問(wèn)題式學(xué)習(xí)在中職PLC教學(xué)中的應(yīng)用

李春鵬

(黑龍江省教育學(xué)院，哈爾濱150080)

前言

可編程控制器(Programmable Logic Controller，簡(jiǎn)稱(chēng)PLC)是以微處理器為核心的一種集微型計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)及通信技術(shù)為一體的工業(yè)控制裝置。與CAD/CAM技術(shù)、機(jī)器人技術(shù)合稱(chēng)為工業(yè)自動(dòng)化的三個(gè)重要支柱。目前被廣泛應(yīng)用于各種自動(dòng)化控制中。中職PLC課堂教學(xué)不僅要有理論講解，更重要的是在課堂上要啟發(fā)學(xué)生的思維，最終使學(xué)生具有初步PLC編程能力，達(dá)到教學(xué)目的［1］。

一、傳統(tǒng)教學(xué)方法改革的必要性

隨著自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，企業(yè)對(duì)中職學(xué)生掌握PLC的技能需求與日俱增，對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)方法有較大沖擊。傳統(tǒng)PLC教學(xué)先介紹PLC的基本組成和工作原理，然后是對(duì)軟硬件的講解，跟著述說(shuō)基本指令和功能指令，最后才進(jìn)行少數(shù)實(shí)例的講解演示。這種“填鴨式”教學(xué)法，只能使學(xué)生產(chǎn)生短暫記憶并進(jìn)行模仿性實(shí)驗(yàn)來(lái)學(xué)習(xí)，勢(shì)必會(huì)引起學(xué)習(xí)積極性下降，學(xué)生自主能力得不到有效鍛煉［2］。

如何能更有效地讓學(xué)生掌握PLC的基礎(chǔ)理論和技能操作，是授課教師需要解決的主要問(wèn)題。將問(wèn)題式學(xué)習(xí)引入到教學(xué)過(guò)程中是必然的趨勢(shì)。這種教學(xué)方法能夠激發(fā)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的積極性，促使學(xué)生了解并掌握PLC控制技術(shù)的基本知識(shí)技能，促進(jìn)教學(xué)過(guò)程整體優(yōu)化，提高教學(xué)效率和教學(xué)效果，擴(kuò)展學(xué)生的知識(shí)視野，培養(yǎng)學(xué)生解決問(wèn)題的能力、創(chuàng)造思維能力，能為今后獨(dú)立自主學(xué)習(xí)和終生學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ)。

二、問(wèn)題式學(xué)習(xí)的概念

問(wèn)題式學(xué)習(xí)(Problem Based Learning，簡(jiǎn)稱(chēng)PBL)即基于問(wèn)題的學(xué)習(xí)。PBL教學(xué)是以學(xué)生為主體，將學(xué)習(xí)與更大的任務(wù)或問(wèn)題掛鉤，強(qiáng)調(diào)把學(xué)習(xí)設(shè)置到復(fù)雜的、有意義的問(wèn)題情景中，通過(guò)學(xué)習(xí)者的自主探究和合作來(lái)解決問(wèn)題，從而學(xué)習(xí)隱含在問(wèn)題背后的科學(xué)知識(shí)，形成解決問(wèn)題的技能。運(yùn)用此方法能使學(xué)生對(duì)掌握的PLC理論知識(shí)與技能進(jìn)行重新建構(gòu)，突出對(duì)技能的培養(yǎng)和良好職業(yè)習(xí)慣的養(yǎng)成。這種方法對(duì)中職學(xué)生來(lái)說(shuō)很有針對(duì)性，與“做中學(xué)”和“發(fā)現(xiàn)式學(xué)習(xí)”等方法相比，具有一些新的特點(diǎn)，比如強(qiáng)調(diào)以解決問(wèn)題為中心，多種學(xué)習(xí)途徑相整合，強(qiáng)調(diào)社會(huì)性交流合作的作用，強(qiáng)調(diào)支持與引導(dǎo)等。

三、PBL模式在中職PLC教學(xué)中的優(yōu)勢(shì)

(一)有助于課程教學(xué)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)

中職PLC課程教學(xué)目標(biāo)是通過(guò)教學(xué)使學(xué)生掌握PLC的基本指令、編程方法和PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及應(yīng)用;通過(guò)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)際操作能力，培養(yǎng)學(xué)生具有獨(dú)立思考能力、綜合分析問(wèn)題與運(yùn)用知識(shí)推理的思維能力。PBL的目標(biāo)是促使學(xué)生建構(gòu)靈活的知識(shí)框架、提升高層次思維能力、形成積極主動(dòng)地學(xué)習(xí)能力。將PBL模式和PLC課堂教學(xué)有機(jī)結(jié)合，符合自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展特點(diǎn)，有助于其教學(xué)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

(二)適合自動(dòng)控制學(xué)科的特點(diǎn)

PBL模式強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為主體，以現(xiàn)有案例的實(shí)際情境為腳本，由案例中練習(xí)如何“發(fā)掘問(wèn)題、分析問(wèn)題并且解決問(wèn)題”［3］。在解決問(wèn)題的過(guò)程中，學(xué)生要利用自己所掌握的PLC理論知識(shí)去獲取控制對(duì)象的相應(yīng)信息，在“學(xué)中做”或在“做中學(xué)”鍛煉實(shí)際操作技能。通過(guò)這種方式，學(xué)生才能真正掌握PLC編程的各項(xiàng)技能，并體現(xiàn)PLC在應(yīng)用領(lǐng)域的控制價(jià)值。

(三)有助于提高教師的自身素質(zhì)

在PBL模式中，需要教師精心地設(shè)計(jì)問(wèn)題，巧妙地指引學(xué)生，恰當(dāng)?shù)卦u(píng)價(jià)學(xué)生的表現(xiàn)。這就要求教師必須對(duì)課上討論的內(nèi)容有充分的把握和認(rèn)識(shí)，才能駕馭整個(gè)討論的正常進(jìn)行，而且也激發(fā)了教師及時(shí)調(diào)整自身知識(shí)結(jié)構(gòu)，注重不同學(xué)科背景的知識(shí)修養(yǎng)，擴(kuò)充更新教學(xué)內(nèi)容。這種教學(xué)方式對(duì)于教師來(lái)說(shuō)是一個(gè)學(xué)習(xí)的過(guò)程，也有利于促進(jìn)教師自身綜合素質(zhì)的提高［4］。

(四)有助于培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力

信息時(shí)代，學(xué)生必須具有自主學(xué)習(xí)能力，才能滿(mǎn)足終身學(xué)習(xí)的需求。PBL教學(xué)能使學(xué)生充分發(fā)揮自己的自主性和創(chuàng)造性，自我激勵(lì)，積極反思，主動(dòng)建構(gòu)自己的知識(shí)框架，并將其應(yīng)用到復(fù)雜問(wèn)題的解決之中，同時(shí)對(duì)整個(gè)過(guò)程進(jìn)行監(jiān)控和反思，促使學(xué)生很快成為獨(dú)立自主的思考者和學(xué)習(xí)者。

(五)有助于培養(yǎng)學(xué)生之間合作交流的能力

小組活動(dòng)是PBL的一大特色，由于問(wèn)題比較復(fù)雜，學(xué)生需要以小組為單位進(jìn)行分工、互相協(xié)作，共享信息化教育資源。在小組中，學(xué)生從不同角度分析同一個(gè)問(wèn)題，共同處理復(fù)雜的學(xué)習(xí)問(wèn)題;同時(shí)，小組中的成員需要積極主動(dòng)參與小組活動(dòng)，一起學(xué)習(xí)，相互交流想法、相互鼓勵(lì)和溝通。

四、PBL的實(shí)施方法

PBL教學(xué)需要教師精心選擇和設(shè)計(jì)問(wèn)題，以問(wèn)題為教學(xué)線索，通過(guò)設(shè)計(jì)不同的問(wèn)題將理論知識(shí)點(diǎn)和技能訓(xùn)練融為一體。培養(yǎng)學(xué)生熟練解決問(wèn)題和參與小組活動(dòng)的技能，不僅使學(xué)生掌握學(xué)習(xí)方法與團(tuán)隊(duì)精神，還訓(xùn)練學(xué)生的專(zhuān)業(yè)和職業(yè)技能，充分體現(xiàn)中等職業(yè)教育的特點(diǎn)［5］。

(一)創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境

PBL教學(xué)體現(xiàn)了建構(gòu)主義的學(xué)習(xí)與教學(xué)理念。強(qiáng)調(diào)在真實(shí)的問(wèn)題情境中，在教師的指導(dǎo)和伙伴的幫助下，學(xué)生利用自己原有認(rèn)知結(jié)構(gòu)中的有關(guān)經(jīng)驗(yàn)分析、解決問(wèn)題，利用必要的學(xué)習(xí)資料，理解新知識(shí)、建立新舊知識(shí)之間的聯(lián)系，完成意義的建構(gòu)，從而有效地解決問(wèn)題。

情境的創(chuàng)設(shè)是教學(xué)設(shè)計(jì)最重要的內(nèi)容之一，可根據(jù)所講內(nèi)容，創(chuàng)設(shè)接近真實(shí)的情境。例如，在講授用PLC控制交通燈時(shí)，情境可設(shè)為:使用多媒體課件和DICE－PLC01型實(shí)驗(yàn)箱，給學(xué)生演示交通路口信號(hào)燈的工作情況。信號(hào)燈分為東西、南北兩組，各有紅、黃、綠三種顏色，要求學(xué)生記錄每組三色燈的變化規(guī)律，便于以后編程。交通信號(hào)燈是學(xué)生日常生活可以觀察到的，設(shè)計(jì)這種情景能讓學(xué)生從周?chē)煜さ氖挛镏腥W(xué)習(xí)和應(yīng)用，不僅能調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，還能使學(xué)生明確學(xué)習(xí)PLC的價(jià)值所在。

(二)問(wèn)題的設(shè)計(jì)

良好的開(kāi)端是成功的一半，問(wèn)題的設(shè)計(jì)就是整個(gè)PBL的開(kāi)端，創(chuàng)設(shè)一個(gè)合適的問(wèn)題是決定整個(gè)教學(xué)過(guò)程能否成功的重要因素。在PBL問(wèn)題的設(shè)計(jì)與實(shí)施中，并非所有的問(wèn)題設(shè)計(jì)都指向高級(jí)思維技能。只要設(shè)計(jì)的問(wèn)題能引發(fā)學(xué)生的興趣，能夠有利于學(xué)生獲取知識(shí)和有效地解決問(wèn)題就可以。例如:根據(jù)記錄的交通燈變化規(guī)律，要求學(xué)生:(1)如何解決南北紅燈與東西綠燈同時(shí)亮的問(wèn)題;(2)如何解決黃燈閃爍的問(wèn)題;(3)如何選擇FX系列PLC定時(shí)器和計(jì)數(shù)器;(4)編程方法的選用問(wèn)題。

(三)分析問(wèn)題

分析問(wèn)題是對(duì)事先設(shè)計(jì)好的問(wèn)題進(jìn)行完善的過(guò)程?？梢耘c臨近的同學(xué)討論自己對(duì)情節(jié)和情形的理解，分析情境背后的問(wèn)題實(shí)質(zhì)。例如:在分析如何選擇定時(shí)器時(shí)，需要根據(jù)紅綠燈長(zhǎng)亮?xí)r間和黃燈閃爍時(shí)間，對(duì)定時(shí)器的類(lèi)型進(jìn)行選擇，有選100ms定時(shí)器的，也有選10ms定時(shí)器的，這時(shí)就需要老師對(duì)兩種定時(shí)器的應(yīng)用范圍作一下詳細(xì)講解，學(xué)生根據(jù)各燈的工作情況，確定選型。

(四)小組討論

PBL是一種強(qiáng)調(diào)小組合作的教學(xué)模式，小組合作是否融洽將直接影響到問(wèn)題能否得以迅速、有效解決。當(dāng)小組內(nèi)的人對(duì)問(wèn)題產(chǎn)生異議時(shí)，學(xué)生應(yīng)當(dāng)利用小組優(yōu)勢(shì)進(jìn)行多項(xiàng)的不同的協(xié)作模式，包括組內(nèi)的辯論、合作、協(xié)商等等，統(tǒng)一問(wèn)題解決思路。例如:老師講解完P(guān)LC定時(shí)器的功能后，需要學(xué)生進(jìn)行問(wèn)題分析并對(duì)各種定時(shí)器的優(yōu)缺點(diǎn)及適用范圍進(jìn)行分組討論，最終確定選用通用100ms定時(shí)器［6］。

(五)分層次引導(dǎo)學(xué)生解決問(wèn)題

這是學(xué)生自主學(xué)習(xí)的過(guò)程。但自主學(xué)習(xí)需要學(xué)生有一定的基礎(chǔ)，一個(gè)班級(jí)里學(xué)生的基礎(chǔ)水平肯定不同，甚至分很多層次。在交通燈編程中會(huì)遇到:有的學(xué)生已熟練掌握PLC的原理與編程技巧，能夠熟練地完成編程操作，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)演示;有的學(xué)生不理解PLC的工作原理，不能完成基本操作，面對(duì)這樣的情況，可采用班級(jí)內(nèi)的分層次教學(xué)，讓水平高的同學(xué)輔導(dǎo)中檔次的學(xué)生，在合作中邊做邊學(xué);將水平低的學(xué)生集中起來(lái)，由教師進(jìn)行系統(tǒng)的輔導(dǎo)。所以，在這一階段，教師對(duì)學(xué)生要監(jiān)督、輔導(dǎo)、提供幫助，對(duì)學(xué)生的問(wèn)題點(diǎn)到為止，盡量留給學(xué)生更多的思考空間。

結(jié)論

將問(wèn)題式學(xué)習(xí)應(yīng)用于中職PLC教學(xué)中，可以有效地提高教學(xué)質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)，更易于培養(yǎng)學(xué)生的信息素養(yǎng)。在教學(xué)過(guò)程中，學(xué)生表現(xiàn)出了極大的熱情，在問(wèn)題提出后，學(xué)生積極籌備小組，進(jìn)行系統(tǒng)分析、設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)的活動(dòng);在學(xué)習(xí)效果上.問(wèn)題式教學(xué)使學(xué)生對(duì)于PLC的理論和實(shí)踐知識(shí)都有更深入的理解，形成了以學(xué)生為主體的生動(dòng)活潑的學(xué)習(xí)局面，有利于培養(yǎng)中職學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，有利于培養(yǎng)他們的創(chuàng)新能力，符合中職教育改革的需要，筆者將在今后的教學(xué)工作中不斷完善和發(fā)展。

［1］張果，段春霞，韓英.PLC課程的教學(xué)改革與探索［J］.黑龍江科技信息，2010，(34):220.

［2］李春鵬，王宇丹.PBL教學(xué)模式在中職信息技術(shù)教學(xué)中的應(yīng)用［J］.職業(yè)技術(shù)，2011，1(125):50.

［3］謝曄.基于問(wèn)題的學(xué)習(xí)(PBL)在教學(xué)中的應(yīng)用［J］.北京海淀走讀大學(xué)學(xué)報(bào)，2003，64(4):46 －49.

［4］易斌.談PBL模式在高校信息素質(zhì)教學(xué)中的應(yīng)用［J］.圖書(shū)館工作與研究，2008，(10):95 －97.

［5］王麗君.PBL模式在高中《信息技術(shù)》課程中的應(yīng)用研究［D］.大連:遼寧師范大學(xué)碩士學(xué)位論文，2006.

［6］俞梁英.項(xiàng)目式教學(xué)在“PLC技術(shù)”課程中的應(yīng)用［J］.民營(yíng)科技，2009，(12):62 －63.