PLC技術(shù)應(yīng)用課程教學(xué)探索

馬初勃

摘 要：PLC技術(shù)應(yīng)用是一門專業(yè)性和實(shí)踐性很強(qiáng)的課程。本文闡釋了如何采用一體化教學(xué)、翻轉(zhuǎn)課堂式教學(xué)、借助軟件組態(tài)仿真等多種教學(xué)模式和方法，有效提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：PLC 一體化教學(xué) 翻轉(zhuǎn)課堂 組態(tài)軟件

PLC的全稱是可編程序控制器，是專門為工業(yè)控制領(lǐng)域設(shè)計(jì)的一款控制器，廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)控制和民用服務(wù)領(lǐng)域。PLC技術(shù)應(yīng)用是電氣專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)知識(shí)和通過技能鑒定的一門必修課。然而，PLC是一門專業(yè)性和實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，對于基礎(chǔ)較薄弱、學(xué)習(xí)積極性不高的技校生，要想掌握這項(xiàng)技術(shù)有一定的困難。筆者在該門課程的教學(xué)中，開拓思路、不斷嘗試，克服課程難學(xué)、學(xué)生厭學(xué)、教學(xué)條件限制等問題，采取有效的教學(xué)方法，提高教學(xué)效果。

一、采用一體化教學(xué)模式

傳統(tǒng)的教學(xué)方式是先講理論，后做實(shí)操。這種教學(xué)方法很容易造成理論和實(shí)踐相脫節(jié)。上理論課時(shí)，學(xué)生覺得枯燥乏味，調(diào)動(dòng)不起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，意識(shí)不到知識(shí)的實(shí)用性和重要性，沒有獲得感和成就感。上實(shí)操課時(shí)，學(xué)生只顧按教師的操作步驟依葫蘆畫瓢，因沒有扎實(shí)的理論基礎(chǔ)，難以搞懂原理特性，無法解決實(shí)操中遇到的問題。

采用理論和實(shí)踐相結(jié)合的一體化教學(xué)方法，適應(yīng)技工教育的特點(diǎn)，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)教學(xué)法的不足。一體化教學(xué)模式以完成學(xué)習(xí)任務(wù)為載體，學(xué)生是課堂的主體，在任務(wù)實(shí)施中根據(jù)需要學(xué)習(xí)相關(guān)知識(shí)、獲取資訊、制訂方案并實(shí)施。這種教學(xué)模式下，學(xué)生由被動(dòng)接受知識(shí)變成主動(dòng)學(xué)習(xí)，讓學(xué)生在學(xué)中做，做中學(xué)。

1.設(shè)計(jì)典型教學(xué)任務(wù)

設(shè)計(jì)教學(xué)任務(wù)的第一步需明確學(xué)生需學(xué)什么。筆者根據(jù)技能鑒定的考試大綱和多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，提煉出一系列應(yīng)知應(yīng)會(huì)的知識(shí)點(diǎn)和技能點(diǎn)（以中技階段為例），并將其編為三大項(xiàng)目：項(xiàng)目一為“PLC概述”，包含PLC的定義、由來、功能、特點(diǎn)、性能指標(biāo)、品牌、分類、型號(hào)、結(jié)構(gòu)、原理、工作方式、編程語言、I/O類型等；項(xiàng)目二為“基本指令和軟元件”，包含軟元件、27條基本指令、時(shí)序圖、編程軟件、基本控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和裝調(diào)、電機(jī)控制、編程技巧等；項(xiàng)目三為“步進(jìn)指令應(yīng)用”，包含SFC的繪制、步進(jìn)指令、單流程順序控制、多流程順序控制、SFC錄入技巧等。

第二步，開發(fā)典型學(xué)習(xí)任務(wù)。所開發(fā)的學(xué)習(xí)任務(wù)不僅要包含所有的知識(shí)點(diǎn)和技能點(diǎn)，而且要與實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合，還要有一定的趣味性，能夠激發(fā)學(xué)生的興趣和求知欲。

以項(xiàng)目三“步進(jìn)指令應(yīng)用”為例，開發(fā)了三個(gè)典型工作任務(wù)：任務(wù)一，噴泉控制，包含步、順序功能圖、狀態(tài)器、步進(jìn)指令、單流程內(nèi)的跳轉(zhuǎn)、SFC錄入等知識(shí)點(diǎn)；任務(wù)二，大小球分揀控制，包含選擇性分支流程的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、多流程SFC錄入、多流程間跳轉(zhuǎn)等知識(shí)點(diǎn)；任務(wù)三，雙頭鉆床控制，包含并行性分支流程的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、步進(jìn)指令使用注意、步進(jìn)編程技巧等知識(shí)點(diǎn)。

2. 分組

本門課程的教學(xué)場所是一間準(zhǔn)一體化教室，配有8個(gè)工作島，每個(gè)工作島有6個(gè)工位，配備6臺(tái)電腦和6臺(tái)PLC學(xué)習(xí)機(jī)。教學(xué)對象是16級(jí)電氣高技1班，全班40人，可分為7組，每組5～6人。筆者恰好是該班的班主任，對學(xué)生的層次、基礎(chǔ)、性格和優(yōu)缺點(diǎn)等都比較了解。為有利于教學(xué)實(shí)施和學(xué)習(xí)任務(wù)的完成，各組的人才結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量平衡，使各組成員的學(xué)習(xí)能力、設(shè)計(jì)能力、動(dòng)手能力、溝通協(xié)調(diào)能力等方面盡量均衡合理。這樣可使各組學(xué)生在完成任務(wù)時(shí)的程序設(shè)計(jì)、接線、調(diào)試、成果展示等各個(gè)環(huán)節(jié)都能展示出自己的才能。

3. 教學(xué)過程實(shí)施

一體化教學(xué)的常規(guī)模式是按項(xiàng)目引入、信息搜集、分析規(guī)劃、動(dòng)手實(shí)踐、質(zhì)量檢測、目標(biāo)展示六個(gè)步驟來開展的，要求學(xué)生具有較強(qiáng)的自學(xué)、信息獲取、組織策劃、設(shè)計(jì)和動(dòng)手、展示和表達(dá)等能力，按此模式開展教學(xué)一則花費(fèi)的時(shí)間較多，二則可能會(huì)有部分學(xué)生無法完成任務(wù)，從而使學(xué)生失去對本門課程的學(xué)習(xí)興趣和信心。

筆者所教的該班學(xué)生步入技校不久，尚未接觸這種學(xué)習(xí)模式，而且該班的學(xué)生總體基礎(chǔ)較薄弱，理解能力和學(xué)習(xí)能力差，難以獨(dú)立解決問題，并且本門課程所安排的課時(shí)數(shù)不多，無法做到每個(gè)任務(wù)都按六步教學(xué)法來開展。因此，筆者采取兩種做法：一是在不同任務(wù)的教學(xué)中，不固定地省掉某些教學(xué)環(huán)節(jié)，既能保證學(xué)生各方面能力都得到鍛煉，又節(jié)省了時(shí)間；二是在每個(gè)大項(xiàng)目的前若干個(gè)任務(wù)，采用師帶徒的形式，即由教師分階段地講解知識(shí)點(diǎn)并帶著學(xué)生完成任務(wù)；同時(shí)，設(shè)計(jì)一個(gè)與例題相似的學(xué)習(xí)任務(wù)，學(xué)生可借鑒例題的方法和步驟同步完成學(xué)習(xí)任務(wù)，填寫“學(xué)習(xí)任務(wù)工作頁”。在每個(gè)大項(xiàng)目的最后一兩個(gè)任務(wù)，因?qū)W生已有了一定的知識(shí)積累和經(jīng)驗(yàn)，可以采用完整的“六步教學(xué)法”，以學(xué)生為主體，各組相對獨(dú)立地完成學(xué)習(xí)任務(wù)，教師只講授重要的知識(shí)點(diǎn)和協(xié)調(diào)服務(wù)，方案的制訂和實(shí)施由各小組自行討論和完成，各小組輪流將方案和完成情況向大家作展示。

例如，在項(xiàng)目三的“噴泉控制”任務(wù)中，筆者以噴泉控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)為例題，由教師講解并示范如何實(shí)施，以“交通燈控制”作為學(xué)生配套完成的任務(wù)，并印制成“學(xué)習(xí)任務(wù)工作頁”，便于指引學(xué)生完成任務(wù)并作為任務(wù)評價(jià)的載體。

任務(wù)二與任務(wù)一相同，也是由學(xué)生借鑒教師的例題完成“學(xué)習(xí)任務(wù)工作頁”；任務(wù)三則是采用完整的六步教學(xué)法，由學(xué)生討論制定解決方案。

這種方式，不但能帶動(dòng)學(xué)生積極思考和操作，也不會(huì)因?yàn)殡y度太大而使學(xué)生無從下手甚至失去信心，既使學(xué)生得到鍛煉，又能節(jié)約課堂時(shí)間。

4. 評價(jià)

對每個(gè)任務(wù)的完成情況進(jìn)行合理的評價(jià)，可以檢驗(yàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，也能幫助學(xué)生對本任務(wù)的知識(shí)點(diǎn)加以鞏固。借鑒例題完成的任務(wù)，評價(jià)設(shè)有自評和教師評價(jià)兩種；各組獨(dú)立完成的任務(wù)，因任務(wù)需要小組合作完成，所以加設(shè)了小組評價(jià)。

自評占20%，評價(jià)自己對所學(xué)知識(shí)技能的掌握情況以及任務(wù)完成情況。組長評價(jià)占20%，考察組內(nèi)同學(xué)的紀(jì)律性、團(tuán)隊(duì)合作精神以及對完成任務(wù)的貢獻(xiàn)程度。為使組長評價(jià)能盡量公平，組內(nèi)成員在不同項(xiàng)目輪流擔(dān)任組長，這樣也使得組內(nèi)各成員都能得到鍛煉。教師評價(jià)占60%，盡量客觀地評價(jià)每位學(xué)生的掌握情況和“學(xué)習(xí)任務(wù)工作頁”填寫情況。

二、嘗試采用翻轉(zhuǎn)課堂式教學(xué)模式

未來社會(huì)的發(fā)展，科技日新月異，每天都有海量的資訊出現(xiàn)，而我們已掌握的知識(shí)和技術(shù)也會(huì)逐漸落后甚至被淘汰。要想在未來的競爭中立于不敗之地，就需要有較強(qiáng)的自學(xué)能力，不斷學(xué)習(xí)和進(jìn)步。采用翻轉(zhuǎn)課堂式教學(xué)模式不但有利于培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力，還能鍛煉學(xué)生的組織表達(dá)能力，幫助其更扎實(shí)地掌握所學(xué)的知識(shí)點(diǎn)。

翻轉(zhuǎn)課堂式教學(xué)模式，是指學(xué)生在課前自學(xué)知識(shí)點(diǎn)，而課堂變成了教師與學(xué)生之間和學(xué)生與學(xué)生之間互動(dòng)的場所，包括答疑解惑、知識(shí)的運(yùn)用等，從而達(dá)到更好的教育效果。對于一些層次低、基礎(chǔ)差、自學(xué)能力不強(qiáng)的班級(jí)，學(xué)生難以在上課前自學(xué)完新的知識(shí)點(diǎn)，但可以在一些難度不高、可以知識(shí)遷移的教學(xué)任務(wù)嘗試這種教學(xué)模式。

例如，在步進(jìn)指令項(xiàng)目中，學(xué)生先學(xué)習(xí)掌握了任務(wù)二的選擇性分支知識(shí)，而任務(wù)三的并行性分支與任務(wù)二類似，學(xué)生有能力在學(xué)完任務(wù)二的基礎(chǔ)上自學(xué)任務(wù)三。所以，筆者提前將課件和視頻發(fā)給學(xué)生自學(xué)，并且布置好思考題和作業(yè)，學(xué)生可通過回答思考題和完成作業(yè)來檢驗(yàn)自學(xué)效果。具體做法如下。

1.制作小視頻

每段小視頻時(shí)長5～8分鐘，每一個(gè)視頻都針對一個(gè)特定的問題，有較強(qiáng)的針對性。視頻通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)布，具有暫停、回放等多種功能，可以自由控制，有利于學(xué)生的自主學(xué)習(xí)。

2.自測檢驗(yàn)

視頻后面緊跟的三到五個(gè)小問題，學(xué)生可通過解答問題檢驗(yàn)自己的學(xué)習(xí)效果，若掌握不扎實(shí)可以重復(fù)看視頻。教學(xué)視頻還有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，便于學(xué)生日后復(fù)習(xí)。

3.課堂解疑和鞏固

課堂上，學(xué)生們一方面將有疑惑的地方提出來探討或請教教師，一方面將提前設(shè)計(jì)好的程序錄入并接線調(diào)試，檢驗(yàn)學(xué)習(xí)效果。

三、引入組態(tài)軟件模擬能動(dòng)的機(jī)械設(shè)備

在PLC課程的實(shí)操中，很難有實(shí)際的被控對象供設(shè)計(jì)、演練，大多是用PLC裸機(jī)或是實(shí)驗(yàn)箱、實(shí)訓(xùn)臺(tái)來練習(xí)。這些設(shè)備大多是靠指示燈來反映輸出結(jié)果，對于電機(jī)旋轉(zhuǎn)、工作臺(tái)自動(dòng)往返、機(jī)械手控制等動(dòng)態(tài)的控制對象，無法直觀地演示其動(dòng)作過程，不利于學(xué)生的理解、調(diào)試和設(shè)計(jì)，也降低了學(xué)習(xí)任務(wù)的趣味性。為使學(xué)生直觀地理解被控對象的動(dòng)作，筆者采用組態(tài)軟件來仿真被控設(shè)備的動(dòng)態(tài)過程。

例如，在進(jìn)行機(jī)械手控制程序設(shè)計(jì)時(shí)，筆者利用北京亞控的組態(tài)王制作一個(gè)控制演示畫面，將整個(gè)工程文件發(fā)送到每個(gè)學(xué)生的電腦，教會(huì)學(xué)生基本的設(shè)置和操作后，由學(xué)生自己編程、連接、調(diào)試。調(diào)試時(shí)，軟件可以形象地體現(xiàn)仿真設(shè)備的動(dòng)作過程，學(xué)生能直觀地判讀結(jié)果正確與否，也增加了趣味性。畫面如下圖所示。

四、小結(jié)

通過以上多種方法并用，學(xué)生們不僅學(xué)習(xí)積極性和成績有顯著提高，表達(dá)能力、組織策劃能力、自我展示能力也得到了很好的鍛煉，提升了職業(yè)素養(yǎng)和團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)。

作為現(xiàn)代職業(yè)教育工作者，教師正面臨著知識(shí)技術(shù)更新?lián)Q代快、教學(xué)對象個(gè)體差異大的現(xiàn)狀，應(yīng)該不斷更新知識(shí)，運(yùn)用新的科技教育手段，不斷探索有效的教學(xué)方法。正所謂“教學(xué)有法，但無定法，貴在得法”，筆者相信，只要教學(xué)方法得當(dāng)，用心教育，定能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，培養(yǎng)出優(yōu)秀的技能工匠。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉浩.PLC控制技術(shù)課程一體化教學(xué)探索[J].職業(yè)，2012（8）.

（作者單位：廣東省粵東高級(jí)技工學(xué)校）