項(xiàng)目教學(xué)法在PLC課程中的實(shí)踐

邵金均

(浙江師范大學(xué)職業(yè)技術(shù)教育學(xué)院，浙江金華321004)

一 項(xiàng)目教學(xué)法理論

項(xiàng)目教學(xué)法是指在教師的指導(dǎo)下，學(xué)生確定項(xiàng)目目標(biāo)，以小組的形式做出決策，圍繞既定目標(biāo)決定學(xué)習(xí)內(nèi)容和學(xué)習(xí)方式，自行計(jì)劃、實(shí)施和評(píng)價(jià)學(xué)習(xí)活動(dòng)的一種教學(xué)方式［1］。項(xiàng)目是以實(shí)踐活動(dòng)任務(wù)的形式出現(xiàn)，通過(guò)完成活動(dòng)任務(wù)，得到一個(gè)具體的、具有一定實(shí)際應(yīng)用價(jià)值的產(chǎn)品或服務(wù)。在項(xiàng)目教學(xué)中，以項(xiàng)目作為學(xué)生學(xué)習(xí)活動(dòng)的主線，學(xué)習(xí)成為一項(xiàng)人人參與的創(chuàng)造實(shí)踐活動(dòng)，學(xué)生在完成項(xiàng)目的過(guò)程中進(jìn)行學(xué)習(xí)和增長(zhǎng)經(jīng)驗(yàn)，注重的不是最終的結(jié)果，而是完成項(xiàng)目的過(guò)程［2］。項(xiàng)目教學(xué)法的應(yīng)用打破了傳統(tǒng)的“以課堂為中心、以教師為中心、以教材為中心”的教學(xué)模式，以項(xiàng)目為載體，學(xué)生的自主活動(dòng)為主線，在整個(gè)項(xiàng)目的進(jìn)行過(guò)程中，培養(yǎng)了學(xué)生的社會(huì)能力和個(gè)人能力的同時(shí)，也促進(jìn)了學(xué)生專業(yè)能力和方法能力的提高。

二 項(xiàng)目教學(xué)法在PLC課程中應(yīng)用的意義

PLC是實(shí)踐性、綜合性很強(qiáng)的課程，要求學(xué)生既要有理論知識(shí)，又要掌握實(shí)際操作技能。在課堂教學(xué)中，通常是單獨(dú)講授PLC的指令和編程方法，容易使學(xué)生感覺(jué)枯燥、不易理解。通過(guò)引入項(xiàng)目教學(xué)，將理論知識(shí)融入到項(xiàng)目的實(shí)施中，學(xué)生主動(dòng)去學(xué)習(xí)相關(guān)指令知識(shí)，同時(shí)也獲得了編程經(jīng)驗(yàn)的增長(zhǎng)。在項(xiàng)目實(shí)施前，教師進(jìn)行必要的課堂教學(xué)，學(xué)生掌握必要的基礎(chǔ)知識(shí)。在教師引導(dǎo)下，學(xué)生確立項(xiàng)目任務(wù)，在一定學(xué)時(shí)內(nèi)完成項(xiàng)目的實(shí)施，包括具體項(xiàng)目?jī)?nèi)容的設(shè)計(jì)、接線、編程、調(diào)試等多個(gè)步驟的實(shí)施。在完成項(xiàng)目后，學(xué)生展示項(xiàng)目成果，重新反思，并相互學(xué)習(xí)交流，提高經(jīng)驗(yàn)技巧，體驗(yàn)成功的喜悅。通過(guò)對(duì)項(xiàng)目活動(dòng)的評(píng)價(jià)，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，肯定成績(jī)，促進(jìn)學(xué)生總結(jié)成功經(jīng)驗(yàn)和失敗教訓(xùn)。在PLC課程中應(yīng)用項(xiàng)目教學(xué)法，使學(xué)生更好地理解和把握課程要求的知識(shí)和技能，有效地提高學(xué)生的專業(yè)能力、方法能力和社會(huì)能力，使專業(yè)訓(xùn)練更接近于崗位的要求。這個(gè)教學(xué)方法對(duì)于工科的教學(xué)確是行之有效的［3］。

三 項(xiàng)目教學(xué)法在PLC課程中的實(shí)施

(一)項(xiàng)目教學(xué)前準(zhǔn)備

在開(kāi)始項(xiàng)目教學(xué)之前，教師和學(xué)生都要做好項(xiàng)目教學(xué)活動(dòng)的充分準(zhǔn)備。教師要認(rèn)真研究教學(xué)要求、學(xué)校現(xiàn)有的教學(xué)條件、當(dāng)前學(xué)生的知識(shí)能力水平，提前做好組織準(zhǔn)備工作和材料準(zhǔn)備工作。尤其是第一次開(kāi)展項(xiàng)目教學(xué)活動(dòng)前，還需對(duì)學(xué)生進(jìn)行項(xiàng)目學(xué)習(xí)方法的指導(dǎo)，幫助學(xué)生完成項(xiàng)目學(xué)習(xí)中角色的轉(zhuǎn)變，使學(xué)生盡快理解項(xiàng)目教學(xué)活動(dòng)的內(nèi)容與過(guò)程。充分的教學(xué)前的準(zhǔn)備，為項(xiàng)目教學(xué)的順利開(kāi)展、實(shí)施完成與取得良好的教學(xué)效果提供了有力的幫助。

對(duì)于教師來(lái)說(shuō)，項(xiàng)目教學(xué)不可能完全取代教師的課堂理論授課式教學(xué)。教師應(yīng)根據(jù)教學(xué)目標(biāo)與內(nèi)容的不同、學(xué)生學(xué)習(xí)情況的不同、項(xiàng)目任務(wù)的不同，選擇不同的教學(xué)方式?？梢允窃陧?xiàng)目教學(xué)開(kāi)展前，也可以是在項(xiàng)目教學(xué)活動(dòng)中或項(xiàng)目教學(xué)活動(dòng)后穿插進(jìn)行專業(yè)知識(shí)的講授，以獲得更好的教學(xué)效果。這一點(diǎn)需要教師在項(xiàng)目教學(xué)開(kāi)展前做好預(yù)先準(zhǔn)備。

(二)項(xiàng)目的立項(xiàng)與計(jì)劃

項(xiàng)目的設(shè)計(jì)與選取應(yīng)符合以下特征:實(shí)踐性、啟發(fā)性、典型性、目的性［4］。項(xiàng)目教學(xué)所涉及的內(nèi)容，通常來(lái)自現(xiàn)實(shí)生活生產(chǎn)的實(shí)際或需要解決的某個(gè)問(wèn)題。項(xiàng)目教學(xué)中的項(xiàng)目要一定是經(jīng)過(guò)精心設(shè)計(jì)、整合、簡(jiǎn)化的項(xiàng)目。引進(jìn)真實(shí)項(xiàng)目，不主觀臆造脫離實(shí)際生產(chǎn)生活。選擇具有一定深度的問(wèn)題，能啟發(fā)思考，獲得良好的教學(xué)效果。同時(shí)，所選項(xiàng)目要能反映同類事物的一般特性，具有代表性。此外，項(xiàng)目教學(xué)中，項(xiàng)目選取要適應(yīng)教學(xué)的目的與要求，學(xué)生對(duì)問(wèn)題有深入理解，以更好地提高學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。

在PLC課程的項(xiàng)目教學(xué)實(shí)踐中，通過(guò)教師的引導(dǎo)，總結(jié)生產(chǎn)生活實(shí)際，學(xué)生可自行選擇的項(xiàng)目有:三相異步電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制、三相異步電動(dòng)機(jī)Y/△降壓起動(dòng)控制、霓虹燈控制、交通信號(hào)燈控制、小車運(yùn)動(dòng)自動(dòng)控制、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制、機(jī)械手運(yùn)動(dòng)控制、搖臂鉆床的PLC控制改造等等。教師根據(jù)項(xiàng)目復(fù)雜程度，結(jié)合學(xué)生現(xiàn)有水平，可選擇難度低、易實(shí)現(xiàn)的項(xiàng)目?jī)?yōu)先開(kāi)展。

好的計(jì)劃是成功的基礎(chǔ)，制定項(xiàng)目活動(dòng)計(jì)劃是非常有必要的。在選定項(xiàng)目后，學(xué)生對(duì)將要實(shí)施的項(xiàng)目進(jìn)行計(jì)劃。項(xiàng)目計(jì)劃的內(nèi)容包括:確定項(xiàng)目活動(dòng)的內(nèi)容、要達(dá)成的結(jié)果、實(shí)現(xiàn)步驟途徑、人員分組方式、場(chǎng)地要求、材料需求等等。

以交通信號(hào)燈控制設(shè)計(jì)為例來(lái)說(shuō)明。項(xiàng)目的作品是設(shè)計(jì)完成一個(gè)交通信號(hào)燈的PLC控制系統(tǒng)，結(jié)合實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有設(shè)備，學(xué)生擬用模擬交通信號(hào)燈的形式，在實(shí)驗(yàn)室完成項(xiàng)目。以4人為一小組單位，每小組推選一人作為組長(zhǎng)，分小組進(jìn)行項(xiàng)目實(shí)施。學(xué)生以小組為單位自行制定實(shí)施項(xiàng)目活動(dòng)的計(jì)劃、小組成員任務(wù)的分配、各項(xiàng)工作內(nèi)容的用時(shí)等，并制定成文。小組內(nèi)的任務(wù)分配，有助于更多的學(xué)生參與到項(xiàng)目的實(shí)施過(guò)程中，更有利于學(xué)生自主學(xué)習(xí)的開(kāi)展。學(xué)生在觀察了學(xué)校周邊的十字路口交通信號(hào)燈的工作后，討論確定該項(xiàng)目所要達(dá)成的結(jié)果，即交通信號(hào)燈控制的功能如表1所示。

表1 十字路口交通信號(hào)燈控制功能

(三)項(xiàng)目的實(shí)施

學(xué)生依據(jù)計(jì)劃，開(kāi)展項(xiàng)目，對(duì)自己的每一步學(xué)習(xí)進(jìn)展進(jìn)行檢查，有利于培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)自主性。在完成了項(xiàng)目計(jì)劃后，每個(gè)項(xiàng)目小組和各小組成員都開(kāi)始著手完成各自所承擔(dān)的任務(wù)，教師積極鼓勵(lì)和督促學(xué)生在小組內(nèi)進(jìn)行獨(dú)立工作。在此階段，需要完成設(shè)備選型、編制I/O分配表、繪制PLC外部接線圖、設(shè)計(jì)控制程序、程序調(diào)試等幾項(xiàng)內(nèi)容。學(xué)生按分工各自進(jìn)行相應(yīng)內(nèi)容的學(xué)習(xí)和準(zhǔn)備，比如:設(shè)備選型方法、PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟與方法、編程與仿真調(diào)試軟件的使用等。在教師的引導(dǎo)下，學(xué)生開(kāi)展項(xiàng)目的實(shí)施，主要步驟如下:

1.根據(jù)項(xiàng)目要求的不同，對(duì)控制功能進(jìn)行分析，確定PLC系統(tǒng)中需要用到的輸入輸出設(shè)備。依據(jù)輸入輸出點(diǎn)數(shù)、輸出設(shè)備形式，選擇確定PLC的型號(hào)。

2.編制PLC系統(tǒng)輸入輸出設(shè)備分配表。根據(jù)輸入輸出設(shè)備分配表，繪制PLC外部接線圖。在外部接線圖的繪制過(guò)程中，學(xué)生需要查閱相關(guān)PLC的使用手冊(cè)，來(lái)進(jìn)一步熟悉PLC，接線圖需要包含必要的電路保護(hù)。

3.PLC控制程序設(shè)計(jì)。在教師的引導(dǎo)下，學(xué)生利用編程軟件，編寫PLC控制程序。在程序設(shè)計(jì)過(guò)程中，教師僅僅做引導(dǎo)工作，不參與具體編程。教師引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)交通信號(hào)燈的工作過(guò)程，結(jié)合已有經(jīng)驗(yàn)，如:利用振蕩電路來(lái)實(shí)現(xiàn)燈光閃爍、利用定時(shí)器來(lái)實(shí)現(xiàn)燈光的延時(shí)切換，逐步分解控制過(guò)程，設(shè)計(jì)出對(duì)應(yīng)的PLC梯形圖。引導(dǎo)學(xué)生，也可以應(yīng)用SFC圖、步進(jìn)指令進(jìn)行編程，采用并行結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)兩個(gè)方向的交通信號(hào)燈的控制?？梢哉f(shuō)，這個(gè)環(huán)節(jié)是整個(gè)項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中的難點(diǎn)。如何做好引導(dǎo)學(xué)生完成程序的設(shè)計(jì)，又不過(guò)度指導(dǎo)，能起到培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考、解決問(wèn)題能力，提高學(xué)生創(chuàng)造性思維能力，這些都需要教師在教學(xué)前縝密思考安排，在教學(xué)中不斷實(shí)踐來(lái)提高。

4.程序調(diào)試。在完成PLC程序設(shè)計(jì)之后，需進(jìn)行程序調(diào)試，以確定結(jié)果是否正確，達(dá)到控制要求。調(diào)試分為仿真調(diào)試與現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試兩個(gè)階段。利用仿真調(diào)試軟件，在不具備實(shí)際的PLC時(shí)，也可以較好地完成程序的驗(yàn)證。以三菱FX系列PLC為例，利用仿真調(diào)試軟件GX Simulator 6，學(xué)生通過(guò)時(shí)序圖或軟件窗口監(jiān)視的方式進(jìn)行程序的驗(yàn)證與調(diào)試。仿真調(diào)試通過(guò)后，利用實(shí)驗(yàn)室設(shè)備，按外部接線圖進(jìn)行線路接線，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試。調(diào)試沒(méi)有成功的小組需要進(jìn)一步分析出現(xiàn)問(wèn)題的原因，進(jìn)行小組內(nèi)的討論，檢查、修改程序。整個(gè)程序調(diào)試過(guò)程中，以學(xué)生為主體，在出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)教師及時(shí)引導(dǎo)學(xué)生分析問(wèn)題，由學(xué)生自己去解決問(wèn)題。學(xué)生通過(guò)操作、觀察、感知，提高了觀察力和發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力;同時(shí)，也培養(yǎng)了學(xué)生認(rèn)真、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度。通過(guò)多次努力，最終學(xué)生通過(guò)程序調(diào)試，完成項(xiàng)目作品，體驗(yàn)到成功的喜悅與合作的快樂(lè)。

(四)項(xiàng)目成果的展示

在項(xiàng)目成果的展示中，學(xué)生根據(jù)項(xiàng)目作品要求而編寫的控制程序，有的使用了定時(shí)器，有的使用了計(jì)數(shù)器;有的用梯形圖經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法設(shè)計(jì)程序，有的用順序控制設(shè)計(jì)法以SFC圖形式完成等。通過(guò)展示環(huán)節(jié)，學(xué)生總結(jié)了自己的知識(shí)與能力增長(zhǎng)情況，分享了有價(jià)值的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，同時(shí)，體驗(yàn)了成功的喜悅。在展示過(guò)程中，教師適時(shí)加以提示，讓學(xué)生展開(kāi)討論，以修改完善作品設(shè)計(jì)，盡可能引發(fā)出新的創(chuàng)意。

(五)項(xiàng)目活動(dòng)的評(píng)價(jià)

在完成項(xiàng)目的實(shí)施后，學(xué)生對(duì)項(xiàng)目活動(dòng)進(jìn)行歸納和整理，形成項(xiàng)目活動(dòng)資料，包括項(xiàng)目計(jì)劃、外部接線圖、程序圖，還有必要的總結(jié)報(bào)告。之后，教師和學(xué)生進(jìn)入項(xiàng)目活動(dòng)的評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)，項(xiàng)目活動(dòng)的評(píng)價(jià)過(guò)程也是學(xué)生的一個(gè)學(xué)習(xí)再提高過(guò)程。對(duì)整個(gè)項(xiàng)目的評(píng)價(jià)包括兩個(gè)方面，一方面是對(duì)學(xué)生完成的項(xiàng)目作品進(jìn)行評(píng)價(jià)，另一方面是對(duì)學(xué)生完成項(xiàng)目作品的整個(gè)過(guò)程進(jìn)行評(píng)價(jià)。

評(píng)價(jià)活動(dòng)先在小組內(nèi)進(jìn)行，自我評(píng)價(jià)與他人評(píng)價(jià)相結(jié)合，評(píng)價(jià)本小組項(xiàng)目作品完成情況、組內(nèi)成員完成分配的任務(wù)情況、解決遇到的困難與問(wèn)題情況、小組合作表現(xiàn)等等。先由學(xué)生進(jìn)行自我評(píng)價(jià)，加深學(xué)生對(duì)項(xiàng)目的理解與認(rèn)識(shí)，同時(shí)，也有助于學(xué)生進(jìn)行自我反思，反思自身工作的優(yōu)缺點(diǎn)。項(xiàng)目小組成員對(duì)組內(nèi)其他成員進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí)，客觀公正地對(duì)他人給予評(píng)價(jià)，也獲得別人對(duì)他的客觀評(píng)價(jià)，從他人的角度來(lái)審視自己在項(xiàng)目工作中的表現(xiàn)與能力，認(rèn)識(shí)到自身工作在項(xiàng)目活動(dòng)中的重要性。組內(nèi)評(píng)價(jià)結(jié)束后，進(jìn)行小組間的相互評(píng)價(jià)，對(duì)其他小組項(xiàng)目作品進(jìn)行評(píng)價(jià)，達(dá)到取長(zhǎng)補(bǔ)短，互相促進(jìn)的作用。最后，教師對(duì)各項(xiàng)目小組完成的作品做出點(diǎn)評(píng)，指出作品的優(yōu)點(diǎn)與不足，可以改進(jìn)的方向。同時(shí)，也對(duì)組內(nèi)成員在整個(gè)活動(dòng)中的表現(xiàn)包括完成時(shí)間、進(jìn)度安排、合作態(tài)度等做出客觀的評(píng)價(jià)。在整個(gè)評(píng)價(jià)過(guò)程中，以自我評(píng)價(jià)與他人評(píng)價(jià)相結(jié)合，以注重形成性評(píng)價(jià)、輔以成果評(píng)價(jià)相結(jié)合的形式來(lái)完成整個(gè)項(xiàng)目教學(xué)活動(dòng)的評(píng)價(jià)。最后，由教師對(duì)整個(gè)項(xiàng)目教學(xué)進(jìn)行總結(jié)，一方面是肯定學(xué)生的成績(jī)，另一方面是對(duì)程序設(shè)計(jì)思路、設(shè)計(jì)方法，外部接線注意事項(xiàng)等共性問(wèn)題進(jìn)行分析，讓學(xué)生經(jīng)過(guò)自主學(xué)習(xí)后獲得對(duì)知識(shí)的系統(tǒng)性認(rèn)識(shí)［5］。

四 總結(jié)

通過(guò)項(xiàng)目教學(xué)的實(shí)施，學(xué)生與教師一起選擇、規(guī)劃并實(shí)施了具體項(xiàng)目，獲得有意義的項(xiàng)目成果，增強(qiáng)了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，加快了學(xué)生經(jīng)驗(yàn)的積累，學(xué)生獲得了更多的直接經(jīng)驗(yàn)。通過(guò)項(xiàng)目教學(xué)的開(kāi)展，為學(xué)生創(chuàng)造了自己確定目標(biāo)、自主學(xué)習(xí)、自我評(píng)價(jià)、互相協(xié)作工作的機(jī)會(huì)，兼顧了不同學(xué)生的個(gè)體化差異的學(xué)習(xí)需求，使每個(gè)學(xué)生都能獲得一定程度的提高。項(xiàng)目教學(xué)融合知識(shí)、素質(zhì)、能力教育于一體，綜合學(xué)生的知識(shí)學(xué)習(xí)、團(tuán)隊(duì)協(xié)作、創(chuàng)新能力等素質(zhì)的形成，提升了學(xué)生專業(yè)技能和綜合素質(zhì)。

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