基于項(xiàng)目化的PLC課程教學(xué)模式改革的探索

摘要：PLC課程內(nèi)容實(shí)踐性強(qiáng)，常用課堂教學(xué)方法，教學(xué)內(nèi)容缺乏具體的載體，故本文以 PLC 課程教學(xué)模式改革為切入點(diǎn)，提出“以項(xiàng)目為載體”的課程教學(xué)模式。通過(guò)項(xiàng)目，讓學(xué)生能夠體驗(yàn)到 PLC 系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)過(guò)程，激發(fā)學(xué)生的求知欲；調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。通過(guò)在PLC課程中應(yīng)用項(xiàng)目教學(xué)法，能有效地在提升學(xué)生動(dòng)手能力和解決實(shí)際問(wèn)題能力的同時(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。從而能夠加快實(shí)用型人才培養(yǎng)的步伐。

關(guān)鍵詞：PLC 項(xiàng)目教學(xué)法 模式改革

0 引言

可編程邏輯控制器（PLC）是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算的電子系統(tǒng)[1]。其以微處理器技術(shù)為基礎(chǔ)，通過(guò)軟件來(lái)改變控制過(guò)程，而且具有體積小、重量輕、編程簡(jiǎn)單、可靠性強(qiáng)、通用性強(qiáng)、控制程序可變、使用維護(hù)方便、適應(yīng)面廣、減少控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及施工的工作量、功耗低、抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)，目前已廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制的各個(gè)領(lǐng)域，成為現(xiàn)代工業(yè)控制的三大支柱之一[2]。為了適應(yīng)PLC日益廣泛應(yīng)用的趨勢(shì)，PLC已成為工科類專業(yè)一門重要的綜合性很強(qiáng)的專業(yè)課程[3]。

但在教學(xué)上大多仍采用傳統(tǒng)的課堂教學(xué)模式，缺少對(duì)學(xué)生能力的培養(yǎng)和技能的訓(xùn)練，無(wú)法提升學(xué)生就業(yè)能力的現(xiàn)狀[4]。針對(duì)在PLC課程教學(xué)中存在的問(wèn)題，作者認(rèn)為應(yīng)在PLC課程教學(xué)中采用項(xiàng)目化教學(xué)法。

1 PLC 教學(xué)中存在的問(wèn)題及課程改革思路

目前，以PLC為核心的控制系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制中。但長(zhǎng)期以來(lái)，PLC的發(fā)展受中央處理單元（CPU）的執(zhí)行速度、存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)容量、輸入/輸出（I/O）點(diǎn)的擴(kuò)展、高級(jí)語(yǔ)言的應(yīng)用等因素的制約。IT技術(shù)的發(fā)展，使得影響PLC發(fā)展的相關(guān)問(wèn)題得到輕松解決。同時(shí)，PLC 的硬件性能得到了極大提升。然而，不斷發(fā)展的PLC 技術(shù)及新技術(shù)的出現(xiàn)與應(yīng)用，必然會(huì)對(duì)PLC人才培養(yǎng)規(guī)格方面提出新的要求。再者，指令多、實(shí)踐性強(qiáng)是PLC課程的兩大主要特點(diǎn)，使得當(dāng)前PLC 教學(xué)中存在的問(wèn)題凸顯[5]：一是指令多。程序是由指令構(gòu)成的，是實(shí)現(xiàn)PLC自動(dòng)控制的必要條件。單純的機(jī)械記憶容易混淆指令，從而使得程序不能正常運(yùn)行；二是實(shí)踐性強(qiáng)。實(shí)踐課程以驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)為主，學(xué)生綜合項(xiàng)目的實(shí)踐能力難以培養(yǎng)；三是實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)不足。很多高校的實(shí)驗(yàn)設(shè)備限制了綜合性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的開(kāi)展，導(dǎo)致理論與實(shí)踐的脫節(jié)現(xiàn)象。

針對(duì)以上教學(xué)過(guò)程中存在的問(wèn)題，按照人才培養(yǎng)方案中所提出的實(shí)踐創(chuàng)新型人才培養(yǎng)計(jì)劃，引入“項(xiàng)目教學(xué)法”改革方案。項(xiàng)目教學(xué)法可以概括為：學(xué)生全部或部分獨(dú)立組織、安排學(xué)習(xí)行為。學(xué)生在教師的指導(dǎo)下親自處理一個(gè)項(xiàng)目的全過(guò)程。項(xiàng)目所涉及的信息收集，方案設(shè)計(jì)，項(xiàng)目實(shí)施及最終評(píng)價(jià)，都由學(xué)生自己負(fù)責(zé)，學(xué)生通過(guò)該項(xiàng)目的進(jìn)行，了解并把握整個(gè)過(guò)程及每一個(gè)環(huán)節(jié)中的基本要求。在這一過(guò)程中，學(xué)生不僅學(xué)習(xí)掌握了教學(xué)計(jì)劃內(nèi)的教學(xué)內(nèi)容，而且解決了在處理項(xiàng)目中遇到的困難，學(xué)習(xí)能力得到了提高，增強(qiáng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，自然能調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)的積極性。因此“項(xiàng)目教學(xué)法”是一種典型的以學(xué)生為中心的教學(xué)方法。其目的是在具體化的實(shí)踐教學(xué)中，把生產(chǎn)實(shí)踐與理論學(xué)習(xí)有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，使學(xué)生在掌握理論知識(shí)的同時(shí)，提高自身的實(shí)踐動(dòng)手能力。

2 以項(xiàng)目為載體的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)

在PLC 課程中采用項(xiàng)目教學(xué)法，應(yīng)具備專業(yè)技術(shù)水平較高的教師團(tuán)隊(duì)和豐富的教學(xué)實(shí)踐設(shè)施兩大條件。為了能夠把工業(yè)場(chǎng)景盡可能多的引入實(shí)際教學(xué)，教師應(yīng)具備多學(xué)科知識(shí)和較強(qiáng)的操作能力。這樣才可在硬件條件較強(qiáng)的前提下，結(jié)合生產(chǎn)控制元素，更好地進(jìn)行項(xiàng)目教學(xué)法，讓專業(yè)課程教學(xué)更貼近生產(chǎn)實(shí)際。

由多年P(guān)LC課程教學(xué)經(jīng)驗(yàn)可知，學(xué)生在課堂上所獲得的知識(shí)是膚淺的，應(yīng)該在實(shí)踐中通過(guò)意義構(gòu)建的方式，真正意義上獲得知識(shí)。故要學(xué)會(huì)基于PLC的系統(tǒng)開(kāi)發(fā)，必須讓學(xué)生參與到真實(shí)的項(xiàng)目中，在項(xiàng)目的驅(qū)動(dòng)下，積極有針對(duì)性地學(xué)習(xí)。在實(shí)踐教學(xué)過(guò)程中，除了所設(shè)置的項(xiàng)目?jī)?nèi)容要與課程教學(xué)內(nèi)容緊密結(jié)合外，還要有一定的創(chuàng)新空間，既能讓學(xué)生充分運(yùn)用學(xué)過(guò)的知識(shí)，又可以拓展知識(shí)。以基于時(shí)間繼電器的三相電機(jī)控制電路為例，如圖1所示。

由課堂教學(xué)內(nèi)容，可以分析圖1控制系統(tǒng)的工作過(guò)程[2]：從主回路看，當(dāng)接觸器KM1、KM2主觸頭閉合，KM3主觸頭斷開(kāi)時(shí)，電動(dòng)機(jī)三相定子繞組作Y連接；而當(dāng)接觸器KM1和KM3主觸頭閉合，KM2主觸頭斷開(kāi)時(shí)，電動(dòng)機(jī)三相定子繞組作△連接。因此，所設(shè)計(jì)的控制線路若能先使KM1和KM2得電閉合，后經(jīng)一定時(shí)間的延時(shí)，使KM2失電斷開(kāi)，而后使KM3得電閉合，則電動(dòng)機(jī)就能實(shí)現(xiàn)降壓起動(dòng)后自動(dòng)轉(zhuǎn)換到正常工作運(yùn)轉(zhuǎn)。

但在項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中，首先要通過(guò)分組的形式保證每個(gè)學(xué)生都能得到訓(xùn)練。然后根據(jù)線路圖正確接線，編制相應(yīng)的程序，進(jìn)而記錄觀察的結(jié)果以便后續(xù)分析。重要的是分析現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果與理論分析結(jié)果是否一致。從而，加深對(duì)課堂內(nèi)容的理解。除此以外，還能在現(xiàn)有知識(shí)的基礎(chǔ)上，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，進(jìn)一步拓展知識(shí)。比如針對(duì)圖1，可以設(shè)置如下問(wèn)題，讓學(xué)生通過(guò)思考與現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，得到其結(jié)論。

①如果要用一只斷電延時(shí)式時(shí)間繼電器來(lái)設(shè)計(jì)異步電動(dòng)機(jī)的Y-△降壓起動(dòng)控制線路，試問(wèn)三個(gè)接觸器的動(dòng)作次序應(yīng)作如何改動(dòng)，控制回路又應(yīng)如何設(shè)計(jì)？

②控制回路中的一對(duì)互鎖觸頭有何作用？若取消這對(duì)觸頭對(duì)Y-△降壓換接起動(dòng)有何影響，可能會(huì)出現(xiàn)什么后果？

③三相異步電動(dòng)機(jī)控制電路要Y-△降壓起動(dòng)并且是要能耗制動(dòng)，其原理圖應(yīng)該怎樣調(diào)整？并通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證原理圖調(diào)整的正確與否。

通過(guò)上述項(xiàng)目及拓展知識(shí)的設(shè)置，加深理解了PLC 課程中繼電器控制與 PLC 控制的差異，為電機(jī)的啟動(dòng)控制方式提供了編程思路，同時(shí)任務(wù)環(huán)環(huán)相扣，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，也為學(xué)生的發(fā)揮提供了空間。

3 總結(jié)

在 PLC 課程的教學(xué)模式改革中，深入分析了課程的特點(diǎn)，引入了項(xiàng)目教學(xué)法，實(shí)踐證明PLC課程采用項(xiàng)目教學(xué)法調(diào)動(dòng)了學(xué)生的積極性，提高了教學(xué)質(zhì)量。但是在實(shí)施過(guò)程中也遇到了一些問(wèn)題，如：基礎(chǔ)知識(shí)和硬件的準(zhǔn)備并不適用項(xiàng)目教學(xué)法；保證必要的授課學(xué)時(shí)，以便成功完成某個(gè)項(xiàng)目，進(jìn)而提高學(xué)生的興趣與信心；專業(yè)技術(shù)水平較高的教師團(tuán)隊(duì)需進(jìn)一步完善才能更好發(fā)揮項(xiàng)目教學(xué)法的優(yōu)點(diǎn)；學(xué)生積極性有待進(jìn)一步提高，避免個(gè)別學(xué)生偷懶的現(xiàn)象等。這都需要我們?cè)谝院蟮慕虒W(xué)過(guò)程中不斷摸索和改進(jìn)，力爭(zhēng)達(dá)到更好的教學(xué)效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]何瑞，劉金浦.現(xiàn)代信息技術(shù)在PLC教學(xué)中的應(yīng)用[J].中國(guó)現(xiàn)代教育裝備，2009（6）：12-14.

[2]何文雪，劉華波，吳賀榮.PLC編程與應(yīng)用[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010.

[3]翁國(guó)慶，張有兵.電氣控制及PLC技術(shù)課程實(shí)踐教學(xué)的改革與優(yōu)化[J].中國(guó)電力教育，2010（6）：143-145.

[4]王燕芳.PLC原理及應(yīng)用課程教學(xué)模式的探討[J].中國(guó)電力教育，2011（10）：85-86.

[5]張麗娜，劉美玲.基于案例和項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的PLC課程教學(xué)模

式改革的探索[J].內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（社會(huì)科學(xué)版），2013，2（15）：64-66.

作者簡(jiǎn)介：

翟力欣（1979-），女，河北石家莊人，金陵科技學(xué)院智能科學(xué)與控制工程學(xué)院講師，研究方向：機(jī)電一體化。