技工學校PLC課程教學改革的研究與探討

郭澤賢

摘 要：技工學校PLC課程教學以培養(yǎng)技術應用型人才為主要目標，即培養(yǎng)企業(yè)需要的、能適應現(xiàn)代社會崗位的、具有較強實踐能力和應用能力的專門人才。該課程教學內(nèi)容要密切關注PLC發(fā)展的動向，同時要圍繞企業(yè)需求，采用一體化教學模式，不斷創(chuàng)新，來完善PLC課程教學。筆者根據(jù)幾年來對本課程教學的實踐與探索，提出了PLC課程的教學方法、教學內(nèi)容及實驗實訓的一些改革見解以供廣大同仁參考。

關鍵詞：PLC課程 一體化教學 教學模式 實驗實訓

可編程控制器（以下簡稱PLC）是在繼電順序控制基礎上發(fā)展起來的，以微處理器為核心的工業(yè)自動控制裝置。工業(yè)自動化的不斷發(fā)展極大地推動了PLC的發(fā)展，其功能越來越強大，應用范圍廣泛，目前正朝著智能化、網(wǎng)絡化方向發(fā)展。PLC及其應用已成為技工學校一門重要的專業(yè)課程。筆者根據(jù)多年來企業(yè)PLC設計管理及本課程教學的實踐與探索，談談對PLC課程教學的一些見解。

一、PLC教學方法：實行一體化教學模式

PLC原理及其應用課程是機電技術應用專業(yè)一門綜合性很強的重要專業(yè)課程。其應用性和實踐性要求很高，由于新知識不斷增加，教學課時相對減少，傳統(tǒng)的教學方法已難以適應新形勢的需要。所以，需要對課程體系和教學方法進行改革，實行一體化教學模式，讓理論和實踐有機結合，即“實踐—理論—再實踐”的一體化教學模式，將理論教學、實物直觀教學、多媒體教學相結合。

1.傳統(tǒng)教學法的缺陷

（1）專業(yè)課程設置整合不同步。PLC原理及其應用課程涉及的選修課程主要有數(shù)字邏輯、電子技術、微機原理、低壓電器、電氣控制、計算機應用基礎等，涉及的內(nèi)容還有對機、電、液壓、氣動、儀器儀表的掌握理解等。但由于各種原因，因專業(yè)不同導致課程開設時間先后不同和教學內(nèi)容取舍不同，不可能在學習該課程前開設上述全部課程，同時因技工學校招生原因，學生的學習基礎較差，學習的主動性不高，致使本課程教學難度較大。進入實驗實訓教學階段后，學生雖較感興趣，但專業(yè)技術理論知識已遺忘甚多，往往限于模仿性的操作訓練，而無法觸類旁通形成系統(tǒng)技能。

（2）理論教學與實驗實訓教學相互脫節(jié)。傳統(tǒng)的教學法把PLC課程分為理論教學和實驗實訓教學兩部分。理論教學和實驗實訓教學分離，理論教師和實習指導教師各負其責，在教學目標、教學內(nèi)容和教學方法等方面難以形成有機結合。且教學方法單一，教學內(nèi)容過于理論化，往往采取“注入式”和“滿堂灌”的教學方式。實驗實訓教學往往是“簡單驗證式”或“機械重復式”，學生在實驗時只需要進行程序輸入、線路連接等簡單操作即可順利完成。理論教學與實驗實訓教學脫節(jié)，教材之間的內(nèi)在聯(lián)系得不到協(xié)調(diào)，教學內(nèi)容不能合理統(tǒng)籌。

2.采用一體化教學的特點

（1）教師一體化。專業(yè)理論課教師與實驗實訓指導課教師構成一體，有利于造就一支既能講授專業(yè)理論，又能指導學生實習的“雙師”型教師隊伍。

（2）教材一體化。理論課教材與實習課教材構成一體，打破傳統(tǒng)的學科體系和教學模式，更好地將理論教學與實習教學融為一體。根據(jù)職業(yè)教育培養(yǎng)目標來重新整合教學資源，突出能力本位的特點，從以教材為中心向以教學大綱和培養(yǎng)目標為中心轉變。提高學生的綜合應用能力，使學生能學以致用。

（3）教室一體化。理論課教室、實習車間、實訓基地構成一體，從以課堂為中心向以實驗室、實習車間、實訓基地為中心轉變，體現(xiàn)校企合作的人才培養(yǎng)模式，工學結合的辦學體制。

（4）學習主客體一體化。培養(yǎng)學生對PLC課程的興趣，激發(fā)學生的熱情，實現(xiàn)教育客體主體化和學習主體客體化，教、學、做融為一體。

實行一體化教學模式能較好地解決理論教學與實習教學的脫節(jié)問題，減少理論課之間及理論課與實習課之間知識的重復，更好地培養(yǎng)學生對PLC課程的興趣，激發(fā)學生的熱情，有助于教學質(zhì)量的提高和高素質(zhì)人才的培養(yǎng)。

為此，技工學校的老師要根據(jù)本課程的特點，采取不同的教學方法，努力做到因材施教，讓學生參與一些有趣的課題項目，培養(yǎng)學生對PLC課程的興趣，激發(fā)學生的學習熱情，引起學生的思考，從而提高學生分析問題和解決問題的能力。例如：根據(jù)PLC多變性的特點，對同一個課題程序設計可采取多種編程方法，使學生在享受成就感的同時提高了自信心，拓展了學生的爆炸式思維。授課教師可同時承擔理論教學和實驗教學，充分實現(xiàn)理論與實訓相結合。比如：在講授PLC的結構特點之前，老師帶學生到實驗室觀看PLC示教板，把這一部分理論知識放到實驗室里進行講授，讓學生了解PLC外圍的輸入/輸出，看看實際的啟動按鈕、停止按鈕、行程開關與PLC程序中常開觸點、常閉觸點的使用的關系，演示操作傳感器、信號發(fā)生器等，讓學生了解輸入/輸出信號的開關量、模擬量、數(shù)字量，以及PLC輸入/輸出結果的LED顯示。通過這種雙邊互動式教學方法，提高學生對PLC課程的綜合應用能力。

二、PLC教學內(nèi)容存在的問題

目前技工學?？删幊绦蚩刂破鲗嵺`教學的現(xiàn)狀及主要問題包括：

1.教學大綱內(nèi)容眾多與課時有限之間的矛盾，教材不適用

目前的PLC課程主要包括兩方面的內(nèi)容：一是低壓電器控制，二是可編程控制器原理及應用，另外還可能涉及組態(tài)軟件設計。教學內(nèi)容較多，且都是實踐性很強的項目，造成教學內(nèi)容和課時之間的矛盾。另外，由于該課程包括兩大部分內(nèi)容，使得教材的選擇變得很難，通常兩方面都涉及的教材對PLC的內(nèi)容講述很少，并且主要集中在編程指令的說明上，缺少案例分析，不易于學生對課程的理解。

2.PLC教學基礎比較薄弱

目前，技工學校大部分學生學習基礎差，學習積極性不高，自我約束能力差。PLC及其應用涉及的課程有電子技術、電力拖動與自動控制原理、微機原理等，這些課程具有內(nèi)容多、范圍廣、難度大的特點，從而增加了本課程的教學難度。

3.三大缺陷endprint

即教學試驗資源有限、實驗項目設計不合理、試驗中重復性編程練習較多。

PLC 課程是一門實踐性很強的專業(yè)課程，但在實驗室做該課程的實驗又有其局限性。一般的 PLC 實驗臺，配備的是一臺 PLC 基本單元，若干實驗掛件，要實現(xiàn)的控制不但受掛件的限制，還受基本單元的功能的限制。有些實驗雖然控制對象不同，但程序設計思路一致，學生在實驗中做的工作是對相同指令的重復性編程練習。

4.四大問題

即偏重編程練習，對實際項目缺乏整體認識，綜合實訓項目單一，與實際工作現(xiàn)場出入太大。

PLC教學內(nèi)容中，學生主要學習的是PLC的軟件編程，對于其在工業(yè)控制中的地位、作用和用法仍然缺乏整體認識。

針對此情況，有些純理論的教學內(nèi)容可適當?shù)＠纾褐vPLC工作原理時，對CPU、存儲器、編程器的原理可淡化處理。這些較難，學生不易掌握，只要求了解PLC工作過程的示意圖就可以了，同時可淡化PLC的系統(tǒng)軟件編程和PLC通信原理和方法。要求學生重點掌握： 基本邏輯指令及應用、軟元件、編程軟件的使用和編程方法、步進順控指令及應用、典型單元程序及應用、常用功能指令及應用、綜合應用案例實訓等。綜合應用要強調(diào)技巧，減少語句指令，同時可減少輸入/輸出點數(shù)，提高PLC的利用率。授課老師不一定強調(diào)學生掌握將電氣控制原理圖轉化為PLC梯形圖的程序設計方法，這可能會阻礙學生的發(fā)散性思路，影響將來PLC程序設計員的創(chuàng)新思維。在PLC應用課程教學中，可通過典型案例，如十字路口交通信號燈、小車往返送料、機械手、電梯等，進行安裝、接線、編程和仿真調(diào)試，提高學生運用基本知識分析和解決實際問題的能力。

三、PLC課程的實驗實訓

1.完善PLC實驗實訓的硬件和軟件

首先技工學?？筛鶕?jù)實際情況改善現(xiàn)有的教學條件，增加硬件和軟件資源投入。在合理設計實驗的基礎上針對性地購置相應的硬件軟件及外圍元件，然后靈活地進行實驗擴充，購買少量的擴展模塊，做到硬件和軟件的即時更新，以擴充實驗的深度和廣度。

2.編寫實驗實訓指導書

技工學校實驗實訓指導書應根據(jù)企業(yè)對PLC技術人才的需求進行編寫，應結合學校實際設備情況，針對技工學校本課程的教學特點和教學目標，以及技校類學生的特點。指導書要因材施教，按學生學習能力分組，確定每組不同的實驗實訓目標，同時指導書要引導學生經(jīng)過實驗理解理論與實踐之間的關系。

3.實驗實訓內(nèi)容采用課題式單元教學

實驗內(nèi)容應尊重由淺入深、由簡單到復雜的原則，可采用課題式單元教學，可分為PLC原理基本邏輯指令、時序控制、計數(shù)控制、位置控制和特殊功能綜合運用。對于大型的實訓項目，如電梯、機械手等，將全班同學分成不同的小組，由教師明確各小組在實訓中的任務和目標，采取分工合作的教學形式。實習教師可在電路或程序中設入一些故障現(xiàn)象，讓學生根據(jù)故障現(xiàn)象，進行原因分析，并采取最佳的對策方法。學生自行分析問題并解決問題，不但提高了學習PLC知識的興趣，而且提高了學生分析問題和解決問題的能力。

實驗實訓內(nèi)容要求學生會安裝接線與調(diào)試，能寫出輸入/輸出（I/O）分配表，能畫出PLC的接線圖和梯形圖，以及梯形圖的語句指令表。

4.逐步培養(yǎng)學生解決實際問題的能力

為使學生的PLC課堂知識真正與實際相結合，為從事PLC專業(yè)型工作打下堅實的基礎，PLC實驗實訓還要讓學生掌握了解以下內(nèi)容：

（1）PLC的日常維護和定期保養(yǎng)。

（2） PLC控制系統(tǒng)的抗干擾措施。

第一，PLC的供電線路要與其他大功率用電設備或會產(chǎn)生強干擾的設備（如中頻爐等）分開。一般采用隔離變壓器隔離，它可以減小外界設備對PLC的影響。

第二，PLC的交流電源線應單獨從機頂盒進入控制柜中，不能與其他的直流信號線、模擬信號線捆在一起，以減小對其他信號的影響。PLC最好接專用的地線，禁止與其他設備串聯(lián)接地，更不能通過水管、避雷線接地。

第三，當輸入端有感性元件時，為防止感應電勢，應在輸入端并接RC吸收電路（AC信號）或并接續(xù)流二極管（DC信號）。當輸出端接有感性元件時，為防止產(chǎn)生突變電流或反向感應電勢，在負載的兩端，并接RC吸收電路（AC負載）或續(xù)流二極管（DC負載）。根據(jù)實際情況和現(xiàn)場調(diào)試，這些元件有時可LAYOUT 成PCB板連接，方便安裝和接線，便于維修。

（3）輸出電路要求學生掌握了解根據(jù)輸出的點數(shù)、控制的對象以及設備的實際運行情況，選擇合適的電源，并留有余量，方便設備維修與改造。技工學校的實驗實訓的輸出電路大多是采用模擬仿真，與企業(yè)的實際輸出有所不同，如：控制輸出的直流電磁閥，要求學生根據(jù)輸出的點數(shù)和設備的實際運行情況，選取合適的直流穩(wěn)壓電源的容量及保險大小。

（4）開關量輸出的PLC與儀器儀表（溫度、壓力、流量等）的二次回路的開關量輸出連接應注意的問題。

（5）模擬量的PLC，學生要增加傳感器與檢測技術方面的知識，重點是溫度、濕度、壓力、流量、光耦、速度方面的知識。

（6）PLC與EPROM的燒寫，密碼及其保護。

（7）不同類型的PLC品牌，如三菱、松下、歐姆龍、西門子、施耐德等，雖然設備品牌不同，但基本的工作原理相同，只是指令相異，一些具體的細節(jié)功能不同。通過學習比較，了解不同類型PLC的共性和不同之處，這樣，學生就不會在具體的生產(chǎn)實踐中遇到不同品牌類型的PLC設備時，感到束手無策。

四、小結

教學實踐證明，通過以上幾個方面的教學改革，可以提高技工學校學生的PLC應用能力，以適應上崗需求。PLC應用課程，最重要的特點是綜合應用性，因為一個實用的工業(yè)自動化控制系統(tǒng)往往是很復雜的，其中可能包括機、電、液、氣等內(nèi)容，而且還會因行業(yè)不同控制要求也有所不同。故在本課程的實踐教學中，應把機械、電工、電子、液壓、氣動和計算機等知識與PLC技術有機地聯(lián)系起來，培養(yǎng)學生分析和改進問題的綜合職業(yè)能力，真正實現(xiàn)學生畢業(yè)后在PLC技術應用領域“零距離上崗”的教學目標。

參考文獻：

[1]常斗南.可編程序控制器原理·應用·實驗[M].北京：機械工業(yè)出版社，1998.

[2]閆麗華.PLC教學存在的問題和解決對策[J].職教論壇，2004（17）.

（作者單位：湖南兵器工業(yè)高級技工學校）endprint