高職PLC實(shí)訓(xùn)啟發(fā)式教學(xué)實(shí)踐與探討*

唐春霞 劉新鈺

（天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué) 天津 300222）

在科學(xué)技術(shù)迅速發(fā)展的今天，隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日益加劇，企業(yè)工業(yè)系統(tǒng)的自動(dòng)化程度日漸提高，對(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)應(yīng)用型人才的需求也愈來愈多，要求也越來越高。企業(yè)不但關(guān)注畢業(yè)生的文憑和各類資格證書，更看重他們的實(shí)操能力和適應(yīng)能力。高職院校作為向社會(huì)輸送應(yīng)用型人才的基地，學(xué)生在校的學(xué)習(xí)效果直接關(guān)系到其進(jìn)入社會(huì)后的就業(yè)與發(fā)展。如何通過在校的各種教學(xué)環(huán)節(jié)提高學(xué)生的專業(yè)能力，鍛煉學(xué)生實(shí)踐能力，促使其掌握更多的專業(yè)技能，實(shí)現(xiàn)從學(xué)校到企業(yè)的快速適應(yīng)與無縫對(duì)接，對(duì)于高職院校的實(shí)訓(xùn)教師來說是個(gè)現(xiàn)實(shí)的重要課題。

可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller，PLC）是結(jié)合傳統(tǒng)繼電器控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)為一體的通用自動(dòng)控制裝置。PLC技術(shù)被譽(yù)為現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化的三大支柱之一（其余為機(jī)器人、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和制造），在當(dāng)今各類工業(yè)企業(yè)的自控系統(tǒng)中應(yīng)用極為廣泛，是該專業(yè)學(xué)生進(jìn)入企業(yè)后必須接觸和掌握的核心技術(shù)之一。高職院校中PLC實(shí)訓(xùn)是自動(dòng)化專業(yè)學(xué)生的核心實(shí)訓(xùn)課程之一，其專業(yè)價(jià)值對(duì)學(xué)生就業(yè)有著舉足輕重的作用。筆者根據(jù)自己多年的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合啟發(fā)式教學(xué)思想對(duì)PLC實(shí)訓(xùn)課程的教學(xué)活動(dòng)進(jìn)行了初步探討。

PLC實(shí)訓(xùn)課程教學(xué)

內(nèi)容的特點(diǎn)及存在的問題

（一）PLC實(shí)訓(xùn)課程教學(xué)內(nèi)容的特點(diǎn)

教學(xué)內(nèi)容更新速度快 目前，工業(yè)系統(tǒng)中應(yīng)用的PLC品牌較多，如西門子、松下、歐姆龍、三菱等，不同廠家的產(chǎn)品各具特色。由于技術(shù)更新較快，PLC產(chǎn)品的功能不斷豐富和增強(qiáng)，教師授課必須不斷補(bǔ)充新的知識(shí)和內(nèi)容，同時(shí)還要涉及不同品牌和型號(hào)的產(chǎn)品，拓寬學(xué)生的知識(shí)面，提高其進(jìn)入企業(yè)后的適應(yīng)性。

教學(xué)內(nèi)容多 PLC實(shí)訓(xùn)課程涉及的主要內(nèi)容包括PLC結(jié)構(gòu)、功能、特點(diǎn)、分類、基本原理、系統(tǒng)配置、指令系統(tǒng)、軟件編程功能及應(yīng)用、硬件和軟件調(diào)試、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)等，內(nèi)容較多。

教學(xué)內(nèi)容應(yīng)盡量接近現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際 PLC實(shí)訓(xùn)課程的目的就是使學(xué)生掌握目前企業(yè)所用的主流PLC設(shè)備。教師講授要盡可能貼近實(shí)際，讓學(xué)生盡可能模擬現(xiàn)場(chǎng)、了解現(xiàn)場(chǎng)可能發(fā)生的情況，提高解決現(xiàn)實(shí)問題的能力。這樣，不但能在具體的實(shí)際環(huán)境中夯實(shí)其所學(xué)的理論知識(shí)，而且更能增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)踐技能和創(chuàng)新思維能力，提高學(xué)生質(zhì)疑、答疑的能力。

（二）PLC實(shí)訓(xùn)課程教學(xué)存在的問題

學(xué)生的理解程度不夠 學(xué)習(xí)PLC的目的是解決工業(yè)控制過程中的各種實(shí)際問題，實(shí)現(xiàn)學(xué)以致用。PLC品牌較多且各有不同的編程指令，如何快速學(xué)習(xí)和掌握PLC課程內(nèi)容？筆者認(rèn)為學(xué)習(xí)的重點(diǎn)應(yīng)該是 “勤學(xué)善思——在思考中理解，在理解后貫通”。例如，PLC串行工作方式（step by step）是 PLC實(shí)訓(xùn)教學(xué)中最基礎(chǔ)的一個(gè)問題，理論測(cè)試很容易過關(guān)，可在實(shí)際編程過程中由其引起的錯(cuò)誤層出不窮，說明學(xué)生對(duì)PLC運(yùn)行方式往往只是機(jī)械記憶，并沒有真正理解。

學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性不夠 教師在實(shí)訓(xùn)教學(xué)中起主導(dǎo)作用，通常是教師先講解PLC指令，然后依照例題演示編程，再由學(xué)生練習(xí)。在練習(xí)過程中，教師對(duì)出現(xiàn)的問題進(jìn)行檢查、糾正，學(xué)生在實(shí)訓(xùn)中不需要進(jìn)行深入的思考，從中獲得知識(shí)和訓(xùn)練都是被動(dòng)接受而非主動(dòng)分析思考。由此導(dǎo)致學(xué)生在實(shí)訓(xùn)課中積極性不高，參與性不強(qiáng)，興趣較差。

學(xué)生動(dòng)手機(jī)會(huì)不足 由于場(chǎng)地、設(shè)備、課時(shí)及指導(dǎo)教師人數(shù)等條件的限制，實(shí)訓(xùn)小組人數(shù)偏多。一般是積極主動(dòng)的學(xué)生得到操作的機(jī)會(huì)多，而有惰性或者動(dòng)手能力較弱的學(xué)生則很少有機(jī)會(huì)鍛煉，學(xué)生動(dòng)手能力的培養(yǎng)得不到保證。

對(duì)啟發(fā)式教學(xué)的認(rèn)識(shí)

啟發(fā)式教學(xué)思想的內(nèi)涵 子曰：“不憤不啟，不悱不發(fā)”。朱熹對(duì)此解釋說：“‘憤’者，心求通而未得之意；‘悱’者，口欲言而未能之貌?！眴l(fā)式教學(xué)不僅是我國(guó)古代教育思想的瑰寶，也是現(xiàn)代教育學(xué)界恒久不變的話題。筆者認(rèn)為，啟發(fā)式教學(xué)的理念與現(xiàn)代教學(xué)改革的主旨不謀而合，尤其對(duì)于應(yīng)用型人才的培養(yǎng)具有重要意義。啟發(fā)式教學(xué)不是一種單純的教學(xué)方法而是一種教學(xué)思想，是從學(xué)生的需要出發(fā)，處理好教與學(xué)之間的關(guān)系，使學(xué)生成為學(xué)習(xí)的主體，教師起到指導(dǎo)與推動(dòng)的作用，變教師的單純傳授為教師與學(xué)生之間的互動(dòng)。

啟發(fā)式教學(xué)思想貫徹思路 啟發(fā)式教學(xué)作為一種先進(jìn)的教學(xué)思想并不存在固定的模式，而是通過實(shí)踐和交流發(fā)掘出適合本課程及學(xué)生特點(diǎn)的具體方法，并在教學(xué)中圍繞這個(gè)理念不斷完善，達(dá)到吸引學(xué)生主動(dòng)來學(xué)、指導(dǎo)學(xué)生怎樣去學(xué)、培養(yǎng)學(xué)生學(xué)以致用的目的。

啟發(fā)式教學(xué)思想在PLC實(shí)訓(xùn)課程中的實(shí)踐

高職院校的學(xué)生和當(dāng)今所有大學(xué)生一樣，具有明顯的時(shí)代特征，獨(dú)生子女占多數(shù)，其認(rèn)知水平已趨于成熟，自我意識(shí)較強(qiáng)。作為教師，必須根據(jù)學(xué)生的年齡、心理等特點(diǎn)，從培養(yǎng)興趣入手，激發(fā)其學(xué)習(xí)的動(dòng)機(jī)，使其對(duì)學(xué)習(xí)的愿望從潛在的需要變?yōu)榛顒?dòng)狀態(tài)，形成學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性。

針對(duì)PLC實(shí)訓(xùn)教學(xué)中存在的問題，我校結(jié)合啟發(fā)式教學(xué)的內(nèi)涵，實(shí)施如下：

從熟悉問題入手，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣 學(xué)生初學(xué)PLC編程都有一種陌生感和好奇感，讓其順利進(jìn)入PLC編程思維狀態(tài)，對(duì)于其學(xué)習(xí)PLC編程興趣的培養(yǎng)將起到很大的作用。筆者曾借助繼電控制回路知識(shí)引入PLC編程，借以引起學(xué)生對(duì)PLC編程的興趣。機(jī)電專業(yè)的學(xué)生對(duì)傳統(tǒng)的“啟-保-?！崩^電控制電路非常熟悉，PLC最初的應(yīng)用也是起源于原有的繼電器控制系統(tǒng)。對(duì)于初次接觸PLC的學(xué)生來說，使用繼電轉(zhuǎn)換法轉(zhuǎn)換更易于理解和接受PLC開關(guān)量控制邏輯指令。以圖1為例，把典型的“啟-保-?！崩^電控制電路（右側(cè)框內(nèi)部分）轉(zhuǎn)換為PLC梯形圖。圖1中繼電控制回路中常閉觸點(diǎn)FR、SB2，常開觸點(diǎn)SB1、KM，繼電器線圈KM與圖2梯形圖中常閉節(jié)點(diǎn)I0.2、I0.1，常開節(jié)點(diǎn)I0.0、Q0.0，輸出繼電器Q0.0一一對(duì)應(yīng)。學(xué)生通過簡(jiǎn)單的一一對(duì)應(yīng)梯形圖轉(zhuǎn)換即可實(shí)現(xiàn) “起－保－?！笨刂?。運(yùn)行并監(jiān)控程序，當(dāng)按下啟動(dòng)按鈕SB1時(shí)，運(yùn)行指令Q0.0輸出并保持。這樣讓學(xué)生在初次體驗(yàn)PLC編程時(shí)就會(huì)產(chǎn)生興奮感和成就感，從而激發(fā)其進(jìn)一步學(xué)習(xí)的興趣。

圖1 典型“啟－保－停”繼電控制電路圖

圖2 “啟－保－?！笨刂瞥绦驁D

創(chuàng)設(shè)問題情境，激發(fā)學(xué)生積極思維 所謂問題情境，就是具有一定難度、需要學(xué)生努力克服，而又是力所能及的學(xué)習(xí)情境。要求問題既要有難度，同時(shí)讓學(xué)生感到熟悉，但又不能單純按照自己已有知識(shí)和方法去解決。這就激起了學(xué)生思維的積極性和求知的欲望，使其進(jìn)入“心求通而未通，口欲言而未能”的境界。在講授PLC工作原理內(nèi)容時(shí)，筆者采用了啟發(fā)式教學(xué)方法，PLC串行工作方式通常在PLC教材上都有詳盡的流程圖和文字描述，授課教師一般也會(huì)重點(diǎn)講解，但學(xué)生對(duì)此還是不容易理解，這部分內(nèi)容是教學(xué)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。在教學(xué)過程中，筆者首先給出點(diǎn)動(dòng)+連續(xù)的典型繼電控制電路圖（見圖3），學(xué)生根據(jù)繼電轉(zhuǎn)換法很快轉(zhuǎn)換出PLC梯形圖（見圖4，圖4中梯形圖程序與圖3繼電控制電路中觸點(diǎn) FR、SB3、SB1、SB2 及接觸器線圈KM一一對(duì)應(yīng)）。梯形圖程序看起來好像沒有錯(cuò)，但是程序運(yùn)行時(shí)發(fā)現(xiàn)，繼電控制電路在轉(zhuǎn)換成梯形圖后無法實(shí)現(xiàn)點(diǎn)動(dòng)控制。按下SB1輸出繼電器KM （Q0.0）輸出，松開SB1輸出繼電器KM仍然報(bào)出輸出。原因何在？學(xué)生立即對(duì)此產(chǎn)生疑問，產(chǎn)生了強(qiáng)烈的求知欲。當(dāng)學(xué)生針對(duì)這個(gè)問題爭(zhēng)論不休、百思不得其解的時(shí)候，教師引入PLC“串行”工作原理與繼電控制電路“并行”工作原理的區(qū)別，并結(jié)合四個(gè)階段分析程序執(zhí)行的過程：（1）SB1 閉合前；（2）SB1 閉合的第一個(gè)掃描周期；（3）SB1閉合第一個(gè)掃描周期之后，SB1斷開之前的后續(xù)掃描周期；（4）SB1斷開的第一個(gè)掃描周期，幫助學(xué)生理解這個(gè)問題。如此，學(xué)生在產(chǎn)生好奇并提出質(zhì)疑后，通過教師結(jié)合實(shí)例的講解，就很容易理解和掌握PLC的串行工作原理了，在好奇心的驅(qū)使下，學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的積極性就明顯提高了。

從內(nèi)部動(dòng)機(jī)入手，培養(yǎng)學(xué)習(xí)興趣，指導(dǎo)學(xué)習(xí)方向 學(xué)生的學(xué)習(xí)行為既可源于內(nèi)部動(dòng)機(jī)、也可源于外部動(dòng)機(jī)。所謂內(nèi)部動(dòng)機(jī)就是學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)過程本身感興趣，學(xué)習(xí)內(nèi)容本身具有足夠的內(nèi)在誘因價(jià)值，通過內(nèi)在的動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)學(xué)習(xí)。內(nèi)部動(dòng)機(jī)可以驅(qū)動(dòng)學(xué)生保持長(zhǎng)期的學(xué)習(xí)興趣和欲望，動(dòng)力更為長(zhǎng)期和充足。而外部動(dòng)機(jī)是出于對(duì)學(xué)習(xí)結(jié)果感興趣，為學(xué)習(xí)以外的東西比如成績(jī)、表?yè)P(yáng)、獎(jiǎng)勵(lì)等所吸引，外部動(dòng)機(jī)的持久性較差，學(xué)習(xí)缺乏獨(dú)立性和自覺性，這種學(xué)習(xí)很難發(fā)生遷移，也不能使學(xué)生終生受益。所以，教師主要還要從內(nèi)部動(dòng)機(jī)入手，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。實(shí)訓(xùn)教師可以帶領(lǐng)學(xué)生到企業(yè)參觀實(shí)際的自動(dòng)控制系統(tǒng)。通過現(xiàn)場(chǎng)觀摩，觀察工作環(huán)境和工作要求，了解設(shè)備的動(dòng)作原理和控制思路，甚至可以通過學(xué)生親自調(diào)整參數(shù)、操作設(shè)備來讓其感受設(shè)備運(yùn)行的狀態(tài)，了解設(shè)備產(chǎn)生故障的原因和處理辦法，從而使學(xué)生切身體驗(yàn)將來的工作性質(zhì)，了解到自己未來工作的內(nèi)容，激發(fā)其學(xué)好這門課的內(nèi)在動(dòng)機(jī)和興趣。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的運(yùn)行要求、故障原因等指導(dǎo)學(xué)生如何查找故障、處理問題，如何在編程和參數(shù)設(shè)置中進(jìn)行修正，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的正常運(yùn)行，達(dá)到活學(xué)活用的目的，同時(shí)，借以指導(dǎo)學(xué)生的學(xué)習(xí)方向。

圖3 典型“點(diǎn)動(dòng)＋連續(xù)”的繼電控制電路圖

圖4 “點(diǎn)動(dòng)、連續(xù)控制”繼電轉(zhuǎn)換法轉(zhuǎn)換程序圖

增加學(xué)生動(dòng)手、動(dòng)腦機(jī)會(huì)，充分培養(yǎng)其創(chuàng)新思維能力 通過這種啟發(fā)式教學(xué)的模式，學(xué)生在PLC實(shí)訓(xùn)課程中學(xué)習(xí)積極性大大提高，還對(duì)課堂上沒有解決的問題意猶未盡，很多學(xué)生建議學(xué)校提供更多的實(shí)訓(xùn)機(jī)會(huì)。經(jīng)過反復(fù)的實(shí)踐探索，我們確定課堂實(shí)訓(xùn)小組為兩人一組，給學(xué)生提供更多的操作機(jī)會(huì)。另外，我們還將實(shí)訓(xùn)室全天開放，在課余時(shí)間給學(xué)生提供更多的訓(xùn)練機(jī)會(huì)。同時(shí)，我們要求學(xué)生每次實(shí)訓(xùn)課前針對(duì)上一堂課的內(nèi)容出一道練習(xí)題，同組的兩個(gè)學(xué)生交換題目來練習(xí)。這樣，一名學(xué)生在思考編程的同時(shí)另一名學(xué)生驗(yàn)證自己的思路，使每個(gè)學(xué)生都能真正參與到實(shí)訓(xùn)中來，在實(shí)踐中學(xué)習(xí)與提高，創(chuàng)新解決問題的思路。

綜上所述，PLC實(shí)訓(xùn)中利用啟發(fā)式教學(xué)，可結(jié)合學(xué)生的心理特點(diǎn)和職業(yè)教育的特點(diǎn)，充分提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性，有意識(shí)地挖掘?qū)W生的潛能和聰明才智，夯實(shí)基礎(chǔ)知識(shí)，提高學(xué)生PLC的實(shí)際應(yīng)用能力，促進(jìn)學(xué)生真正理解和掌握PLC技術(shù)。

同時(shí)，作為一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，PLC教學(xué)中的問題還會(huì)層出不窮，需要不斷總結(jié)、改進(jìn)和提高，從培養(yǎng)學(xué)習(xí)興趣著手，以適應(yīng)實(shí)際需要為教學(xué)目標(biāo)，全面提高教學(xué)水平，開闊學(xué)生視野，鍛煉和提高其實(shí)操技能，培養(yǎng)合格的應(yīng)用型人才。

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