錯誤教學法在“PLC技術(shù)”課程中的應用

周 敏，劉 彬

(太原工業(yè)學院自動化系，山西太原030008)

0 引言

“嘗試錯誤說”，又稱“試誤說”，與“頓悟說”相對，是由美國心理學家E.L.桑代克提出的一種關(guān)于人類學習過程的理論，它基于被關(guān)在籠子里的餓貓亂抓亂撞、反復嘗試打開籠門求食的實驗，說明學習是一種漸進的、盲目的、嘗試錯誤的過程［1]。錯誤教學法源自于這一理論。

有意錯誤，就是教師在教學過程中，為了達到某一教學目的，有意識地“犯”下了錯誤。讓學生在修正過程中認識錯誤，從而完成正確結(jié)論的傳授［2]。

辨識錯誤，就是使學生能夠辨別“正確”與“錯誤”。

嘗試錯誤，就是激發(fā)學生的學習興趣，敢于自己設置錯誤并改正之。使學生明白學習是一個不斷犯錯，又不斷改進的過程。

所謂錯誤教學法，就是教師把有意錯誤、辨識錯誤和嘗試錯誤等思想，充分應用在教學中，啟發(fā)學生思考問題和解決問題［3]。教師在分析了教學內(nèi)容后，將“錯誤”穿插于教學中，激發(fā)學生尋找“錯誤”，比較“正確”與“錯誤”的區(qū)別和聯(lián)系，并且在不斷地修正“錯誤”后，得到“正確”的結(jié)論和方法。

1 PLC課程學習中常遇的困難

可編程控制器作為一種專用于工業(yè)控制的計算機，其使用場合越來越廣泛，隨著科學技術(shù)的迅速發(fā)展，可編程控制器也由小型整體式PLC向網(wǎng)絡化、模塊式PLC轉(zhuǎn)變。在“PLC技術(shù)”課程的教學過程中，軟件使用、硬件配置、編程語言等越來越嚴謹和復雜，這一進步導致了學生在學習中會遇到各種困難。具體有:①對硬件I/O點與軟件I/O變量對應關(guān)系的不清楚;②對PLC工作方式的不理解;③編程難度增加。

“PLC技術(shù)”是一門技術(shù)性、應用性很強的課程，從理論教學到實驗教學，特別當學生面對實際技術(shù)性問題時，這些困難顯得更加突出。

2 錯誤教學法應用

將錯誤教學法應用到PLC課程教學中，對克服上述困難是有效的。采用傳統(tǒng)的分析原理、介紹指令、解釋程序的教學方法，不能從根本上幫助學生解決學習和實踐中的問題。經(jīng)過對“PLC技術(shù)”課程的內(nèi)容進行分解，在不同的教學階段，對不同的教學內(nèi)容分別采用有意錯誤、辨識錯誤和嘗試錯誤等教學方法獲效是明顯的。

2.1 有意錯誤教學法的應用

在編程軟件ME的學習中，可以采用有意錯誤教學方法，使學生在遇到有意制造的錯誤—修改錯誤—再制造錯誤—修改錯誤—再制造錯誤—再修改錯誤……的過程中，最終獲得正確結(jié)果。例如:學習硬件I/O點與軟件I/O變量的對應關(guān)系時，使用該方法的教學過程如表1所示。

表1 有意錯誤教學法在ME軟件教學中的應用

在此教學過程中，完成了幾個方面的工作:

(1)首先教會學生解決有意制造錯誤的一般方法;

(2)由學生自己解決這類錯誤，使之學會在硬件配置過程中發(fā)生地址沖突時的解決方法;

(3)當硬件配置與梯形圖編程使用的變量地址不一致時，引起PLC的運行不能達到預期效果，只有當硬件配置和程序變量地址一致時，問題才能得以解決，使學生進一步理解PLC使用中硬件軟件使用統(tǒng)一配置的重要性。

2.2 辨識錯誤教學法的應用

針對學生對PLC工作方式的不理解，在指令學習過程中，設計相關(guān)的實例進行辨識錯誤教學，讓學生明白“錯誤”和“正確”在程序?qū)崿F(xiàn)過程中是相對的，也是可以相互轉(zhuǎn)換的。

對于移位指令、數(shù)據(jù)傳送指令、數(shù)學運算指令等，當源區(qū)地址和目的區(qū)地址一致或有重疊時，不同編程方式的PLC運行結(jié)果是不同的，如圖1所示。一般情況下，若要求按鈕按下后只完成一次操作，圖1(b)的程序是正確的;而當需要每個掃描周期都進行一次操作時，圖1(a)的程序是正確的，同時圖1(a)還可為完成掃描周期計算提供必要的數(shù)據(jù)。

圖1 數(shù)學運算指令和移位指令源地址和目的地址相同時應用舉例

對兩種不同編程方法的使用和不同應用場合的要求，并不能簡單地說，哪種程序是正確或是錯誤的。比如，當源區(qū)地址和目的區(qū)地址不同時，圖2(a)和圖2(b)所得到的結(jié)果是一樣的。

圖2 數(shù)學運算指令源地址和目的地址不重疊應用舉例

從兩種不同編程方法所得到的不同運行結(jié)果來看，在PLC的學習中，“正確”與“錯誤“不是完全絕對的，而將”錯誤”與“正確”進行正確的辨識卻是必要的，也是使學生進一步理解可編程控制器的工作方式，理解掃描周期的概念，學習和掌握PLC編程指令的一種行之有效的教學方法。

2.3 嘗試錯誤教學法的應用

很多學生在學習編程中所遇到的問題是:隨著教師對課程的講解，能看懂現(xiàn)有的程序，而自己動手編寫程序卻有一定的難度。

針對這種情況，在編程教學中采取逐步編程的嘗試錯誤教學法，即，按照控制要求初步編程—嘗試提出問題—修改程序—找出錯誤—再修改程序—由不同學生提出不同的修改意見—用不同的方法修改程序……直到完成程序的編寫。在此過程中，不僅能使大多數(shù)學生知道如何嘗試提出問題，如何修改程序，還能使學生學會從不同的角度完成程序的修改。多次使用此方法，加強“出錯改錯”的編程思想，最終學會編寫程序。

例如:用延時通定時器實現(xiàn)如圖3所示時序。

圖3 時序要求

編程過程如圖4所示，由圖4(a)到4(b)再到4(c)的修改過程，也是“嘗試錯誤”和“糾正錯誤”的過程。

編程教學過程小結(jié)如下:

(1)首先采用自鎖的編程思想和延時開定時器的基本原理編寫%Q1啟動和停止程序如圖4(a)。

(2)發(fā)現(xiàn)%Q1重復輸出線圈，導致程序運行的結(jié)果錯誤，或者編譯警告或錯誤。

(3)采用中間繼電器%M2，以解決重復輸出引起的錯誤，如圖4(b)所示。

(4)解決細節(jié)性錯誤，將程序改為如圖4(c)，完成編程。

圖4 編程過程舉例

3 結(jié)語

在PLC課程的整個教學中，從引起學生注意并加深記憶角度看，采用不同形式的錯誤教學法，符合教育學要求和心理學特點，使刻板的課堂教學變得活躍，學生樂于接受，教學效果明顯。

［1] 姚宏亮，汪海燕.嘗試錯誤教學法與PLC教學［J] ，宿州:宿州學院學報，2011，vol.26(2):124-125

［2] 許寶成.淺談有意錯誤教學法［J] ，延安:延安教育學院學報，2003，vol.17:75-76

［3] 李倩.錯誤教學法在《數(shù)控編程與操作》教學中的嘗試［J] ，南京:改革與開放，2010，04:110