)課程,是一門知識(shí)覆蓋面廣、涉及內(nèi)容多、更新發(fā)展快、強(qiáng)調(diào)理論而又偏重實(shí)踐應(yīng)用的課程。高校中 PLC課程安排一般設(shè)置為,本科生三年級(jí)下學(xué)期開設(shè),大專生三年級(jí)上學(xué)期開設(shè)。在教學(xué)方式上,傳統(tǒng)教學(xué)中 PLC課程理論與實(shí)踐脫節(jié),偏重理論,采用以“系統(tǒng)知識(shí)傳授為核心”的傳統(tǒng)教學(xué)模式,忽視學(xué)生的作用。隨著自動(dòng)化技術(shù)及信息技術(shù)的發(fā)展及其在工業(yè)控制中的廣泛應(yīng)用,PLC控制技術(shù)發(fā)生了深刻的變革。因此, PLC課程的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)評(píng)價(jià)等方面也要隨之進(jìn)行改革。PLC課程教學(xué)體系改革幾年來雖有一定的進(jìn)展,但還遠(yuǎn)不能滿足科學(xué)技術(shù)發(fā)展的需求。要進(jìn)一步更新教育思想,更新實(shí)踐教學(xué)觀念。為了使學(xué)生在有限時(shí)間內(nèi)很快地掌握這門技術(shù)以及培養(yǎng)他們的創(chuàng)新能力、學(xué)習(xí)能力以及實(shí)踐能力等,在教學(xué)過程中,對(duì)實(shí)踐性強(qiáng)的 PLC課程研究并實(shí)踐新的教學(xué)模式、教學(xué)內(nèi)容和考核方式等就顯得很重要了。

1 PLC課程教學(xué)模式的設(shè)計(jì)

在調(diào)查分析當(dāng)前教育技術(shù)應(yīng)用及教學(xué)模式現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,同時(shí)借鑒國(guó)內(nèi)外教學(xué)改革的一些成功經(jīng)驗(yàn),新的教學(xué)模式可用“一個(gè)中心,三種學(xué)習(xí)方式”來描述。一個(gè)中心是指以“教師”和“學(xué)生”共同為中心,三種學(xué)習(xí)方式分別是指“有意義接受學(xué)習(xí)方式”、“互助學(xué)習(xí)方式”和“自主學(xué)習(xí)方式”。這種教學(xué)模式不單以教師為中心,也不完全以學(xué)生為中心,而是既要發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用,又要充分體現(xiàn)學(xué)生的認(rèn)知主體作用。建立這個(gè)模式的目的就是要把傳統(tǒng)的“以教師為中心”和“以學(xué)生為中心”兩者的優(yōu)勢(shì)有機(jī)地結(jié)合起來。目前,人們對(duì)講解式教學(xué)的批評(píng)越來越多,認(rèn)為講解式教學(xué)會(huì)導(dǎo)致機(jī)械記憶,智力上的被動(dòng)。然而,美國(guó)著名認(rèn)知心理學(xué)家奧蘇貝爾認(rèn)為,教學(xué)是否機(jī)械、被動(dòng)、無意義,并非看其是否采用講解式教學(xué),而是取決于講解式教學(xué)如何運(yùn)用。因此,在傳統(tǒng)的課堂講授型教學(xué)中,應(yīng)該依據(jù)奧蘇貝爾在有意義的接受學(xué)習(xí)基礎(chǔ)上提出先行組織者的教學(xué)活動(dòng)程序。即先呈現(xiàn)組織作用的概念,讓學(xué)生在認(rèn)知結(jié)構(gòu)中形成同化信息的下位知識(shí)的框架,再呈現(xiàn)具體材料,使學(xué)生的認(rèn)知結(jié)構(gòu)從一般到個(gè)別,漸進(jìn)分化,同時(shí)注意知識(shí)的橫向聯(lián)系,使之達(dá)到融會(huì)貫通。在互助學(xué)習(xí)方式中,學(xué)生以學(xué)習(xí)小組的形式開展互助協(xié)作,而會(huì)話是互助協(xié)作過程中不可缺少的環(huán)節(jié)。學(xué)習(xí)小組成員之間通過會(huì)話商討學(xué)習(xí)計(jì)劃、交流思維成果。學(xué)習(xí)者以自己的方式建構(gòu)對(duì)于事物的理解,從而不同人看到的是事物的不同方面,不存在唯一標(biāo)準(zhǔn)的理解。因而,學(xué)習(xí)者通過互助協(xié)作過程可以使理解更加豐富和全面。教師在這一學(xué)習(xí)方式中以學(xué)生學(xué)習(xí)的幫助者、促進(jìn)者的身份出現(xiàn)。自主學(xué)習(xí)方式中的學(xué)習(xí)具有以下特點(diǎn):1)教師是學(xué)生學(xué)習(xí)的“指導(dǎo)者”、“引導(dǎo)者”,其主要作用是:引導(dǎo)學(xué)生圍繞所要掌握的內(nèi)容進(jìn)行學(xué)習(xí),避免放任自流,促使學(xué)生獲得自學(xué)方法。2)學(xué)生主動(dòng)地參與到學(xué)習(xí)知識(shí)的過程中,獨(dú)立地掌握系統(tǒng)的書本知識(shí)。3)能適應(yīng)學(xué)生的個(gè)別差異。自主學(xué)習(xí)方式建立的目的是培養(yǎng)學(xué)生自學(xué)的能力,讓學(xué)生獲得自學(xué)的方法。

2 實(shí)踐教學(xué)改革背景分析

21世紀(jì)的高等教育,應(yīng)以培養(yǎng)具有基礎(chǔ)理論扎實(shí)、知識(shí)面寬、創(chuàng)新能力強(qiáng)、綜合素質(zhì)高的應(yīng)用性、復(fù)合性人才為發(fā)展方向,以新的教育教學(xué)理念改革人才培養(yǎng)模式,以時(shí)代對(duì)人才的需求轉(zhuǎn)變教學(xué)觀念、更新教學(xué)內(nèi)容、探索教學(xué)手段,這樣才能跟上時(shí)代發(fā)展脈搏,培養(yǎng)出具有創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的高級(jí)工程技術(shù)人才。PLC是高等院校自動(dòng)化、機(jī)械制造等專業(yè)的必修課程,也是一門實(shí)踐性強(qiáng)、應(yīng)用性廣、易于學(xué)生增長(zhǎng)才干的重要課程。PLC課程的重要特點(diǎn):1)實(shí)踐性強(qiáng),要有實(shí)踐平臺(tái)作支持。如果按照以往的教學(xué)模式,只注重理論教學(xué),輕視實(shí)踐教學(xué),甚至沒有實(shí)驗(yàn)室,學(xué)生就不能真正掌握其技術(shù)的核心及應(yīng)用,使得理論教學(xué)與實(shí)踐應(yīng)用嚴(yán)重脫節(jié),影響到學(xué)生的能力培養(yǎng)和教學(xué)質(zhì)量的提高。2)技術(shù)先進(jìn),為學(xué)生所重視的課程。學(xué)生們十分渴望在學(xué)校里有動(dòng)手實(shí)踐的機(jī)會(huì),并把掌握專業(yè)實(shí)踐技能作為就業(yè)的敲門磚,找到從學(xué)校大門跨入現(xiàn)代企業(yè)大門的捷徑。但由于缺乏實(shí)踐條件,學(xué)生們總是抱著希望而來,帶著失望而去。3)應(yīng)用面廣,PLC技術(shù)人才為企業(yè)所急需。從近幾年各企業(yè)、公司的招聘中獲悉,招聘會(huì)上急需懂技術(shù)及工程應(yīng)用的技術(shù)人才,急需自動(dòng)控制系統(tǒng)集成并有實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的工程技術(shù)人才。為此,本課程教學(xué)改革旨在對(duì)實(shí)踐教學(xué)進(jìn)行改革,創(chuàng)建一流的控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)室,努力構(gòu)筑課堂理論教學(xué)與實(shí)際應(yīng)用的橋梁,努力創(chuàng)造學(xué)生綜合能力培養(yǎng)的科技環(huán)境,使學(xué)生在學(xué)校里就能學(xué)到對(duì)不同控制對(duì)象的控制思路與自動(dòng)化解決方案,為社會(huì)輸送更多的工程技術(shù)人才。

3 PLC課程的教學(xué)內(nèi)容

因?yàn)?PLC的生產(chǎn)廠家和型號(hào)、種類繁多,不同型號(hào)自成體系,有不同的程序語言和使用方法,這給教師講課、學(xué)生聽課、編程設(shè)計(jì)和實(shí)習(xí)操作均帶來一定的困難。在眾多品牌的 PLC中,西門子 PLC以“博大精深”著稱,其品種齊全,可控制規(guī)模非常大;三菱 PLC則以豐富多彩為其特色,不僅類型多,而且比較獨(dú)特,不同機(jī)型間有不同點(diǎn);OMRON PLC則以“精巧實(shí)用”為典范,并不斷有新品推出。它們已成為國(guó)內(nèi)主流的 PLC品牌,每種品牌能夠完成的功能基本是一樣的。只要一種品牌的編程等方法掌握了,其它原理基本都一樣。圍繞 PLC用于順序控制、過程控制、運(yùn)動(dòng)控制、信息處理及遠(yuǎn)程控制五大主題,以目前國(guó)內(nèi)最常用的 3大 PLC品牌之一西門子 PLC的應(yīng)用編程為實(shí)例,系統(tǒng)地介紹 PLC。主要分為以下幾個(gè)部分:第一部分,介紹編程基礎(chǔ)知識(shí)。詳細(xì)介紹西門子 PLC的編程語言、軟器件、指令系統(tǒng)、編程環(huán)境及編程算法概念。第二部分,介紹 PLC用于順序開關(guān)量控制設(shè)計(jì)的理論及算法。集中介紹基本邏輯設(shè)計(jì)法、高級(jí)邏輯設(shè)計(jì)法及工程設(shè)計(jì)法,介紹 PLC用于過程模擬量控制程序設(shè)計(jì)。過程模擬量控制是 PLC控制程序設(shè)計(jì)的難點(diǎn),重點(diǎn)在于弄清 PLC PI D指令的概念和用法,正確地選定控制參數(shù),就能設(shè)計(jì)好相應(yīng)的控制程序。介紹PLC用于運(yùn)動(dòng)脈沖控制程序設(shè)計(jì),主要介紹開、閉環(huán)運(yùn)動(dòng)控制程序設(shè)計(jì)及實(shí)例,還將運(yùn)動(dòng)控制用到的脈沖量用于過程控制。第三部分,介紹 PLC數(shù)據(jù)處理程序設(shè)計(jì)的理論、算法及其程序設(shè)計(jì)方法。在 PLC實(shí)現(xiàn)控制的同時(shí),兼有數(shù)據(jù)終端功能。因此設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)處理程序是 PLC程序設(shè)計(jì)的基本功。第四部分,介紹 PLC與 PLC、與監(jiān)控組態(tài)軟件及智能裝置通信的程序設(shè)計(jì)。PLC與計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng),是當(dāng)今使用PLC的一個(gè)發(fā)展趨勢(shì),因此通信的程序設(shè)計(jì)必不可少。除了介紹各種通信程序設(shè)計(jì),還介紹 PLC的通信協(xié)議。最后介紹 PLC控制的可靠性問題以及 PLC的外部接線、程序的調(diào)試等。

4 PLC課程的教學(xué)方式

首先,教學(xué)手段創(chuàng)新。改變粉筆加黑板這一傳統(tǒng)教學(xué)手段,充分采用現(xiàn)代教育技術(shù)手段,賦予教學(xué)手段全新的內(nèi)容,使教學(xué)手段向計(jì)算機(jī)、數(shù)字音像、多媒體和網(wǎng)絡(luò)通訊等現(xiàn)代教學(xué)手段方向發(fā)展。其次,實(shí)驗(yàn)室是學(xué)生進(jìn)行自主學(xué)習(xí)的重要場(chǎng)所。因此,提供滿足不同學(xué)生需要的實(shí)驗(yàn)條件,利用實(shí)驗(yàn)設(shè)備能夠?yàn)閷W(xué)生創(chuàng)造一個(gè)接近工程實(shí)際應(yīng)用的環(huán)境和承擔(dān)工程項(xiàng)目的機(jī)會(huì)。實(shí)驗(yàn)時(shí),根據(jù)提出的工藝條件編制出相應(yīng)的控制程序,再在設(shè)備上進(jìn)行調(diào)適和檢驗(yàn),相當(dāng)于在現(xiàn)場(chǎng)完成一個(gè)小型的工程項(xiàng)目。這對(duì)于加深理解 PLC的內(nèi)容和原理,熟練掌握 PLC使用和操作方法,以及建立工業(yè)控制系統(tǒng)概念、積累工程現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn),培養(yǎng)能力等方面將會(huì)有很大幫助。第三,走聯(lián)合教學(xué)的道路,開展多渠道、多層次教學(xué)模式。應(yīng)該和企業(yè)、行業(yè)保持緊密聯(lián)系,在有條件的情況下進(jìn)行聯(lián)合教學(xué),實(shí)行“請(qǐng)進(jìn)來、走出去”的方針,聘請(qǐng)有經(jīng)驗(yàn)的工程師及相關(guān)專業(yè)人員來校上課,學(xué)生也可以根據(jù)需要到工廠、行業(yè)進(jìn)行動(dòng)手實(shí)習(xí)、授課等。

5 PLC課程的教學(xué)評(píng)價(jià)

目前 PLC課程在教學(xué)評(píng)價(jià)的手段上比較單一,主要采用期末考核一種形式,不太注重學(xué)生平時(shí)的表現(xiàn),導(dǎo)致在評(píng)價(jià)內(nèi)容方面的片面。教學(xué)評(píng)價(jià)作為一種檢驗(yàn)學(xué)生學(xué)業(yè)成績(jī)的方法,其結(jié)果反映的應(yīng)是學(xué)生掌握知識(shí)的數(shù)量和質(zhì)量、技能的熟練程度以及能力的發(fā)展水平,所以評(píng)價(jià)應(yīng)以知識(shí)、能力和素質(zhì)為目標(biāo),體現(xiàn)三者的統(tǒng)一,在現(xiàn)階段尤其要重視學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。將 PLC課程的成績(jī)分為三個(gè)部分來考核:第一部分基礎(chǔ)理論考核,考察學(xué)生對(duì) PLC基礎(chǔ)知識(shí)的理解和認(rèn)識(shí),成績(jī)占 50%。第二部分實(shí)踐能力考核,給學(xué)生準(zhǔn)備考題,然后根據(jù)考題要求由學(xué)生獨(dú)自上機(jī)完成。這部分主要注重學(xué)生的基本操作技能,成績(jī)占 20%。第三部分是綜合考核,給學(xué)生布置一個(gè)工程實(shí)例題目,對(duì)學(xué)生從硬件接線、排錯(cuò)的能力、軟件編程、調(diào)試的能力、選擇元部件、應(yīng)用工具的能力進(jìn)行記錄,到最后調(diào)試完成全過程,最后適當(dāng)答辯。這部分注重對(duì)學(xué)生運(yùn)用知識(shí)解決問題能力的考核,成績(jī)占 30%。這種考核形式,一方面比較全面地反映了學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況,同時(shí)也促進(jìn)了學(xué)生對(duì) PLC課程的學(xué)習(xí)和理解,為培養(yǎng)理論與實(shí)踐相結(jié)合的專業(yè)人才提供了一個(gè)良好的平臺(tái)。

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Exploration of PLC Education Reform

DUAN Chun-Xia,HAN Ying
(Depar tment ofAutomation Technology,Luoyang Institute of Technology,Luoyang,Henan 471023)

The key of deepening teaching reform is to break the traditional teaching mode,to study,explore and practice teaching method and teaching means corresponding to the teaching system of practice teaching mode.The teacher was center in traditional teaching mode,which inhibited the students’enthusiasm and initiative,bounded the developmentof innovative talents.In view of this situation,the new teaching mode is invented,which combines the advantages of traditional“teacher-centered"and the complete“student-centered”mode.The application of this new teachingmode in the teaching of PLC promotes to cultivate the qualified creative talents for the society.

PLC;exploration;education reform

T M571.61-4

A

1008-8156(2010)02-0071-02

2010-03-20

修回日期:2010-03-31

段春霞 (1980-),女,河南葉縣人,洛陽理工學(xué)院自動(dòng)化系講師,碩士。研究方向:自動(dòng)控制。