基于培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)能力的PLC教學(xué)方法研究

趙佳萌

[摘要] 由于在生產(chǎn)企業(yè)中的廣泛應(yīng)用，PLC的型號及品牌不斷增多。為了適應(yīng)這個發(fā)展趨勢，在PLC的教學(xué)中應(yīng)注重培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。首先應(yīng)對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行整合，模擬真實(shí)的工作情境，綜合運(yùn)用四段教學(xué)法和引導(dǎo)文法，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)自主學(xué)習(xí)的能力。

[關(guān)鍵詞] PLC自主學(xué)習(xí)能力四段教學(xué)法引導(dǎo)文法

可編程控制器（PLC）已成為工業(yè)生產(chǎn)自動控制的重要部分在各大型生產(chǎn)企業(yè)中廣泛應(yīng)用。因此，生產(chǎn)企業(yè)對畢業(yè)生的PLC應(yīng)用能力要求也不斷提高。這種狀況對高職教育提出了更高的要求。作為我院電氣自動化專業(yè)的核心課程，PLC的教學(xué)必須適應(yīng)社會生產(chǎn)發(fā)展的需要，以市場經(jīng)濟(jì)對人才的能力需求為導(dǎo)向，創(chuàng)新教學(xué)模式。為了提高學(xué)生學(xué)習(xí)PLC的興趣和培養(yǎng)開拓創(chuàng)新思維能力，我們在PLC課程的教學(xué)中，引入了多種教學(xué)方法。針對學(xué)生已有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)不同，在不同的教學(xué)階段運(yùn)用不同的教學(xué)方法。

1. 整合教學(xué)內(nèi)容，注重自學(xué)能力的培養(yǎng)

目前在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用的PLC品牌有很多種（如三菱、西門子等），每一種品牌雖然在外部接線、編程環(huán)境、軟件指令、功能等方面都不盡相同，但是各品牌之間的操作都大同小異，而且他們的結(jié)構(gòu)及原理也基本相似。在教學(xué)中，我們只能提供一兩種品牌的PLC給學(xué)生實(shí)訓(xùn)，但是學(xué)生工作后所接觸到的PLC可能是其他品牌，為了解決這個問題，我們在這門課的教學(xué)中就要有意識的培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力，以至在工作中遇到其他品牌的PLC也能應(yīng)付自如。一個學(xué)生有了自學(xué)能力，他就可以主動學(xué)習(xí)，獨(dú)立思考，工作后，他可以根據(jù)自己的需要，繼續(xù)提高自己的專業(yè)水平。因此，用長遠(yuǎn)的眼光來看，培養(yǎng)學(xué)生自學(xué)能力是有重要意義的。

要培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力，最關(guān)鍵的就是要讓學(xué)生能讀懂PLC的技術(shù)資料。每一種品牌每一個系列的PLC，在出廠時都配有很詳細(xì)的技術(shù)資料。這些技術(shù)資料里，最重要的就是編程手冊。因此，在PLC應(yīng)用技術(shù)這門課程中，教學(xué)生實(shí)踐的同時教會他們查閱編程手冊是很重要的。

我院自07年舉辦高職，由于各專業(yè)是文理兼招，統(tǒng)招分?jǐn)?shù)在200分左右，因此學(xué)生的理科基礎(chǔ)相當(dāng)薄弱。高職的學(xué)生，對過多過深的理論知識的學(xué)習(xí)很吃力，學(xué)習(xí)興趣不高，但是他們對形象的知識很感興趣，并且喜歡動手操作，在實(shí)踐中建立他們的自信心和自豪感。因此，PLC的教學(xué)應(yīng)盡可能的貼近生產(chǎn)實(shí)際，以應(yīng)用為導(dǎo)向培養(yǎng)學(xué)生的動手能力。

基于以上的想法，我們將PLC課程的教學(xué)進(jìn)行了改革。根據(jù)學(xué)生今后從事工作的工作領(lǐng)域，創(chuàng)建了不同的學(xué)習(xí)情境，將理論知識融入到一個個學(xué)習(xí)情境中，將PLC抽象的指令通過項(xiàng)目下的小任務(wù)進(jìn)行講解和練習(xí)。在課程教學(xué)中，模擬真實(shí)的工作情景，按照PLC控制系統(tǒng)設(shè)計中提出問題、分析問題、I/O分配、I/O接線、程序設(shè)計、上機(jī)調(diào)試等一般流程的順序進(jìn)行教學(xué)。

2. 運(yùn)用“四階段教學(xué)法”，構(gòu)建對PLC的認(rèn)識

學(xué)生的認(rèn)知過程，是將所接受的信息整合到原有認(rèn)知結(jié)構(gòu)的過程。因此，在PLC技術(shù)的教學(xué)中，也應(yīng)充分考慮這一點(diǎn)。教師提出的問題與給學(xué)生的任務(wù)，應(yīng)該在學(xué)生的認(rèn)知能力之內(nèi)。很多學(xué)生在剛開始接觸到PLC時，對它沒有任何概念，也不會對他的用途產(chǎn)生任何聯(lián)想。因此，在課程教學(xué)的初期，需要教師更多的充當(dāng)主角，采用“四階段教學(xué)法”可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，把學(xué)生引導(dǎo)上學(xué)習(xí)PLC的正軌上來?！八碾A段教學(xué)法”是以“示范——模仿”為基礎(chǔ)的教學(xué)方法，把教學(xué)過程分為準(zhǔn)備、教師示范、學(xué)員模仿和總結(jié)練習(xí)四個階段。例如，在學(xué)習(xí)情境一的教學(xué)中，主要講述PLC對三相電機(jī)的控制。由于學(xué)生在電工實(shí)訓(xùn)課中接觸過三相電機(jī)的控制，因此就很容易從原來的認(rèn)知結(jié)構(gòu)上構(gòu)建出對PLC的認(rèn)知。PLC的軟元件與常用的電氣控制元件有什么對應(yīng)關(guān)系？如何用PLC去改造之前學(xué)過的交流接觸器控制的電路呢？隨著問題的提出，學(xué)生的興趣由此提高。在教學(xué)時，教師對PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計和工作過程做全程的演示，學(xué)生能明確這是在做什么，怎樣做，為什么要這樣做。在學(xué)生操作時，要注重培養(yǎng)學(xué)生自主分析和解決問題的能力。學(xué)生在上機(jī)調(diào)試不成功時，要引導(dǎo)他自己發(fā)現(xiàn)問題解決問題，這樣學(xué)生才能手腦并用，技能水平才能夠提高。

在實(shí)施“四段教學(xué)法”的過程中，還需要先進(jìn)的多媒體教學(xué)手段加以輔助。由于PLC的工作過程十分抽象，學(xué)生理解非常困難。因此就需要多媒體技術(shù)手段將PLC抽象的工作過程和指令變成形象的圖片或動畫。通過教學(xué)團(tuán)隊制作ppt和flash動畫，增加了人機(jī)交互性。這樣不但易于學(xué)生理解，還提高了他們的學(xué)習(xí)興趣。例如，在講到PLC的基本編程指令時，很多同學(xué)對將梯形圖轉(zhuǎn)換為指令的形式輸入手持編程器感到很困難。針對這個問題，我們教學(xué)團(tuán)隊用flash對每個項(xiàng)目開發(fā)了一個模擬編程器。學(xué)生在電腦上用虛擬的手持編程器輸入程序，如果輸入錯誤，會產(chǎn)生聲音提示，與真實(shí)的編程器并無差異。因此，多媒體教學(xué)技術(shù)手段是實(shí)施PLC教學(xué)的重要保證。

3. 合理編寫引導(dǎo)文，引入競爭機(jī)制，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

隨著學(xué)生們認(rèn)識水平的不斷提高，在學(xué)生對PLC的工作過程有了一定了解后，可以獨(dú)立的完成任務(wù)。這時，教師可以提出一些綜合性的開放的任務(wù)給學(xué)生，讓學(xué)生們在不同的控制方案中選擇最優(yōu)的進(jìn)行實(shí)施，而教師只起到輔助的指導(dǎo)作用。因此，采用引導(dǎo)文教學(xué)法不但可以提高學(xué)生分析問題的能力，更提高了他們的自學(xué)能力。引導(dǎo)文教學(xué)法是“借助于預(yù)先準(zhǔn)備的引導(dǎo)性文字，引導(dǎo)學(xué)習(xí)者解決實(shí)際問題”。引導(dǎo)文的任務(wù)是建立項(xiàng)目工作和它所需要的知識、技能之間的關(guān)系，讓學(xué)生清楚完成任務(wù)應(yīng)該通曉什么知識、具備哪些技能等。引導(dǎo)文教學(xué)法的教學(xué)過程也遵循完整工作過程的六個階段：獲取信息（回答引導(dǎo)問題）、制定計劃、做出決定（討論工作計劃和引導(dǎo)問題的答案）、實(shí)施計劃、檢查控制和評價反饋。在引導(dǎo)文教學(xué)法中，引導(dǎo)文的開發(fā)是很重要的。它不但要提出明確的工作任務(wù)，而且要提供完成任務(wù)所需的信息。在PLC的引導(dǎo)文法教學(xué)中，引導(dǎo)文中給學(xué)生提供的信息應(yīng)盡量從PLC的編程手冊與技術(shù)手冊等技術(shù)資料中選取，只有這樣才能更貼近學(xué)生的工作環(huán)境，才能在他們今后遇到其他品牌的PLC時能應(yīng)付自如。例如，在實(shí)施自動生產(chǎn)線的任務(wù)中，由于學(xué)生之前有多個任務(wù)做基礎(chǔ)，因此可采用引導(dǎo)文教學(xué)法。在任務(wù)實(shí)施之前，教師將引導(dǎo)文發(fā)給學(xué)生。引導(dǎo)文包括：①任務(wù)描述：即一個項(xiàng)目的工作任務(wù)書。②引導(dǎo)問題：學(xué)生通過問題的引導(dǎo)，“找出獨(dú)立應(yīng)對任務(wù)的知識和方法”。③學(xué)習(xí)目標(biāo)描述。④學(xué)習(xí)質(zhì)量監(jiān)控單：避免了盲目性。⑤工作計劃（內(nèi)容和時間）。⑥工具與材料需求表。⑦專業(yè)信息。⑧輔導(dǎo)性說明等。學(xué)生通過回答引導(dǎo)文中的引導(dǎo)問題，自行制定方案，分組實(shí)施任務(wù)，教師在這個過程中只起監(jiān)控和引導(dǎo)作用。在學(xué)生完成任務(wù)后，可以通過多種方式對學(xué)生進(jìn)行評價。在自動生產(chǎn)線的任務(wù)中，可以通過小組答辯加競賽的方式進(jìn)行評價。每個小組派代表敘述自己的實(shí)施方案和實(shí)施過程，并接受其他小組的質(zhì)詢。然后通過一個小競賽，看看哪個小組在規(guī)定時間內(nèi)將最多的工件加工出來。引入這樣的競爭機(jī)制，可以調(diào)動學(xué)生們的積極性，也培養(yǎng)了他們團(tuán)結(jié)協(xié)作的能力。

4. 教學(xué)效果

相比教學(xué)方法應(yīng)用之前，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣明顯提高，課堂氣氛較之前也活躍了許多，上課時睡覺開小差的現(xiàn)象明顯減少。大多數(shù)學(xué)生在學(xué)習(xí)完本門課程后感到有很大收獲，他們感覺到獲得的不僅是知識，而是工程素質(zhì)。通過這門課的學(xué)習(xí)，學(xué)生們了解了PLC在自動化生產(chǎn)中的巨大作用，也會對一個生產(chǎn)控制系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試和安裝，他們的學(xué)習(xí)過程就是工作過程，這對他們今后的職業(yè)發(fā)展是大有好處的。

5. 小結(jié)

如何對PLC現(xiàn)有的教學(xué)方法進(jìn)行改革，我們只是作了初步的嘗試和探討。要想取得更大的成效，使教學(xué)跟上科技迅猛發(fā)展的步伐，我們只有不斷提高自身素質(zhì)，把握科技前沿，才能將科技發(fā)展的新概念、新理論、新技術(shù)應(yīng)用到教學(xué)過程中。重視感性與理性認(rèn)識的規(guī)律，重視理論和實(shí)踐教學(xué)的有機(jī)結(jié)合。不斷更新教學(xué)思想，不斷進(jìn)行教學(xué)改革，我們才能培養(yǎng)出具有高新技術(shù)的應(yīng)用型人才。