基于培養自主學習能力的PLC教學方法研究

趙佳萌

[摘要] 由于在生產企業中的廣泛應用，PLC的型號及品牌不斷增多。為了適應這個發展趨勢，在PLC的教學中應注重培養學生的自主學習能力。首先應對教學內容進行整合，模擬真實的工作情境，綜合運用四段教學法和引導文法，提高學生學習興趣，增強自主學習的能力。

[關鍵詞] PLC自主學習能力四段教學法引導文法

可編程控制器（PLC）已成為工業生產自動控制的重要部分在各大型生產企業中廣泛應用。因此，生產企業對畢業生的PLC應用能力要求也不斷提高。這種狀況對高職教育提出了更高的要求。作為我院電氣自動化專業的核心課程，PLC的教學必須適應社會生產發展的需要，以市場經濟對人才的能力需求為導向，創新教學模式。為了提高學生學習PLC的興趣和培養開拓創新思維能力，我們在PLC課程的教學中，引入了多種教學方法。針對學生已有的認知結構不同，在不同的教學階段運用不同的教學方法。

1. 整合教學內容，注重自學能力的培養

目前在工業生產中應用的PLC品牌有很多種（如三菱、西門子等），每一種品牌雖然在外部接線、編程環境、軟件指令、功能等方面都不盡相同，但是各品牌之間的操作都大同小異，而且他們的結構及原理也基本相似。在教學中，我們只能提供一兩種品牌的PLC給學生實訓，但是學生工作后所接觸到的PLC可能是其他品牌，為了解決這個問題，我們在這門課的教學中就要有意識的培養學生的自學能力，以至在工作中遇到其他品牌的PLC也能應付自如。一個學生有了自學能力，他就可以主動學習，獨立思考，工作后，他可以根據自己的需要，繼續提高自己的專業水平。因此，用長遠的眼光來看，培養學生自學能力是有重要意義的。

要培養學生的自學能力，最關鍵的就是要讓學生能讀懂PLC的技術資料。每一種品牌每一個系列的PLC，在出廠時都配有很詳細的技術資料。這些技術資料里，最重要的就是編程手冊。因此，在PLC應用技術這門課程中，教學生實踐的同時教會他們查閱編程手冊是很重要的。

我院自07年舉辦高職，由于各專業是文理兼招，統招分數在200分左右，因此學生的理科基礎相當薄弱。高職的學生，對過多過深的理論知識的學習很吃力，學習興趣不高，但是他們對形象的知識很感興趣，并且喜歡動手操作，在實踐中建立他們的自信心和自豪感。因此，PLC的教學應盡可能的貼近生產實際，以應用為導向培養學生的動手能力。

基于以上的想法，我們將PLC課程的教學進行了改革。根據學生今后從事工作的工作領域，創建了不同的學習情境，將理論知識融入到一個個學習情境中，將PLC抽象的指令通過項目下的小任務進行講解和練習。在課程教學中，模擬真實的工作情景，按照PLC控制系統設計中提出問題、分析問題、I/O分配、I/O接線、程序設計、上機調試等一般流程的順序進行教學。

2. 運用“四階段教學法”，構建對PLC的認識

學生的認知過程，是將所接受的信息整合到原有認知結構的過程。因此，在PLC技術的教學中，也應充分考慮這一點。教師提出的問題與給學生的任務，應該在學生的認知能力之內。很多學生在剛開始接觸到PLC時，對它沒有任何概念，也不會對他的用途產生任何聯想。因此，在課程教學的初期，需要教師更多的充當主角，采用“四階段教學法”可以激發學生的學習興趣，把學生引導上學習PLC的正軌上來。“四階段教學法”是以“示范——模仿”為基礎的教學方法，把教學過程分為準備、教師示范、學員模仿和總結練習四個階段。例如，在學習情境一的教學中，主要講述PLC對三相電機的控制。由于學生在電工實訓課中接觸過三相電機的控制，因此就很容易從原來的認知結構上構建出對PLC的認知。PLC的軟元件與常用的電氣控制元件有什么對應關系？如何用PLC去改造之前學過的交流接觸器控制的電路呢？隨著問題的提出，學生的興趣由此提高。在教學時，教師對PLC控制系統的設計和工作過程做全程的演示，學生能明確這是在做什么，怎樣做，為什么要這樣做。在學生操作時，要注重培養學生自主分析和解決問題的能力。學生在上機調試不成功時，要引導他自己發現問題解決問題，這樣學生才能手腦并用，技能水平才能夠提高。

在實施“四段教學法”的過程中，還需要先進的多媒體教學手段加以輔助。由于PLC的工作過程十分抽象，學生理解非常困難。因此就需要多媒體技術手段將PLC抽象的工作過程和指令變成形象的圖片或動畫。通過教學團隊制作ppt和flash動畫，增加了人機交互性。這樣不但易于學生理解，還提高了他們的學習興趣。例如，在講到PLC的基本編程指令時，很多同學對將梯形圖轉換為指令的形式輸入手持編程器感到很困難。針對這個問題，我們教學團隊用flash對每個項目開發了一個模擬編程器。學生在電腦上用虛擬的手持編程器輸入程序，如果輸入錯誤，會產生聲音提示，與真實的編程器并無差異。因此，多媒體教學技術手段是實施PLC教學的重要保證。

3. 合理編寫引導文，引入競爭機制，激發學生學習興趣

隨著學生們認識水平的不斷提高，在學生對PLC的工作過程有了一定了解后，可以獨立的完成任務。這時，教師可以提出一些綜合性的開放的任務給學生，讓學生們在不同的控制方案中選擇最優的進行實施，而教師只起到輔助的指導作用。因此，采用引導文教學法不但可以提高學生分析問題的能力，更提高了他們的自學能力。引導文教學法是“借助于預先準備的引導性文字，引導學習者解決實際問題”。引導文的任務是建立項目工作和它所需要的知識、技能之間的關系，讓學生清楚完成任務應該通曉什么知識、具備哪些技能等。引導文教學法的教學過程也遵循完整工作過程的六個階段：獲取信息（回答引導問題）、制定計劃、做出決定（討論工作計劃和引導問題的答案）、實施計劃、檢查控制和評價反饋。在引導文教學法中，引導文的開發是很重要的。它不但要提出明確的工作任務，而且要提供完成任務所需的信息。在PLC的引導文法教學中，引導文中給學生提供的信息應盡量從PLC的編程手冊與技術手冊等技術資料中選取，只有這樣才能更貼近學生的工作環境，才能在他們今后遇到其他品牌的PLC時能應付自如。例如，在實施自動生產線的任務中，由于學生之前有多個任務做基礎，因此可采用引導文教學法。在任務實施之前，教師將引導文發給學生。引導文包括：①任務描述：即一個項目的工作任務書。②引導問題：學生通過問題的引導，“找出獨立應對任務的知識和方法”。③學習目標描述。④學習質量監控單：避免了盲目性。⑤工作計劃（內容和時間）。⑥工具與材料需求表。⑦專業信息。⑧輔導性說明等。學生通過回答引導文中的引導問題，自行制定方案，分組實施任務，教師在這個過程中只起監控和引導作用。在學生完成任務后，可以通過多種方式對學生進行評價。在自動生產線的任務中，可以通過小組答辯加競賽的方式進行評價。每個小組派代表敘述自己的實施方案和實施過程，并接受其他小組的質詢。然后通過一個小競賽，看看哪個小組在規定時間內將最多的工件加工出來。引入這樣的競爭機制，可以調動學生們的積極性，也培養了他們團結協作的能力。

4. 教學效果

相比教學方法應用之前，學生的學習興趣明顯提高，課堂氣氛較之前也活躍了許多，上課時睡覺開小差的現象明顯減少。大多數學生在學習完本門課程后感到有很大收獲，他們感覺到獲得的不僅是知識，而是工程素質。通過這門課的學習，學生們了解了PLC在自動化生產中的巨大作用，也會對一個生產控制系統進行調試和安裝，他們的學習過程就是工作過程，這對他們今后的職業發展是大有好處的。

5. 小結

如何對PLC現有的教學方法進行改革，我們只是作了初步的嘗試和探討。要想取得更大的成效，使教學跟上科技迅猛發展的步伐，我們只有不斷提高自身素質，把握科技前沿，才能將科技發展的新概念、新理論、新技術應用到教學過程中。重視感性與理性認識的規律，重視理論和實踐教學的有機結合。不斷更新教學思想，不斷進行教學改革，我們才能培養出具有高新技術的應用型人才。