師生共同完成的PLC教學(xué)

劉傳政?蔡苗苗

摘 要：《PLC》課程教學(xué)中，如果還是以傳統(tǒng)的課堂教學(xué)和驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的課內(nèi)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ桨l(fā)展下去，已經(jīng)無法滿足現(xiàn)今“實(shí)踐教學(xué)”的要求.本文深入剖析了PLC實(shí)踐教學(xué)，進(jìn)行教學(xué)改革，極大的調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。在教學(xué)實(shí)踐中表明，學(xué)生的理解和掌握程度得到了較大的提高，并且增強(qiáng)了學(xué)生的動手能力，奠定了良好的基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：PLC；實(shí)踐教學(xué)

本文系2015年度國家自然科學(xué)基金《基于端口受控哈密爾頓系統(tǒng)的變壓吸附過程的控制策略研究》的成果，項(xiàng)目編號：61563023

1.引言

可編程控制器（PLC）是自動控制技術(shù)、微計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)相結(jié)合的通用工業(yè)控制裝置，目前已被廣泛地應(yīng)用于機(jī)電一體化、工業(yè)自動化控制等各個領(lǐng)域，被譽(yù)為現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)自動化的三大支柱（PLC技術(shù)、機(jī)器人、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和制造）之一。

“教學(xué)改革”，尤其是“實(shí)踐教學(xué)”是當(dāng)今教育界一個火熱的話題，也是近幾年高校使用頻率最高的詞匯，但如何把“實(shí)踐教學(xué)”深入到“教學(xué)改革”的每個方面并與時俱近，卻有待進(jìn)一步研究。

2. PLC的課程特點(diǎn)

PLC課程實(shí)踐性、應(yīng)用性較強(qiáng)，強(qiáng)調(diào)理論知識和技能訓(xùn)練并重。傳統(tǒng)的教學(xué)方式是依照教材，按基本工作原理、基本指令、基本應(yīng)用、基本操作的順序進(jìn)行理論講授和實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練。一方面由于高職生整體學(xué)習(xí)能力較弱，另一方面由于指令多而抽象，大多學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中學(xué)了后面的就忘了前面的，對各指令的功能混淆不清，不能正確地理解與應(yīng)用，學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和積極性差。

3 教學(xué)改革方法

為了改變這一狀況，采用“項(xiàng)目導(dǎo)向，任務(wù)驅(qū)動”的項(xiàng)目式教學(xué)，通過師生共同完成學(xué)習(xí)項(xiàng)目和學(xué)習(xí)任務(wù)，有效地提高了學(xué)生的實(shí)踐動手能力、分析問題和解決問題的能力，提高了教學(xué)效果與教學(xué)質(zhì)量。

課程整體設(shè)計(jì)充分體現(xiàn)項(xiàng)目導(dǎo)向，任務(wù)驅(qū)動的思想，依據(jù)企業(yè)需求和崗位技能需求，遵循學(xué)生認(rèn)知規(guī)律，將課程的教學(xué)活動分解設(shè)計(jì)成若干由簡單到復(fù)雜的項(xiàng)目和任務(wù)，以項(xiàng)目為單位組織教學(xué)，以典型任務(wù)為載體，引出相關(guān)專業(yè)理論知識，使學(xué)生在實(shí)踐操作過程中加深對專業(yè)知識、技能的理解和應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生的綜合職業(yè)能力。

PLC課程的項(xiàng)目與任務(wù)的設(shè)計(jì)即是教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計(jì)，它是課程設(shè)計(jì)思路和教學(xué)目標(biāo)的具體體現(xiàn)。它即要符合企業(yè)和崗位技能需求，具有針對性，又要保持PLC知識的系統(tǒng)性與完整性。因此，可以將PLC課程按項(xiàng)目教學(xué)模式分為五個學(xué)習(xí)項(xiàng)目，即PLC基礎(chǔ)、基本指令及應(yīng)用、常用應(yīng)用指令及應(yīng)用、PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、PLC的通信與網(wǎng)絡(luò)。然后詳細(xì)分解每個學(xué)習(xí)項(xiàng)目所包含的知識點(diǎn)和能力點(diǎn)，形成具體的學(xué)習(xí)任務(wù)。例如在項(xiàng)目四“PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)”中，按邏輯設(shè)計(jì)法、時序圖設(shè)計(jì)法、經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法、繼電器控制電路圖轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì)法、順序控制設(shè)計(jì)法分別設(shè)計(jì)一個學(xué)習(xí)任務(wù)。任務(wù)有時也被稱為子項(xiàng)目。任務(wù)的選取要注意三點(diǎn)：一是盡量采用學(xué)生易懂的三相電動機(jī)控制及易演示的彩燈（交通燈）控制和機(jī)械手控制；二是盡量按由簡到繁、循序漸進(jìn)的方式安排任務(wù)順序，并注意控制PLC課程的整體難度；三是各任務(wù)針對性要強(qiáng)，要能充分體現(xiàn)相應(yīng)知識點(diǎn)的學(xué)習(xí)和相關(guān)能力的培養(yǎng)。

在任務(wù)實(shí)施階段，學(xué)生是活動的主體。首先學(xué)生按2-4人一組，根據(jù)機(jī)械手控制要求確定輸入輸出元件，進(jìn)行I/O點(diǎn)分配，設(shè)計(jì)外部接線，繪制機(jī)械手自動控制順序功能圖，初步設(shè)計(jì)PLC控制程序，這些活動由學(xué)生課外完成。教師負(fù)責(zé)布置任務(wù)，提供咨詢。第二步學(xué)生匯報(bào)，教師檢查評價。教學(xué)活動主要以師生共同討論的方式展開，著重對比置位復(fù)位指令、位移位指令、步進(jìn)指令三種編程方案。步進(jìn)指令在項(xiàng)目三“常用應(yīng)用指令及應(yīng)用”中有過初步的學(xué)習(xí)，大多學(xué)生可能并不熟悉，但不排除有好學(xué)的學(xué)生會應(yīng)用它來編程。采用置位復(fù)位指令和步進(jìn)指令編程的程序會較長，但邏輯關(guān)系清楚，而運(yùn)用位移位指令編程的程序則顯得緊湊而簡捷，而且位移位指令在這里的妙用對學(xué)生更具吸引力。學(xué)生設(shè)計(jì)的每一種方案都應(yīng)該得到教師的鼓勵，即使不完整或有明顯的錯誤。師生討論的主要目的在于確定方案、完善程序，時間安排為2個課時。第三步是程序輸入與調(diào)試。學(xué)生分組上機(jī)操作，教師進(jìn)行指點(diǎn)和檢查。時間安排也為2個課時。對于提前完成的小組，可以安排他們先進(jìn)入下一個環(huán)節(jié)，即機(jī)械手手動控制、單步自動、單周期自動控制設(shè)計(jì)。上機(jī)操作完成后，學(xué)生在課外完成程序設(shè)計(jì)與調(diào)試報(bào)告。第四步擴(kuò)展知識的學(xué)習(xí)。在熟悉掌握機(jī)械手連續(xù)自動控制設(shè)計(jì)后，機(jī)械手手動控制、單步自動、單周期自動控制設(shè)計(jì)在教師指導(dǎo)下，也可以較快地被學(xué)生掌握，時間安排為1個課時。至此用順序控制設(shè)計(jì)法實(shí)現(xiàn)的完整的搬運(yùn)機(jī)械手控制的學(xué)習(xí)基本完成，總計(jì)7個課時。對于學(xué)習(xí)能力較強(qiáng)的學(xué)生，教師還可以指導(dǎo)其將中斷指令應(yīng)用于機(jī)械手控制中。

4.教學(xué)模式的變革

將PLC整個教學(xué)過程在實(shí)驗(yàn)室完成，邊教學(xué)邊實(shí)驗(yàn)，在教師講授理論知識的同時有實(shí)物參考，使學(xué)生能夠把理論知識和實(shí)際設(shè)備有機(jī)的結(jié)合.

如定時器部分，在理論內(nèi)容結(jié)束后立即舉一個利用定時器產(chǎn)生方波的實(shí)例，同時提出問題：如何利用定時器來完成一個占空比可調(diào)的波形發(fā)生器呢？同時如何能在外部看到運(yùn)行的效果呢？在學(xué)生編寫結(jié)束立刻讓他們在實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)臺上驗(yàn)證，結(jié)束后再讓學(xué)生思考：如何在系統(tǒng)運(yùn)行2分鐘就自動停止1分鐘后再自動運(yùn)行2分鐘，如此循環(huán)？學(xué)生在實(shí)驗(yàn)臺上完成后再思考：如何在該問題的基礎(chǔ)上完成模擬十字路口交通燈的運(yùn)行？……在一個問題的基礎(chǔ)上不斷的提問，不斷的讓學(xué)生思考，由他們自己通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，在整個教學(xué)過程邊教學(xué)邊實(shí)驗(yàn)，變成以學(xué)生自主動手為主，教師協(xié)助教學(xué)為輔的教學(xué)模式，讓學(xué)生對每一部分的內(nèi)容都有深刻的認(rèn)識的同時還能夠靈活應(yīng)用。

5.教學(xué)改革的體會

經(jīng)過多年的教學(xué)改革實(shí)踐，體會頗深，本課程在進(jìn)行了如此一系列的教學(xué)改革和實(shí)踐之后，得到令人滿意的結(jié)果：首先，學(xué)生提高了實(shí)訓(xùn)課程的自覺性和興趣，以前按照傳統(tǒng)的教學(xué)內(nèi)容，學(xué)生在學(xué)習(xí)理論內(nèi)容時表現(xiàn)出興趣不足。在實(shí)驗(yàn)室做實(shí)驗(yàn)時，一些驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn)，學(xué)生很快就完成。盡管反復(fù)調(diào)整實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，總沒有實(shí)質(zhì)性改變。自從進(jìn)行教學(xué)改革后，學(xué)生可根據(jù)教師要求，在掌握教學(xué)內(nèi)容的同時，還要翻閱有關(guān)參考書和資料才能進(jìn)行系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)和編程，這無疑開拓了學(xué)生的思路，并使其感受到新技術(shù)的優(yōu)越性。其次，學(xué)生的綜合實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力得到極大的提高，學(xué)生在系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)中可以提出各種不同的實(shí)驗(yàn)方案，盡管設(shè)計(jì)的程序有區(qū)別，但都能在規(guī)定的時間內(nèi)達(dá)到實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的要求，而且部分同學(xué)設(shè)計(jì)的程序簡單可行，值得全體師生借鑒，達(dá)到共同學(xué)習(xí)的目的。

6.結(jié)語

PLC課程的項(xiàng)目教學(xué)以項(xiàng)目為單位，以典型的任務(wù)為載體，貫徹項(xiàng)目導(dǎo)向，任務(wù)驅(qū)動的思想，將“教、學(xué)、做”有機(jī)地結(jié)合在一起。通過項(xiàng)目教學(xué)，學(xué)生能較好地掌握PLC應(yīng)用技術(shù)，為今后順利地走上崗位奠定了良好的基礎(chǔ)。

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