基于行動(dòng)導(dǎo)向的“PLC應(yīng)用技術(shù)”課程教學(xué)改革實(shí)踐

黃秋姬?湯光華

摘要：從基于行動(dòng)導(dǎo)向的任務(wù)驅(qū)動(dòng)式教學(xué)理念出發(fā)，介紹了“PLC應(yīng)用技術(shù)”課程項(xiàng)目化教學(xué)內(nèi)容的構(gòu)建，并從“資訊、計(jì)劃、決策、實(shí)施、檢查、評(píng)估”六個(gè)步驟闡述了“交通信號(hào)燈的PLC控制”項(xiàng)目的具體實(shí)施過(guò)程，對(duì)其他課程的教學(xué)改革具有一定的指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：行動(dòng)導(dǎo)向；PLC應(yīng)用技術(shù)；任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)

作者簡(jiǎn)介：黃秋姬（1963-），女，湖南攸縣人，湖南化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院，高級(jí)講師；湯光華（1957-），男，湖南益陽(yáng)人，湖南化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院，教授。（湖南 株洲 412004）

基金項(xiàng)目：本文系湖南省“十二五”規(guī)劃課題（課題編號(hào)：XJK012CZJ0048）的研究成果之一。

中圖分類(lèi)號(hào)：G712 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-0079（2013）07-0092-02

“PLC應(yīng)用技術(shù)”是電氣自動(dòng)化技術(shù)專(zhuān)業(yè)一門(mén)非常重要的專(zhuān)業(yè)課程，是學(xué)生在具備了必要的電工電子技術(shù)、電氣控制技術(shù)和計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)等知識(shí)后必修的專(zhuān)業(yè)核心課程之一。它強(qiáng)調(diào)理論與實(shí)際相結(jié)合，特別注重實(shí)際應(yīng)用，在電氣自動(dòng)化技術(shù)專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)中具有非常重要的作用。如何使學(xué)生學(xué)好PLC技術(shù)、用好PLC技術(shù)，是擺在教師面前的首要任務(wù)。自從2008年該課程立項(xiàng)為精品課程以來(lái)，課程組全體教師加大了該課程教學(xué)的改革力度，積極采用行動(dòng)導(dǎo)向的任務(wù)驅(qū)動(dòng)式教學(xué)模式，將MCGS（通用監(jiān)控系統(tǒng)）組態(tài)軟件適時(shí)溶入教學(xué)當(dāng)中，使教學(xué)更為生動(dòng)、直觀、形象，更容易被學(xué)生理解和接受。實(shí)踐證明，這種教學(xué)方法效果不錯(cuò)。

一、“PLC應(yīng)用技術(shù)”課程教學(xué)項(xiàng)目的確定

課程項(xiàng)目的確定通常從工作崗位需求出發(fā)，對(duì)工作任務(wù)進(jìn)行綜合分析和遴選得來(lái)。課程結(jié)構(gòu)的形成，堅(jiān)持以職業(yè)能力形成規(guī)律為根本，以工作任務(wù)為核心，對(duì)遴選的項(xiàng)目進(jìn)行適當(dāng)?shù)亟M合和順序編排，形成“項(xiàng)目+任務(wù)”的課程結(jié)構(gòu)。在課程內(nèi)容取舍上，運(yùn)用逆向倒推的手法，先分析崗位要求，還原職業(yè)能力，再設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容，使課程內(nèi)容的選擇緊密聯(lián)系職業(yè)崗位和生產(chǎn)實(shí)踐，能夠在生產(chǎn)、服務(wù)、管理一線直接應(yīng)用和派上用場(chǎng)，從而確保其課程內(nèi)容的職業(yè)性、針對(duì)性、實(shí)用性和先進(jìn)性。根據(jù)人才培養(yǎng)的基本要求和“PLC應(yīng)用技術(shù)”課程特點(diǎn)，將“PLC應(yīng)用技術(shù)”課程內(nèi)容分為十三個(gè)項(xiàng)目，采用行動(dòng)導(dǎo)向的任務(wù)驅(qū)動(dòng)式教學(xué)模式進(jìn)行教學(xué)，教學(xué)中堅(jiān)持突出教師主導(dǎo)、學(xué)生主體地位，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，達(dá)到提高學(xué)生專(zhuān)業(yè)技能之目的。“PLC應(yīng)用技術(shù)”課程具體教學(xué)項(xiàng)目（內(nèi)容）如表1所示。

二、“PLC應(yīng)用技術(shù)”課程教學(xué)項(xiàng)目的實(shí)施

行動(dòng)導(dǎo)向的任務(wù)驅(qū)動(dòng)式教學(xué)模式體現(xiàn)“以學(xué)為本，因?qū)W施教”的教學(xué)準(zhǔn)則，因?yàn)椤皩W(xué)”在人的活動(dòng)中占主體地位，而“教”則因人因時(shí)而有所不同?！敖獭睂?duì)人的成長(zhǎng)和發(fā)展起著輔助和促進(jìn)的作用。教學(xué)不僅是讓學(xué)生學(xué)到知識(shí)，而且要讓學(xué)生學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)，學(xué)會(huì)做事，學(xué)會(huì)生存，學(xué)會(huì)與他人交往。行動(dòng)導(dǎo)向的任務(wù)驅(qū)動(dòng)式教學(xué)模式遵循“資訊、計(jì)劃、決策、實(shí)施、檢查、評(píng)估”六步驟和“內(nèi)容、方式、對(duì)象、方法、工具、組織”六要素。它從教學(xué)生“學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)”目標(biāo)出發(fā)，使職業(yè)教學(xué)從注重“教法”轉(zhuǎn)到注重“學(xué)法”上來(lái)，將學(xué)生的學(xué)習(xí)與學(xué)生發(fā)展密切結(jié)合起來(lái)。采用師生互動(dòng)型教學(xué)形式進(jìn)行教學(xué)，在教學(xué)中，教師是活動(dòng)的引導(dǎo)者和教學(xué)的主持人。通常以若干個(gè)具體任務(wù)為中心，按照前面提到的六個(gè)步驟和六個(gè)要素組織教學(xué)，來(lái)完成下達(dá)的任務(wù)，從而達(dá)到提高學(xué)生提出問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。下面以“項(xiàng)目4 ——交通信號(hào)燈的PLC控制”的教學(xué)為例，闡述行動(dòng)導(dǎo)向的任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)模式在具體項(xiàng)目中的實(shí)施。

1.明確任務(wù)、獲取信息——資訊

學(xué)習(xí)小組在接到“交通信號(hào)燈的PLC控制”項(xiàng)目之后，先明確工作任務(wù)和工作目標(biāo)，再通過(guò)各種渠道收集有關(guān)信息和查閱相關(guān)資料，為項(xiàng)目的實(shí)施做好前期準(zhǔn)備工作。交通信號(hào)燈控制模擬板見(jiàn)圖1，交通信號(hào)燈的PLC控制要求如下：

第一，信號(hào)燈受一個(gè)啟動(dòng)開(kāi)關(guān)控制，當(dāng)啟動(dòng)開(kāi)關(guān)接通時(shí)，信號(hào)燈系統(tǒng)開(kāi)始工作，且先南北紅燈亮，東西綠燈亮。當(dāng)啟動(dòng)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，所有信號(hào)燈都熄滅。第二，南北紅燈亮維持25秒，東西綠燈亮維持20秒。到20秒時(shí)，東西綠燈閃亮，閃亮3秒后熄滅。在東西綠燈熄滅時(shí)，東西黃燈亮，并維持2秒。到2秒時(shí)，東西黃燈熄滅，東西紅燈亮，同時(shí)，南北紅燈熄滅，綠燈亮。第三，東西紅燈亮維持25秒。南北綠燈亮維持20秒，然后閃亮3秒后熄滅。同時(shí)南北黃燈亮，維持2秒后熄滅，這時(shí)南北紅燈亮，東西綠燈亮，周而復(fù)始。

學(xué)生在明確任務(wù)之后，可上網(wǎng)查閱資料，到圖書(shū)管借閱圖書(shū)，到十字交叉路口觀察紅綠燈的控制實(shí)況，為完成學(xué)習(xí)任務(wù)多渠道獲取有價(jià)值的信息。

2.分析討論、制定計(jì)劃——計(jì)劃

以小組為單位對(duì)“交通信號(hào)燈的PLC控制”項(xiàng)目進(jìn)行分析和討論，并制定合理的工作計(jì)劃，設(shè)想出工作行動(dòng)的內(nèi)容、程序、階段劃分和所需條件等。行動(dòng)內(nèi)容主要包括：用哪種類(lèi)型的PLC實(shí)現(xiàn)？如何實(shí)現(xiàn)（在實(shí)訓(xùn)臺(tái)上實(shí)現(xiàn)？用實(shí)物連接實(shí)現(xiàn)？用組態(tài)軟件實(shí)現(xiàn)）PLC控制？有哪些工作任務(wù)？分幾個(gè)階段進(jìn)行？完成工作任務(wù)需要哪些條件和設(shè)備？要求計(jì)劃全面、科學(xué)和具有可操作性。

3.比較擇優(yōu)、做出決定——決策

學(xué)習(xí)小組對(duì)提出的所有方案進(jìn)行比較，從多種可能性中選擇最佳完成任務(wù)的方案，最后以小組（集體）的形式作出決策。

4.分工合作、實(shí)施計(jì)劃——實(shí)施

學(xué)習(xí)小組開(kāi)始完成“交通信號(hào)燈的PLC控制”項(xiàng)目，教師適時(shí)掌握各小組完成任務(wù)情況，充分發(fā)揮教師主導(dǎo)、學(xué)生主體作用。學(xué)習(xí)活動(dòng)內(nèi)容、步驟及要求如下：

（1）列出輸入/輸出I/O分配表。由圖1可知，甲車(chē)模擬東西向車(chē)輛行駛狀況；乙車(chē)模擬南北向車(chē)輛行駛狀況。東西南北四組紅綠黃三色發(fā)光二極管模擬十字路口的交通燈，根據(jù)控制要求列出輸入/輸出接線表。根據(jù)已確定的I/O設(shè)備，統(tǒng)計(jì)所需要的輸入信號(hào)和輸出信號(hào)的點(diǎn)數(shù)，選擇合適的PLC類(lèi)型。

（2）畫(huà)出PLC接線圖。PLC接線圖是進(jìn)行實(shí)物（系統(tǒng)）連接的基礎(chǔ)，它主要指PLC的外部連接線路圖。在這個(gè)環(huán)節(jié)上，注意引導(dǎo)學(xué)生如何實(shí)現(xiàn)交通信號(hào)燈的PLC控制，以及為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)控制要求會(huì)用到哪些關(guān)鍵電氣元件，同時(shí)做好實(shí)物（系統(tǒng)）連接的相關(guān)準(zhǔn)備工作。

（3）畫(huà)出順序功能圖。順序功能圖又叫作狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖，它是描述控制系統(tǒng)的控制過(guò)程、功能和特性的一種圖形，同時(shí)也是設(shè)計(jì)PLC順序控制程序的一種有力工具。利用順序功能圖的方法來(lái)編寫(xiě)順序控制程序已經(jīng)成為當(dāng)前PLC順序控制梯形圖設(shè)計(jì)的主要方法。所以在設(shè)計(jì)程序之前，先畫(huà)出順序功能圖是確保程序設(shè)計(jì)成功的關(guān)鍵。

（4）編寫(xiě)梯形圖程序。梯形圖程序設(shè)計(jì)是可編程控制器應(yīng)用中最關(guān)鍵的一步，PLC梯形圖程序設(shè)計(jì)常用方法有：經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法、順序控制設(shè)計(jì)法和邏輯代數(shù)設(shè)計(jì)法等。在滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求的情況下，程序越簡(jiǎn)單越好。本梯形圖程序設(shè)計(jì)可根據(jù)前面畫(huà)出的順序功能圖進(jìn)行編寫(xiě)。

（5）運(yùn)行和調(diào)試程序。梯形圖程序編寫(xiě)完成以后，即可對(duì)程序進(jìn)行調(diào)試和運(yùn)行。這個(gè)調(diào)試和運(yùn)行的過(guò)程實(shí)際上是不斷修改和完善梯形圖的過(guò)程，這個(gè)過(guò)程有時(shí)需要多次反復(fù)地進(jìn)行才能達(dá)到控制要求。實(shí)踐證明，通過(guò)增加中間編程元件和輔助觸點(diǎn)，可以得到一個(gè)滿(mǎn)意的結(jié)果。

5.針對(duì)項(xiàng)目、檢查控制——檢查

小組成員針對(duì)“交通信號(hào)燈的PLC控制”系統(tǒng)進(jìn)行自查、互查、糾錯(cuò)、改進(jìn)和調(diào)試，在調(diào)試正常之后，利用MCGS組態(tài)軟件進(jìn)行仿真和監(jiān)控，交通信號(hào)燈的PLC控制仿真和監(jiān)控參考畫(huà)面如圖2所示。MCGS組態(tài)軟件具有功能強(qiáng)大、操作簡(jiǎn)單、易學(xué)易用等特點(diǎn)，普通工程技術(shù)人員經(jīng)過(guò)短時(shí)間的培訓(xùn)就能迅速掌握多數(shù)工程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)和運(yùn)行操作。同時(shí)使用MCGS組態(tài)軟件能夠避開(kāi)復(fù)雜的計(jì)算機(jī)軟、硬件問(wèn)題，集中精力去解決工程問(wèn)題本身，根據(jù)工程作業(yè)的需要和特點(diǎn)，組態(tài)配置出高性能、高可靠性和高度專(zhuān)業(yè)化的工業(yè)控制監(jiān)控系統(tǒng)。學(xué)生通過(guò)這種訓(xùn)練，畢業(yè)后很快就能適應(yīng)PLC的應(yīng)用、維護(hù)和程序設(shè)計(jì)等工作。

6.成果報(bào)告、評(píng)價(jià)反饋——評(píng)估

活動(dòng)小組成員從多方面對(duì)工作和學(xué)習(xí)的過(guò)程以及成果進(jìn)行評(píng)價(jià)，在肯定成績(jī)的基礎(chǔ)上，找出存在的不足和所造成不足的原因，并做出相應(yīng)的修正。通常評(píng)價(jià)有自評(píng)、互評(píng)和他評(píng)等方式，一般先進(jìn)行自評(píng)，在自評(píng)的基礎(chǔ)上，采取小組之間相互評(píng)價(jià)和指導(dǎo)教師點(diǎn)評(píng)相結(jié)合的方式，最后得出總體評(píng)價(jià)結(jié)果。

三、“PLC應(yīng)用技術(shù)”課程教學(xué)改革的效果

課程組全體教師通過(guò)三年多的教學(xué)實(shí)踐，深深地感到行動(dòng)導(dǎo)向的任務(wù)驅(qū)動(dòng)式教學(xué)模式對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生專(zhuān)業(yè)技能和綜合素質(zhì)十分有效，教學(xué)效果非常明顯，學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性大大提高，成績(jī)優(yōu)良率達(dá)到了90%以上。培養(yǎng)的學(xué)生參加湖南省電氣控制技術(shù)技能競(jìng)賽，取得了第一名和第二名的好成績(jī)，其中有兩名學(xué)生還獲得了可編程控制器系統(tǒng)設(shè)計(jì)師技師稱(chēng)號(hào)?？傊?，行動(dòng)導(dǎo)向的任務(wù)驅(qū)動(dòng)式教學(xué)模式在“PLC應(yīng)用技術(shù)”課程教學(xué)中的應(yīng)用，有利于電氣自動(dòng)化技術(shù)專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，有利于學(xué)生全面職業(yè)行為能力的提升，有利于高職教育改革向縱深發(fā)展。在此基礎(chǔ)上繼續(xù)加強(qiáng)教學(xué)的組織與管理，進(jìn)一步改善學(xué)院的教學(xué)設(shè)備和學(xué)習(xí)環(huán)境，如仿真實(shí)訓(xùn)場(chǎng)所、職教新干線PLC教學(xué)空間建設(shè)等，以滿(mǎn)足行動(dòng)導(dǎo)向教學(xué)的需要。

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[3]湯光華，等.對(duì)高職精品課程建設(shè)的探索[J].職教論壇，2010，（3）.

（責(zé)任編輯：宋秀麗）