“可編程控制技術(shù)”課程教學中存在的問題及對策
——以石家莊職業(yè)技術(shù)學院機電一體化技術(shù)專業(yè)為例

馬 寶 秋

(石家莊職業(yè)技術(shù)學院 機電工程系，河北 石家莊　050081)

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“可編程控制技術(shù)”課程教學中存在的問題及對策
——以石家莊職業(yè)技術(shù)學院機電一體化技術(shù)專業(yè)為例

馬 寶 秋

(石家莊職業(yè)技術(shù)學院 機電工程系，河北 石家莊050081)

機電一體化技術(shù)專業(yè)“可編程控制技術(shù)”課程教學中存在教學重點與工業(yè)實際不吻合，教學實訓設備不能滿足要求，教學缺乏編程算法方面的內(nèi)容等問題.要解決這些問題，需要在課程改革中充分利用機電一體化實訓基地的相關(guān)實訓室，合理分配各部分內(nèi)容的學時，提高教師的實踐素質(zhì).

開放式教學；可編程控制技術(shù)；實訓基地

可編程序控制器(Programmable Logic Controller，簡稱PLC)已廣泛應用于各種生產(chǎn)機械和生產(chǎn)過程中.PLC在實踐中的重要作用決定了“可編程控制技術(shù)”課程的核心地位.“可編程控制技術(shù)”是機電一體化專業(yè)的核心課程.能夠合理地使用PLC并為PLC編寫合適的應用程序，是合格的PLC工程技術(shù)人員應具備的基本能力.“可編程控制技術(shù)”課程的基本目標即是培養(yǎng)學生這方面的能力[1].但在本課程的教學中仍存在一些問題，因此本文以石家莊職業(yè)技術(shù)學院(以下簡稱學院)機電一體化技術(shù)專業(yè)為例，對相關(guān)問題進行分析并提出可行的教改建議，以培養(yǎng)合格的PLC工程技術(shù)人才.

1　“可編程控制技術(shù)”課程教學過程中存在的問題

(1)教學重點與工業(yè)實際不吻合

“可編程控制技術(shù)”課程的教學內(nèi)容往往限于一些簡單的邏輯量的控制層面上，教學內(nèi)容滯后于工業(yè)控制實際.例如，產(chǎn)生高速脈沖信號、接收高速脈沖信號、模擬量控制、通信等內(nèi)容在PLC工業(yè)控制應用中占很大的比例，能夠合理地使用這些功能是衡量一線工程技術(shù)人員解決問題能力的一個重要標準，但這部分內(nèi)容卻不是該課程教學的重點.相對于基本知識，該部分較復雜和難理解，屬于“高級功能”方面的知識.企業(yè)往往希望學生在入職后能很快地進行相應的工作，如果學生在學校不能掌握這些在實踐應用中急需的內(nèi)容，那么學生入職后，在沒有指導、沒有實訓設備的情況下自學并掌握這些內(nèi)容將會更加困難.

雖然在實際的課程教學中受學時、設備、人才等很多因素的制約，這方面一些復雜的內(nèi)容不能很好地展開，但是教學的趨勢應該與企業(yè)需求的趨勢相一致.企業(yè)需要學生掌握這部分內(nèi)容，那就應該發(fā)揮學校的能動性作用，使學生掌握這些必要的“高級功能”知識.

(2)教學實訓設備不能滿足要求

首先，實訓室較少，實訓設備的數(shù)量也不很滿足要求.目前，大部分的“可編程控制技術(shù)”課程教師都意識到了教學方法的重要性，經(jīng)過幾年的教學改革，大家公認任務式的、“教學做一體化”的方法教學效果較好，因此大部分專業(yè)課的教師都愿意將在普通多媒體教室的教學過程逐步改革為任務式的、在實訓室開展的“教學做一體化”教學，這就導致學院的PLC實訓室即使全天排滿課，也不能滿足相關(guān)課程的使用要求.一些課程不得不繼續(xù)沿用傳統(tǒng)的模式進行教學.

其次，實訓設備與“高級功能”部分的教學內(nèi)容不匹配.如果要學習“高級功能”部分的教學內(nèi)容，還應該有與之配套的實訓設備.由于PLC實訓室建設時并沒有考慮到這些內(nèi)容，因此相應的教學實訓設備及實訓模塊短缺，教師要講授該部分的內(nèi)容只能通過理論課的形式.為增加學生興趣，教師只能在教學方法和手段上做文章.

(3)教學缺乏編程算法方面的內(nèi)容

實際上，除硬件部分的設計外，在工業(yè)中應用PLC時的主要工作是對其進行邏輯編程.在編程中，算法是非常重要的，好的算法不僅使系統(tǒng)運行穩(wěn)定，提高效率，而且可以降低系統(tǒng)整體的建設和維護成本.因此，在實際工作中，對工程師編程能力的評價就是要看其能否靈活運用“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)+算法”進行編程.但在教學中，往往側(cè)重于對PLC指令的學習，除了PLC中比較常用的順序控制的編程方法外，對其他的編程算法基本沒有涉及.如何根據(jù)設計要求編程，特定情況下處理的程序如何編寫，使用什么樣的算法等內(nèi)容在教學中也都沒有涉及.而在工業(yè)控制中，數(shù)據(jù)處理、抗干擾功能的實現(xiàn)等都需要相應的算法.例如，在實踐應用中，數(shù)據(jù)處理的過程是不可或缺的環(huán)節(jié)，也是應用算法最普遍但難度相對較低之處.因為采集到的很多數(shù)據(jù)并不能直接使用，必須對其進行一定的處理，如對數(shù)據(jù)進行排序、查表、求方差、傅里葉變換、求最大(小)值等.學生明白數(shù)學原理并不代表能夠?qū)⑵滢D(zhuǎn)換為用PLC語言編寫的程序，并使PLC計算出正確的結(jié)果.

實際上，能夠應用一定的算法編寫出優(yōu)秀的程序需要扎實的基本功和編程經(jīng)驗.如果希望學生能夠在專業(yè)上立足，教學中就必須融入編程算法的內(nèi)容，培養(yǎng)學生使用算法的意識，使學生在潛移默化中理解算法的重要性，并逐步學會使用一些基本的算法.

要培養(yǎng)學生的編程能力，需要通過教授編程方法和某些常用關(guān)鍵點算法來實現(xiàn).編程方法可通過一定數(shù)量的練習逐步使學生理解并掌握.對于關(guān)鍵點的算法，可要求學生先記住在哪里用，如何用，并加以適當練習，在以后的實踐中慢慢理解.

2　“可編程控制技術(shù)”課程教學改進意見

(1)合理分配各部分內(nèi)容的學時

目前，在“可編程控制技術(shù)”課程總學時不可能繼續(xù)增加的情況下，必須合理分配各部分內(nèi)容的學時，增加工業(yè)實踐中應用廣泛的“高級功能”部分內(nèi)容的教學學時.因為基本的邏輯控制指令、定時器等內(nèi)容既使自學也不會花費太長的時間，因此，可適當壓縮該部分內(nèi)容的學時.當然，壓縮學時并不意味著對基礎內(nèi)容的放松，針對目前學生的情況，可采用仿真、微視頻等多種教學手段，使學生充分利用課余時間進行學習，以加快學習進度，保證教學效果.

(2)增加仿真學習手段，充分利用自動化生產(chǎn)線綜合實訓室

“可編程控制技術(shù)”是一門實踐要求較高的課程.在目前場地、設備等實訓資源短缺的情況下，必須考慮合理地使用學院的各種資源.針對課程實訓室及實訓設備使用緊張的問題，可采取以退為進的方法，增加仿真的教學環(huán)節(jié)，將PLC仿真融于日常的教學中.目前，“可編程控制技術(shù)”課程教學地點設在機電一體化實訓基地的“智能控制綜合實訓室”，可充分利用該實訓室的計算機資源進行仿真教學.如，可將PLC比較指令的教學過程分三個階段進行，見圖1.

圖1　PLC指令教學過程的三個階段

第一階段要求學生跟隨教師編寫一個簡單的延時啟動多臺電機的程序，并進行仿真.在這個階段，教師要采用靈活的策略講解在程序中出現(xiàn)的數(shù)據(jù)比較指令，并給出這些指令的格式；同時要求學生修改程序中的參數(shù)，并觀察得到的不同結(jié)果.第二階段進行指令的進一步學習，要求學生以小組的形式討論如何實現(xiàn)自動的交通燈程序，教師要引導學生學習數(shù)據(jù)比較指令編程的思想；學生可以進行仿真實驗，也可以在生產(chǎn)線實訓設備上實踐.第三階段進行知識鞏固，要求學生在PLC實訓室的交通燈模塊中，實現(xiàn)不同時間間隔的仿真交通燈任務.整個過程中教師要對學生指導、點撥、講解.學生在合作探究中掌握PLC的比較編程指令.使用仿真的方法可加快學生對基本指令的學習速度，可用富余的學時進行“高級功能”知識的教學.

學院機電一體化實訓基地自動化生產(chǎn)線綜合實訓室緊鄰“智能控制綜合實訓室”，且有使用的時間，是一個可以充分利用的教學資源.這就可以讓學生利用自動化生產(chǎn)線實訓設備上的PLC進行相應知識點的練習.例如，可以將自動化生產(chǎn)線上最簡單的供料站向?qū)W生開放，在教學的第一階段或第二階段，讓學生編寫簡單的程序，驗證所學指令的功能.最重要的是要在自動化生產(chǎn)線上進行PLC實訓室所不具備的高速脈沖輸出、高速信號輸入等“高級功能”的學習.自動化生產(chǎn)線設備共有8套，可使教學分組與其一致，以小組的方式進行練習.

(3)進一步提高教師的實踐素質(zhì)

大部分教師在PLC的一些算法、編程思想乃至部分復雜功能的運用等方面并沒有太多的實踐經(jīng)驗，往往局限于課本上既有的知識.對于學生未來可能要面臨的技術(shù)問題，如果教師一無所知，則無法給學生正確的指導.教師可以通過實踐，掌握工業(yè)控制中PLC應用的資料，為課堂教學提供方便.教師進行一線的實踐鍛煉并增加實踐經(jīng)驗是非常必要的.教師可以通過網(wǎng)絡及時獲取PLC的相關(guān)信息，不斷提高自身的業(yè)務素質(zhì)，拓寬知識面，使課堂內(nèi)容更加豐富多彩，激發(fā)學生對PLC控制系統(tǒng)的學習興趣.教師通過實踐更能意識到探究性教學方法的重要性，應自覺地踐行以學生為主體、以教師為主導的教育教學改革理念，注重“主導—主體相結(jié)合”[2]，培養(yǎng)學生的創(chuàng)造性思維能力,不片面強調(diào)“以教師為中心”或“以學生為中心”，而是既要充分發(fā)揮教師的主導作用，又突出學生在學習過程中的主體地位.

學生通過課堂上教師教學案例的引導，能從學習教材內(nèi)容轉(zhuǎn)到教師提供的相關(guān)參考資料上，通過研究相關(guān)資料能更好地理解教材內(nèi)容，逐漸養(yǎng)成自覺查找、分析、整理和理解資料的意識，不斷增強分析和解決實際問題的能力，提高專業(yè)綜合素質(zhì).

(4)使學生掌握切實有效的學習方法

當前，學生由于沒有養(yǎng)成良好的學習習慣，學習PLC一段時間后，仍然只停留在PLC的書本知識上，對大多數(shù)的PLC指令一知半解，或根本不知道PLC指令的實際應用.這就需要教師對學生不斷地進行任務練習，通過最基本的方法讓學生掌握相關(guān)知識.同時要求學生在網(wǎng)上尋找關(guān)于PLC的慕課、視頻等內(nèi)容，進行網(wǎng)上學習.經(jīng)過長時間的鍛煉，相信學生會逐步養(yǎng)成良好的學習習慣，掌握有效的學習方法.

[1]崔秀勇.開放式教學體系的研究與實踐[J].科技資訊,2011(4):188.

[2]鄧建平,陸春妹,古玉年.PLC教學過程中的若干問題分析[J].科技信息,2007(19):32.

責任編輯：金欣

A strategic study of the teaching of the course of PLC

MA Bao-qiu

(Department of Mechanics and Electrics,Shijiazhuang Vocational Technical Institute,Shijiazhuang,Hebei 050081,China)

The study is aimed at countermeasures to such problems as the teaching focus failing to match industrial practices,unsatisfactory facilities,and insufficient contents of the programming algorithm that exist in course of PLC.So,a full use should be made of the workshops available in the mechanical and electrical base,and reasonable distribution of teaching hours in ratio to teaching practice.

open teaching; PLC; training base

2016-05-30

2015-2016年度石家莊職業(yè)技術(shù)學院教學改革研究項目

馬寶秋(1973-)，男，河北石家莊人，石家莊職業(yè)技術(shù)學院講師.

1009-4873(2016)04-0056-03

G718.5

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