PLC技術(shù)教學(xué)策略設(shè)計

PLC技術(shù)課程是一門理論性和實踐性都很強(qiáng)的學(xué)科，制定適合本學(xué)科的教學(xué)策略是進(jìn)行有效教學(xué)、提高教學(xué)質(zhì)量的保證。根據(jù)PLC知識體系的構(gòu)建特點，以知識體系構(gòu)建為導(dǎo)向設(shè)計教學(xué)策略，可以從以下幾個方面入手。

一、PLC知識體系構(gòu)建

PLC在工業(yè)生產(chǎn)控制中得到廣泛應(yīng)用，已逐步形成一門相對獨立的新興技術(shù)，其知識體系由理論知識體系和實踐應(yīng)用體系構(gòu)成。理論知識體系包含PLC構(gòu)成原理、軟硬件結(jié)構(gòu)、編程指令；實踐應(yīng)用體系包含PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計及機(jī)電設(shè)備的安裝和調(diào)試。PLC技術(shù)的學(xué)習(xí)有著編程易學(xué)而不易精、編程方法靈活、PLC知識的學(xué)習(xí)需要理論與實踐有機(jī)結(jié)合的特點。筆者在教學(xué)實踐中發(fā)現(xiàn)PLC知識體系的構(gòu)建過程充分表現(xiàn)出了以下特點：需要堅強(qiáng)的毅力和足夠的耐心；編程需要實踐的驗證才能發(fā)現(xiàn)程序問題、解決問題、提高編程能力，實踐是提高PLC編程能力的必由之路；編程需要有縝密的邏輯思維，有意識地培養(yǎng)邏輯思維是有效學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)；需要扎實的相關(guān)專業(yè)基礎(chǔ)知識，PLC的程序是直接作用于對象的具體工作過程，對對象具體工藝過程的理解是系統(tǒng)設(shè)計學(xué)習(xí)的保證；養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣，注重知識、經(jīng)驗的保存和積累。因此PLC知識體系的構(gòu)建，充分體現(xiàn)了理論和實踐操作技能二者聯(lián)系緊密、缺一不可，構(gòu)建過程要通過理論與實踐操作相互交織驗證、共同推進(jìn)、由淺入深，最終融會貫通，逐步形成系統(tǒng)的理論知識和技能經(jīng)驗，并內(nèi)化為固有知識體系。因此，在PLC技術(shù)教學(xué)中以其知識體系構(gòu)建為導(dǎo)向，設(shè)計行之有效的教學(xué)策略，將達(dá)到良好的教學(xué)實效。

二、以PLC知識體系構(gòu)建為導(dǎo)向，設(shè)計行之有效的教學(xué)策略

1.教學(xué)模式的選擇

從PLC知識體系構(gòu)建角度來看，PLC技術(shù)的有效教學(xué)關(guān)鍵在于理論教學(xué)與實踐教學(xué)的關(guān)聯(lián)程度，二者相輔相成。對PLC教學(xué)而言，單純的理論教學(xué)或?qū)嵺`教學(xué)是沒有意義的。例如某一控制程序，理論推導(dǎo)與實際運行結(jié)果是否一致，就只能通過實踐驗證。從PLC的知識體系學(xué)習(xí)特點來看，邏輯思維能力是學(xué)好PLC的基礎(chǔ)，PLC的編程講究編程經(jīng)驗的積累和創(chuàng)新，編程的靈活性、邏輯性給學(xué)生創(chuàng)造了廣闊的邏輯思維空間，有利于學(xué)生邏輯思維和創(chuàng)造性思維能力的培養(yǎng)。通過具體的PLC實驗設(shè)備的運行監(jiān)控，才能對具體的概念、器件或編程語言等有很深的理解和感悟，真正掌握PLC知識。那么，什么樣的教學(xué)模式適用于PLC技術(shù)教學(xué)呢？探究式教學(xué)法的指導(dǎo)思想是在教師的指導(dǎo)下，發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性和創(chuàng)造性，以學(xué)生為主體，讓學(xué)生自覺地、主動地探索，掌握認(rèn)識和解決問題的方法和步驟，從中找出規(guī)律，形成自己的知識體系。PLC知識體系構(gòu)建過程是培養(yǎng)學(xué)生在體驗性、探究性、合作性的框架下，綜合運用理論知識分析和解決實際問題的方法和能力，實現(xiàn)由知識向技能轉(zhuǎn)化的過程。因此，理論與實踐教學(xué)一體化的探究式教學(xué)模式適用于本學(xué)科的教學(xué)實際。

2.教學(xué)方法的確定

（1）課程內(nèi)容和課程結(jié)構(gòu)的優(yōu)化。課程內(nèi)容案例化是以典型案例為主線進(jìn)行設(shè)計，強(qiáng)調(diào)學(xué)生間接經(jīng)驗的形成。通過典型而實用的案例，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)、分析、討論程序，借鑒和吸取他人的經(jīng)驗，在最短時間內(nèi)以最高的效率掌握理論知識與實踐技能，并能舉一反三地應(yīng)用到學(xué)習(xí)中。例如“十字路口交通燈”控制程序，用步進(jìn)階梯指令的單流程編程法和分支與匯合編程法編程的案例比較，理解程序編寫思路、編程技巧的優(yōu)化，提高編程能力。案例教學(xué)將學(xué)習(xí)內(nèi)容按照實際工作過程的邏輯關(guān)系進(jìn)行安排，引導(dǎo)學(xué)生在處理實際問題的過程中有針對性地學(xué)習(xí)、總結(jié)、提煉出具體的專業(yè)和職業(yè)知識及技能，并積累經(jīng)驗，通過抽象思維和處理綜合性問題，對整個工作過程進(jìn)行反思，對機(jī)電控制系統(tǒng)的設(shè)計過程和設(shè)計要素有一個完整的概念，明確學(xué)習(xí)的目標(biāo)、任務(wù)和努力方向，最終獲得工作能力。

（2）課程結(jié)構(gòu)模塊化。課程結(jié)構(gòu)模塊化是以案例教學(xué)為基礎(chǔ)將課程設(shè)計成相對獨立的模塊，細(xì)化具體的學(xué)習(xí)單元，把理論知識、實踐技能與實際應(yīng)用結(jié)合在一起，使得教學(xué)內(nèi)容便于組合，增強(qiáng)課程的適用性，且能在一定程度上適應(yīng)不同學(xué)習(xí)基礎(chǔ)、發(fā)展需求的學(xué)生的需要。從中職學(xué)生的角度分析，可分為三個模塊。①基礎(chǔ)模塊：包含PLC的基礎(chǔ)理論，會用基本邏輯指令、步進(jìn)階梯指令等編寫難度不高的控制程序并進(jìn)行相關(guān)實驗、實訓(xùn)操作，設(shè)計簡單的PLC控制系統(tǒng)。②提高模塊：包含高級功能指令模塊、變頻技術(shù)基本知識，進(jìn)行典型的機(jī)電控制系統(tǒng)的設(shè)計、安裝、調(diào)試操作。③綜合模塊：在提高模塊的基礎(chǔ)上掌握變頻技術(shù)、PLC的通信與自動化通信網(wǎng)絡(luò)、閉環(huán)控制與PID控制技術(shù)和觸摸屏、組態(tài)設(shè)計等，能進(jìn)行復(fù)雜機(jī)電控制系統(tǒng)的設(shè)計，達(dá)到一定的精通程度。例如物料搬運、輸送、分揀系統(tǒng)設(shè)計，可細(xì)化為送料、搬運、輸送、分揀四個教學(xué)模塊，每個模塊設(shè)置多種不同的控制要求，由簡單到復(fù)雜，讓學(xué)生根據(jù)自己的能力選擇學(xué)習(xí)任務(wù)，讓學(xué)生的學(xué)習(xí)各有所得。

（3）應(yīng)用探究式項目教學(xué)法實現(xiàn)“理實一體化”教學(xué)。PLC知識體系是基于實際生產(chǎn)應(yīng)用的知識和技能體系，因此，教學(xué)要始終以工程開發(fā)建設(shè)的思想指導(dǎo)教學(xué)過程，從工程角度出發(fā)，以能夠設(shè)計和調(diào)試機(jī)電控制系統(tǒng)，達(dá)到與從業(yè)相關(guān)的職業(yè)要求，成為真正意義上的技術(shù)應(yīng)用型人才為教學(xué)最終目標(biāo)。項目教學(xué)法是一種建立在建構(gòu)主義教學(xué)理論基礎(chǔ)上的方法，是實施探究式教學(xué)模式的一種教學(xué)方法，它適用各類實踐性和操作性較強(qiáng)的知識和技能的教與學(xué)，有利于教師按自己的教學(xué)思想、教學(xué)策略組織和開展教學(xué)，指導(dǎo)學(xué)習(xí)者朝著目標(biāo)有序?qū)W習(xí)；增加了師生的直接接觸，教師能比較準(zhǔn)確地掌握學(xué)生學(xué)習(xí)情況，有利于切合實際地對學(xué)生加以指導(dǎo)，因材施教，滿足不同層次學(xué)生的需求，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和求知欲望，充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動性，充分體現(xiàn)“以學(xué)生為本”的教學(xué)理念。例如，設(shè)計一條對物料進(jìn)行分類、分揀及統(tǒng)計的生產(chǎn)線系統(tǒng)。這是一項具體的工程項目，采用項目教學(xué)法尤其合適。首先，通過老師的指導(dǎo)，讓學(xué)生懂得硬件系統(tǒng)由送料系統(tǒng)、機(jī)械手、物料輸送線、物料辨別傳感器、物料分揀系統(tǒng)、PLC模塊、變頻器模塊、電源模塊、按鈕指示燈模塊等構(gòu)成。學(xué)習(xí)控制程序，可以懂得程序編寫思路、編程方法技巧，并應(yīng)用到編程學(xué)習(xí)中，提高編程能力，轉(zhuǎn)化成自己的知識和技能。其次，學(xué)生以獨立或以小組合作形式在教師的指導(dǎo)下自主完成項目設(shè)計，每個學(xué)生會給出不同的解決任務(wù)的方案與策略，因此，學(xué)習(xí)成果不是唯一的，而是多樣化的。在完成工作任務(wù)的過程中，能讓學(xué)生直接體會專業(yè)理論知識在工程實踐中的運用，明確學(xué)習(xí)任務(wù)，突出實用性，體現(xiàn)“理實一體化”教改思想。

（4）教學(xué)輔助策略。將課堂教學(xué)、現(xiàn)場教學(xué)、仿真模擬教學(xué)和多媒體教學(xué)相結(jié)合，能夠改善理論教學(xué)條件和提高課堂教學(xué)效率，擴(kuò)大課堂的教學(xué)容量，豐富理論教學(xué)內(nèi)容。例如，利用PLC仿真軟件可形象實現(xiàn)程序的控制原理、梯形圖功能的描述，使課堂教學(xué)內(nèi)容豐富、生動、形象、直觀，加大知識獲取的信息量，并緩解課時有限與教學(xué)內(nèi)容豐富的矛盾，部分解決了教學(xué)實訓(xùn)設(shè)備不足的問題。組織學(xué)生到學(xué)校實習(xí)基地或企業(yè)的生產(chǎn)線進(jìn)行現(xiàn)場教學(xué)，了解生產(chǎn)設(shè)備的整體結(jié)構(gòu)、原理和其控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的組成，把生產(chǎn)實際與理論更加緊密地聯(lián)系起來，有助于學(xué)生設(shè)計出最合理的機(jī)電系統(tǒng)控制方案。

三、理論與實踐操作相互交織驗證、共同推進(jìn)，達(dá)到最佳效果

實現(xiàn)理實一體化的重點是做好四個教學(xué)環(huán)節(jié)：任務(wù)引入、知識傳授、實驗實訓(xùn)和拓展延伸。任務(wù)引入，利用多媒體教學(xué)方法，提出教學(xué)任務(wù)，有效提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣；知識傳授，注重難點、重點的講解，融入理論與實踐一體的教學(xué)模式，以學(xué)生實現(xiàn)一個個任務(wù)的形式完成學(xué)習(xí)；實驗實訓(xùn)，突出學(xué)生自主性，以學(xué)生分小組按任務(wù)實施操作為主，教師引導(dǎo)輔助，發(fā)揮學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力；拓展延伸，對實踐結(jié)果和理論應(yīng)用情況進(jìn)行點評、引申，注重結(jié)論的拓展應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維能力。例如機(jī)械手的點動、單流程、連續(xù)控制項目設(shè)計，首先用多媒體演示機(jī)械手各控制過程，明確學(xué)習(xí)任務(wù)；其次，講授編程思路和所需知識、設(shè)計說明書包含的內(nèi)容；再次，編程和實踐驗證并比較不同程序的優(yōu)劣，選擇最優(yōu)方案，完成整個設(shè)計過程。通過在教師指導(dǎo)下，理論與實踐操作相互交織驗證、共同推進(jìn)，幫助學(xué)生完成PLC控制系統(tǒng)知識體系的構(gòu)建和應(yīng)用，突出技術(shù)與應(yīng)用的中心地位，達(dá)到最佳教學(xué)

效果。

四、結(jié)束語

在PLC教學(xué)中實施理論與實踐教學(xué)一體化的探究式教學(xué)法，是以創(chuàng)造良好的教學(xué)環(huán)境和教學(xué)條件，使學(xué)生成為學(xué)習(xí)的主體，讓他們主動地參與教學(xué)活動為核心，以培養(yǎng)學(xué)生興趣，開發(fā)學(xué)生的潛能，使學(xué)生在教學(xué)過程中體驗到探索和研究的快樂，進(jìn)行創(chuàng)造性的學(xué)習(xí)和思考，掌握有效學(xué)習(xí)的方法，進(jìn)行更有效的學(xué)習(xí)。

（作者單位：福建省永安職業(yè)中專學(xué)校）