項目教學法在《PLC原理與應用》課程中的研究與應用

筆者在近年的《PLC原理與應用》教學實踐中，以培養實際工程應用能力為目標，采用項目教學，改革教學內容和方法，取得了良好的效果。

一、《PLC原理與應用》項目教學的可行性

1.項目教學法

項目教學法是基于構建主義理論指導下的一種教學方法，以選用實際中可動手制作的工程項目為平臺，為學生設置學習情境，通過學生動手實踐完成項目制作，使學生學習并掌握構筑于該項目平臺上的相關知識，最終對所完成的項目進行評價的一種教學過程與方法。

與傳統的教學法相比，該教學法具有改革性的轉變。在教學過程中，主要表現在三個核心的轉變：以課堂為核心轉變為以工作情境為核心，以教材為核心轉變為以“項目“為核心，以教師為核心轉變為以學生為核心 。培養目的的轉變表現為以“知識為本位”變成以“能力為本位”。

2.項目教學法在《PLC原理與應用》教學中應用的必要性

《PLC原理與應用》是一門理論性與實踐性均相當強的課程，項目教學法能較好梳理理論教學與實踐教學之間的關系，培養學生的職業能力。

二、進行以工作過程為導向的項目課程開發

在項目教學中，項目貫穿教學全過程。項目作為整個教學過程的主線，具備知識載體、實踐對象的功能。學生通過項目獲取知識，提高技能，因而項目的選取與確定就成為了關鍵。項目課程開發的決定性因素有兩個：

一是教學內容的選擇。在課程內容上要結合行業需求、崗位能力，另外，要關注學科發展，結合PLC技術的綜合性，將機械、電子、液壓、氣動和計算機等知識與PLC有機地聯系和綜合運用起來。

二是課程內容的整合。現有的教材在編寫時一般按照基本原理、基本指令、基本操作分成獨立的章節，難以適應職業工作的需要。筆者將教材中的內容以工作過程為參照系，將陳述性與過程性知識整合，理論與實踐知識整合，將知識和專業能力分解溶入項目任務，以任務為引領，以生產實踐為主線，以學生的行為導向，對知識與技能進行重新建構，突出技能的培養和職業習慣的養成（見表1）。

表1教材原內容結構與重組后內容結構對比

教材原內容結構重組后內容結構

第一章：可編程控制器概論項目1：FX2系列PLC的硬件及安裝

第二章：基本指令及應用項目2：FX2系列PLC的編程軟件使用

第三章：梯形圖程序設計項目3：三相電機的正反轉控制

項目4：流水燈控制

項目5：小車自動往返控制

第四章：步進順控指令及應用項目6：全自動洗衣機控制

項目7：大小球分類

項目8：十字路口紅綠燈的控制

項目9：機械手控制

第五章：功能指令及應用項目10：花式噴泉控制

項目11：步進電機控制

項目12：小車多工位運料

項目13：自動售貨機控制

第六章：可編程控制器的應用設計項目14：貨物傳輸控制系統

實訓一：FX系列PLC硬件使用項目15：加工生產線控制系統

實訓二：……項目16：龍門刨床電控系統的PLC改造

三、教學流程設計

在分析學生基礎、課程特點和就業崗位的基礎上，對項目教學的整個過程進行了設計，通過兩年的實驗教學和改進，最終選用的教學流程見圖1。

四、《PLC原理與應用》項目教學實施過程

以“十字路口交通信號燈控制”為例，計劃學時4課時。

1.教學準備

主要進行元器件準備、儀器檢查、學生分組。分組時綜合考慮學生性格、能力的互補性、均衡性。按照企業生產班組，每組設一名組長。為調動積極性，每個項目學習時都更換組長。

2.創設情境，提出任務

項目開始階段，給學生觀看路口紅綠燈控制視頻，調動學生參與項目的積極性。然后布置工作任務，明確控制要求，讓學生知道要解決什么問題，成果形式是什么，達到什么目的和效果，并用課件將以前的成果形式展現給學生。

為讓學生正確找出任務的關鍵突破點，要對任務進行分析。比如指出信號燈控制系統是一個時間順序控制系統，可以采用基本邏輯指令編程也可用單流程步進程序進行設計，同時還可將東西方向和南北方向各看成一條主線，使用并行分支步進程序，以引出相關新知識鏈接。

3.學習討論并制定任務的實施方案

學生拿到任務書后，教師引導，由小組討論完成輸入輸出分配、狀態轉移圖等。期間，教師要找準時機切入“必需、夠用”的理論知識，難以理解的理論知識集中講解。在此環節，教師要幫助解決小組討論中有難點有爭議的問題，檢查各組確定好的方案，對于共性的、核心的問題要及時統一講解。

4.方案的實施

各組根據設計方案進行PLC線路連接，利用編程軟件完成PLC程序的調試并通電試驗，如電路不能實現任務所提出的功能，小組分析查找故障原因，并修改設計方案。鑒于學生的實踐經驗不夠豐富，在這一環節中教師加強巡回指導，指導學生學會PLC故障的排除方法，提高專業能力。

5.成果展示與評價

這一環節讓學生展示成果，并談談遇到的問題、困難及解決辦法，能提出合理的意見還可加分。教師對各組方案的設計、實施中存在的問題進行總結，并對本次課的重點知識內容進行引申應用。對項目活動中學生的參與程度、協作與創新給予點評，鼓勵學生積極參與，嘗試失敗，體驗成功。

6.知識拓展

為提高學生對新知識技能的再學習能力，將此項目要求在十字路口交通信號燈控制系統中增設東西和南北方向左行信號燈，要求每次左行信號綠燈亮20秒后變為左行紅燈，此時直行信號綠燈再亮。

這一環節老師引導學生自主學習并完成方案設計，為督促學生充分利用學習時間，提高學習效率。可采取競賽機制，看那個組最先正確完成設計。

7.關于項目成績的考核

改革傳統的期末理論考試為主的考核方式，采取項目全程評估。在評估過程中，除了對學生的項目作品進行評估，也關注學生的學習行為、動手能力、參與度等，如課上回答問題的準確率、思考問題的深度、發問能力。通過考核方式的改革，學生學習目的明確，實踐能力提高較快，形成了良好的學習氛圍。

五、成效分析

1.取得的成效

（1）目標明確、循序漸進的項目實施過程，符合學生認知規律和技能學習特點，切實保證了學生對各個知識和技能要點的深入了解和準確把握。

（2）項目活動中，大部分學生求知欲增強，能積極參與，認真思考，參與面與參與度提高了。

（3）學習中，膽小和學習有困難的學生得到了同伴的幫助、支持，能在組內大膽發言，自信心增強，學習效率提高。

2.存在的問題及解決策略

（1）教師的知識面和技能水平有限，理論知識與實踐應用的融合程度不夠。教師要多參加企業培訓、參觀和學習。

（2）班級人數過多，每個小組得到教師的輔導機會不多，每個學生得到的訓練量不足。所以實訓室半開放式的運作和管理可以有效解決這個問題。

（作者單位：南京下關中等專業學校）

注：本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內容請以PDF格式閱讀原文