1、浅谈PLC原理与应用教学方式的探讨 PLC原理与应用课程教学改革的实践探索 摘要：针对目前职业学校PLC原理与应用课程教学现状及其存在的教学问题，笔者根据几年来对本课程教学的实践与探索，认为在PLC教学中要改变以往的传统教学模式，采取“以课题案例为主线的教，以任务为驱动的学”的教学模式，优化PLC教学过程，重视课外实践活动，激发学生学习积极性和主动性，重视培养学生实践应用能力和创新精神。关键词：课题案例、任务驱动、多媒体教学、创新精神可编程控制器是以微处理器为基础，综合了计算机技术、半导体技术、自动控制技术、数字技术和网络通信技术发展起来的一种通用工业制动控制装置。可编程控制器以其可靠性高、灵
2、活性强、使用方便的优越性，迅速占领了工业控制领域。PLC作为现代电工的新技术越来越受到人们的重视。特别在职业教育领域中，很多中等职业学校都开设了PLC原理与应用课程。然而，由于中等职业学校学生的基础较薄弱，整体素质普遍低下，在教学过程中存在不少问题，其中较为突出的是学生的应用能力较差，很多毕业生在走上工作岗位后难以按企业现场控制要求进行编程、接线、调试等，未能体现职业学校学生在技能方面的优势。因此如何在中等职业学校教好这门课程？培养学生的实际动手能力和应用所学知识分析问题、解决问题的能力现在笔者结合本人的教学实践，谈谈PLC教学的一些见解。一、明确教学目标教学目标的确定是整个教学过程的前提。目
3、标的确定要依据教学大纲、教材体系和社会需要，还要根据专业的特点和教学对象的基础，重视实际应用，以“必需、够用”为度，正确处理好理论教学中的“了解、理解、掌握”及实验教学中的“练习、熟悉、掌握”层次的相互关系。教学中要兼顾教学对象的个体差异，区别对待。对基础差的学生只要求他们掌握最基本的内容，对基础较好的学生则要提出更高的要求。比如，对PLC软元件及其应用的讲授时，最低要求是：了解可编程序控制器的编程元件的划分，熟悉PLC的常用的编程元件；较高要求是：在上述要求的基础上，掌握PLC的编程元件的使用。教学的最终目的是让学生既获得知识本身，又掌握学习的方法和应用。二、优化教学内容教学内容的优化可从以
4、下3方面着手：（1）熟悉教材。教材是教师讲课和学生学习的依据。钻研教材，要有兢兢业业、一丝不苟的精神。物理学家严济慈曾说过：“教师对他所教的课程懂得越透彻、越深刻，就能讲得越简单、越清楚。”“以其昏昏”是不可能“使人昭昭”的。（2）处理教材。我们知道，用于教学的PLC教材，在编写时一般是按照：基本原理、基本指令、基本应用、基本操作等分成各个独立的章节。编者按照结构严谨性进行编书，教师实施教学时，则要考虑有利于学习者的认知过程而开展教学。这是教材使用者要注意处理好的问题。如果任课老师按照教材的顺序进行教学，就是要将全部基本指令学习完毕，再学习基本应用，基本学习完毕再进行基本操作的学习。这样，在一
5、段期间内学习完所有指令，学生学习后的印象不深刻，容易混淆，到基本应用的学习时，又得重新对所涉及的指令进行学习，效率不高。所有理论学习完后，才进行基本操作，不能互得益障，教学效果不好。为此，我在PLC教学中采用了课题式模块教学，重新自编教学内容。我通过多种途径搜集了上百个PLC应用实例，并通过筛选、整合成五个单元，每个单元由几个同类实例组成。每个课题以一个应用实例为主题，其内容包括了：应用实例的生产目的，生产条件和生产环境的介绍，用PLC实现控制的线路，所用的基本指令，编程方法、调试应用。由几个应用同类指令的实例课题组合成为一个教学模块，全部教学内容分为五个教学模块。五个单元主题分别是PLC原理
6、、时序控制、计数控制、位置控制和特殊功能综合应用。模块内的课题按照其难易程度安排教学的先后顺序。第一单元有电动机的点动控制、电动机的连续控制、电机的正反转控制、电机的手动Y-控制、七段数码显示抢答系统这五个实例作为对PLC工作原理部分的学习。第二单元以电动机自动控制、天塔之光、多台电机顺序控制、交通信号灯控制等四个实例为学习对象，学习按时间顺序控制的原理及应用。从以上列举的两个单元可知，任课老师精选设计的每个实例课题有一定的科学性、连贯性，由简到繁、由易到难。（3）丰富教材。教材一般比较集中、概括，有的内容抽象、平淡无味，完全是纯理论的知识，教师必须在原有教材的基础上，对某些问题有所发挥和补充
7、。例如，讲PLC的分类时，结合曹妃甸首钢京唐公司自动控制应用的PLC，介绍当今世界PLC产品的三大流派。一是美国的产品（以A-B公司为代表），一是欧洲的产品（以德国的西门子为代表），另一个是日本的产品（以三菱公司为代表）。用相机拍下实物图片，拿到课堂供学生观看，让学生区别不同PLC的产品，提高学生的学习兴趣。三、优化教学方法PLC原理与应用课程具有多变性、综合性、典型性、实践性和实用性五大教学特点，在教学过程中，既有一般又有特殊，既有新授又有复习，既有理论又有实训，既有工作原理又有编程方法。如果教师在教学中采取的是“一言堂”和“填鸭式”的教学，势必也就造成了“言者津津，听者昏昏”的教学局面。在
8、此过程中，学生往往是被动的，这不利于学生应用能力的培养。要改变这种局面，就要创新教学模式和教学方法，把原来的以教师为主、学生被动学习的形式变为学生在教师的指导下主动学习，把原来教师单方面活动变为师生的双向互动，适当地引用任务驱动教学法。“任务驱动”教学法是一种适合PLC教学的方法，有利于调动学生的学习积极性和主动参与意识，是一种符合培养学生合作学习与终身学习能力的方法，也是一种“授之以渔”的方法。运用任务驱动教学法于PLC教学，在形式上是：明确并提出任务师生共同分析完成任务的方法和步骤学生自学或协作完成任务教师适时指导交流及讲评。（一）任务驱动教学法任务驱动教学是教师把教学内容设计成一个或多个
9、具体的任务，学生通过完成一个个具体的任务，将所学的知识与技能真正内化。学生完成任务的过程是不断提出问题、解决问题的过程，而教师在这一过程中进行启发、引导和交流。（二）任务驱动教学在PLC教学中的优势1.使学生更易掌握教学内容。采用任务驱动教学模式进行教学，教师教学和学生学习都是围绕如何完成某个具体任务进行。例如：在学习步进顺序图应用于PLC程序设计教学时，在教学前先提出一个任务，即：“请你设计一个交通信号灯控制的程序。”围绕这个任务，讨论分析需要解决的问题，程序需要提供的功能，需要通过哪些途径来实现。要完成整个设计任务，必须正确了解十字路口交通灯的控制功能，否则无从入手。这时教师不要急于讲解，
10、而是先让学生讨论，分析任务，提出问题。比如，学生阅读一段描述交通灯控制功能的文字说明后，普遍提出很难理解，这时教师应及时作适当的启发和引导：是否可以采用流程图或时序图来描述其控制流程？帮助学生通过更直观方法去解读其中的内容，为后续设计奠定基础，同时也给学生指明一种处理类似任务的方法和思路。学生接受设计任务后，通过查阅有关资料，或者参照老师讲过的案例，独立或合作完成任务。在这个过程中，教师要适时指导，或参与一些学生的讨论或探讨，在完成设计的过程中，不同层次的学生会提出不同层次的问题，这时教师应随时随地解答学生提出的问题，个别问题就个别回答，带有普遍性的问题在全班回答或讲解。这样教学，学生容易理解
11、，学得快、记得牢，不论教师教还是学生学，整个教学过程都显得条理清楚、层次分明、顺理成章、轻松自如。2.能够激发学生学习的兴趣。PLC课实践性很强，它强调学生的动手能力。运用任务驱动教学法开展的教学，是将所学新知识和技能蕴涵在“任务”中，引导学生由简到繁，由易到难，循序渐进地完成一系列“任务”，从而得到清晰的思路、方法和知识的脉络。在这个过程中，学生还会不断地获得成就感，学生在一次次成功中找到自信，体味成功的快乐，从而更大地激发他们的求知欲望，激发他们的学习兴趣，逐步形成一个感知心智活动的良性循环，培养出独立探索、勇于开拓进取的自学能力。 3.提高学生的主动参与意识。采用任务驱动教学模式，每次课
12、教师都要求学生完成一个具体任务，学生在思想上就有紧迫感，在教师讲解过程中，就不再是被动地接受。在学习中，学生会遇到很多问题，或通过阅读教材解决，或同学间相互交流、讨论，有的则需要教师加以点拨指导，完全打破了教师一言堂的局面，由于教师主要是方法上的指导，学生有更多的时间具体操作，很多功能不再是教师手把手地教，学生容易体会到自己探索的成功感，可以充分激发学生的学习兴趣，调动学生学习积极性和主动参与意识。 4.培养学生注重掌握方法的意识和创新意识。在布置任务后，教师不限定实现任务的方法和思路，为学生发挥想象力和自由创作留有充分的余地，学生的作品也就会内容丰富，形式多样。不但掌握了教师要求掌握的内容和
13、方法、而且在很多操作细节上还能举一反三、自由发挥。实现鼓励学生大胆创新的教学目标，也有利于实现个性化教学、分层次教学和弹性教学。四、优化教学手段兴趣是人的认知需要的情绪表现，在学习过程中起着极大的推动作用。能否激发学生的学习兴趣，已成为课堂教学效果的关键所在。多媒体可以将文本、声音、图像、图形、动画、电影、电视等与学习内容进行有机的整合，从而改变了传统学习内容比较单一的特性，可以提高学生的学习兴趣，激发学生学习的积极性。传统的授课模式是板书讲授法，这是一种最传统、应用最普遍的方法，它由教师按事先设定的思路有条理地边讲授边板书，引导学生按教师的思路接触问题的核心，其优点是重点突出，易于理解；但其
14、缺点是比较枯燥，且由于受板书的限制，不够直观，信息量小。针对传统授课方法的缺点，于是在PLC课程的讲解过程中对该课程内容信息量大，编程枯燥，程序结果无法用板书的形式演示等问题，本人将多媒体引入到教学过程中，以提高学生的学习兴趣，激发学生学习的积极性。为此，在制作PLC多媒体课件时，本人将教材内容和实验内容相结合，重点对教材中有关梯形图程序的编写以及结果的演示进行了仿真，力求能够通过仿真将程序运行结果以动画的形式展示给学生，以达到生动形象讲解问题的目的。 在实际授课中，根据本次课的内容，事先做好多媒体课件。具体讲解时，对于编程中比较关键的步骤或者学生容易疏忽的地方，重点勾勒出来，在板书上讲解，目
15、的是加强学生的理解。对于编程的结果，采用Flash动画形式展示给学生，这种方式增加了学生的学习兴趣，活跃了课堂的气氛，使原本很枯燥的学习变得生动起来。教学事实证明，传统的板书教学模式与现代的多媒体教学相结合，即让PLC的教学图文并茂，达到了很好的教学效果。五、重视课外实践活动开展课外实践活动，提高学生的应用能力大凡教学都应适当开设课外实践活动作为教学的辅助或者说是课堂的延续，尤其是对PLC原理与应用课程，组织学生参加课外实践活动就显得更有意义。一方面，教师应根据教学内容的安排，多带学生走出课堂，到企业了解PLC的使用情况，让学生在实际生产中理解书本中的一些抽象的概念和原理，指导学生搜集关于PL
16、C的应用资料，让学生真正体会到PLC在现代化生产中和现实生活中的应用。另一方面，可以利用课余时间让学生在教师的指导下搞一些小创作或小改造，如利用PLC对学校水塔的水位或学校路灯进行自动控制的创制，或者对学校的车床线路进行改造实现自动进给等，使学生学有所用，学有所成，从而提高了学生的应用能力。 中国教育学会曾提出：“面向21世纪的课程和教学改革要在培养创新意识和应用能力上下工夫。”PLC原理与应用课程最重要的特点是综合应用性强，教学中，如果只片面传授课本上的知识，而忽略学生应用能力的培养，其结果势必使学生缺乏实际动手能力，这与职业教育的宗旨背道而驰。因此，增加实习实训课时的比重，逐步加大学校相关设备的投入，建立较为完备的PLC技术仿真实训室，从而为“PLC仿真项目开发”的实训教学创造良好条件。教学实践证明，只有通过PLC仿真项目方面的实训，让学生亲自编程、实际接线和仿真调试，并对运行过程中所遇到的问题进行分析和改进，才能真正培养学生创新思维和综合职业能力，才能为社会培养出更多更优秀的应用型技术人才。参考文献：1.PLC原理与应用肖明耀主编中国劳动社会保障出版社 2007年6月第1版2.PLC原理与编程实例分析程子华 刘小明编著 国防工业出版社 2008年4月第3次印刷
