項目教學法在PLC課程中的實踐

邵金均

(浙江師范大學職業技術教育學院，浙江金華321004)

一 項目教學法理論

項目教學法是指在教師的指導下，學生確定項目目標，以小組的形式做出決策，圍繞既定目標決定學習內容和學習方式，自行計劃、實施和評價學習活動的一種教學方式［1］。項目是以實踐活動任務的形式出現，通過完成活動任務，得到一個具體的、具有一定實際應用價值的產品或服務。在項目教學中，以項目作為學生學習活動的主線，學習成為一項人人參與的創造實踐活動，學生在完成項目的過程中進行學習和增長經驗，注重的不是最終的結果，而是完成項目的過程［2］。項目教學法的應用打破了傳統的“以課堂為中心、以教師為中心、以教材為中心”的教學模式，以項目為載體，學生的自主活動為主線，在整個項目的進行過程中，培養了學生的社會能力和個人能力的同時，也促進了學生專業能力和方法能力的提高。

二 項目教學法在PLC課程中應用的意義

PLC是實踐性、綜合性很強的課程，要求學生既要有理論知識，又要掌握實際操作技能。在課堂教學中，通常是單獨講授PLC的指令和編程方法，容易使學生感覺枯燥、不易理解。通過引入項目教學，將理論知識融入到項目的實施中，學生主動去學習相關指令知識，同時也獲得了編程經驗的增長。在項目實施前，教師進行必要的課堂教學，學生掌握必要的基礎知識。在教師引導下，學生確立項目任務，在一定學時內完成項目的實施，包括具體項目內容的設計、接線、編程、調試等多個步驟的實施。在完成項目后，學生展示項目成果，重新反思，并相互學習交流，提高經驗技巧，體驗成功的喜悅。通過對項目活動的評價，發現問題，肯定成績，促進學生總結成功經驗和失敗教訓。在PLC課程中應用項目教學法，使學生更好地理解和把握課程要求的知識和技能，有效地提高學生的專業能力、方法能力和社會能力，使專業訓練更接近于崗位的要求。這個教學方法對于工科的教學確是行之有效的［3］。

三 項目教學法在PLC課程中的實施

(一)項目教學前準備

在開始項目教學之前，教師和學生都要做好項目教學活動的充分準備。教師要認真研究教學要求、學校現有的教學條件、當前學生的知識能力水平，提前做好組織準備工作和材料準備工作。尤其是第一次開展項目教學活動前，還需對學生進行項目學習方法的指導，幫助學生完成項目學習中角色的轉變，使學生盡快理解項目教學活動的內容與過程。充分的教學前的準備，為項目教學的順利開展、實施完成與取得良好的教學效果提供了有力的幫助。

對于教師來說，項目教學不可能完全取代教師的課堂理論授課式教學。教師應根據教學目標與內容的不同、學生學習情況的不同、項目任務的不同，選擇不同的教學方式。可以是在項目教學開展前，也可以是在項目教學活動中或項目教學活動后穿插進行專業知識的講授，以獲得更好的教學效果。這一點需要教師在項目教學開展前做好預先準備。

(二)項目的立項與計劃

項目的設計與選取應符合以下特征:實踐性、啟發性、典型性、目的性［4］。項目教學所涉及的內容，通常來自現實生活生產的實際或需要解決的某個問題。項目教學中的項目要一定是經過精心設計、整合、簡化的項目。引進真實項目，不主觀臆造脫離實際生產生活。選擇具有一定深度的問題，能啟發思考，獲得良好的教學效果。同時，所選項目要能反映同類事物的一般特性，具有代表性。此外，項目教學中，項目選取要適應教學的目的與要求，學生對問題有深入理解，以更好地提高學生分析問題和解決問題的能力。

在PLC課程的項目教學實踐中，通過教師的引導，總結生產生活實際，學生可自行選擇的項目有:三相異步電動機正反轉控制、三相異步電動機Y/△降壓起動控制、霓虹燈控制、交通信號燈控制、小車運動自動控制、步進電機驅動控制、機械手運動控制、搖臂鉆床的PLC控制改造等等。教師根據項目復雜程度，結合學生現有水平，可選擇難度低、易實現的項目優先開展。

好的計劃是成功的基礎，制定項目活動計劃是非常有必要的。在選定項目后，學生對將要實施的項目進行計劃。項目計劃的內容包括:確定項目活動的內容、要達成的結果、實現步驟途徑、人員分組方式、場地要求、材料需求等等。

以交通信號燈控制設計為例來說明。項目的作品是設計完成一個交通信號燈的PLC控制系統，結合實驗室現有設備，學生擬用模擬交通信號燈的形式，在實驗室完成項目。以4人為一小組單位，每小組推選一人作為組長，分小組進行項目實施。學生以小組為單位自行制定實施項目活動的計劃、小組成員任務的分配、各項工作內容的用時等，并制定成文。小組內的任務分配，有助于更多的學生參與到項目的實施過程中，更有利于學生自主學習的開展。學生在觀察了學校周邊的十字路口交通信號燈的工作后，討論確定該項目所要達成的結果，即交通信號燈控制的功能如表1所示。

表1 十字路口交通信號燈控制功能

(三)項目的實施

學生依據計劃，開展項目，對自己的每一步學習進展進行檢查，有利于培養學生的學習自主性。在完成了項目計劃后，每個項目小組和各小組成員都開始著手完成各自所承擔的任務，教師積極鼓勵和督促學生在小組內進行獨立工作。在此階段，需要完成設備選型、編制I/O分配表、繪制PLC外部接線圖、設計控制程序、程序調試等幾項內容。學生按分工各自進行相應內容的學習和準備，比如:設備選型方法、PLC控制系統設計步驟與方法、編程與仿真調試軟件的使用等。在教師的引導下，學生開展項目的實施，主要步驟如下:

1.根據項目要求的不同，對控制功能進行分析，確定PLC系統中需要用到的輸入輸出設備。依據輸入輸出點數、輸出設備形式，選擇確定PLC的型號。

2.編制PLC系統輸入輸出設備分配表。根據輸入輸出設備分配表，繪制PLC外部接線圖。在外部接線圖的繪制過程中，學生需要查閱相關PLC的使用手冊，來進一步熟悉PLC，接線圖需要包含必要的電路保護。

3.PLC控制程序設計。在教師的引導下，學生利用編程軟件，編寫PLC控制程序。在程序設計過程中，教師僅僅做引導工作，不參與具體編程。教師引導學生根據交通信號燈的工作過程，結合已有經驗，如:利用振蕩電路來實現燈光閃爍、利用定時器來實現燈光的延時切換，逐步分解控制過程，設計出對應的PLC梯形圖。引導學生，也可以應用SFC圖、步進指令進行編程，采用并行結構來實現兩個方向的交通信號燈的控制。可以說，這個環節是整個項目實施過程中的難點。如何做好引導學生完成程序的設計，又不過度指導，能起到培養學生獨立思考、解決問題能力，提高學生創造性思維能力，這些都需要教師在教學前縝密思考安排，在教學中不斷實踐來提高。

4.程序調試。在完成PLC程序設計之后，需進行程序調試，以確定結果是否正確，達到控制要求。調試分為仿真調試與現場調試兩個階段。利用仿真調試軟件，在不具備實際的PLC時，也可以較好地完成程序的驗證。以三菱FX系列PLC為例，利用仿真調試軟件GX Simulator 6，學生通過時序圖或軟件窗口監視的方式進行程序的驗證與調試。仿真調試通過后，利用實驗室設備，按外部接線圖進行線路接線，進行現場調試。調試沒有成功的小組需要進一步分析出現問題的原因，進行小組內的討論，檢查、修改程序。整個程序調試過程中，以學生為主體，在出現問題時教師及時引導學生分析問題，由學生自己去解決問題。學生通過操作、觀察、感知，提高了觀察力和發現問題、解決問題的能力;同時，也培養了學生認真、嚴謹的工作態度。通過多次努力，最終學生通過程序調試，完成項目作品，體驗到成功的喜悅與合作的快樂。

(四)項目成果的展示

在項目成果的展示中，學生根據項目作品要求而編寫的控制程序，有的使用了定時器，有的使用了計數器;有的用梯形圖經驗設計法設計程序，有的用順序控制設計法以SFC圖形式完成等。通過展示環節，學生總結了自己的知識與能力增長情況，分享了有價值的經驗教訓，同時，體驗了成功的喜悅。在展示過程中，教師適時加以提示，讓學生展開討論，以修改完善作品設計，盡可能引發出新的創意。

(五)項目活動的評價

在完成項目的實施后，學生對項目活動進行歸納和整理，形成項目活動資料，包括項目計劃、外部接線圖、程序圖，還有必要的總結報告。之后，教師和學生進入項目活動的評價環節，項目活動的評價過程也是學生的一個學習再提高過程。對整個項目的評價包括兩個方面，一方面是對學生完成的項目作品進行評價，另一方面是對學生完成項目作品的整個過程進行評價。

評價活動先在小組內進行，自我評價與他人評價相結合，評價本小組項目作品完成情況、組內成員完成分配的任務情況、解決遇到的困難與問題情況、小組合作表現等等。先由學生進行自我評價，加深學生對項目的理解與認識，同時，也有助于學生進行自我反思，反思自身工作的優缺點。項目小組成員對組內其他成員進行評價時，客觀公正地對他人給予評價，也獲得別人對他的客觀評價，從他人的角度來審視自己在項目工作中的表現與能力，認識到自身工作在項目活動中的重要性。組內評價結束后，進行小組間的相互評價，對其他小組項目作品進行評價，達到取長補短，互相促進的作用。最后，教師對各項目小組完成的作品做出點評，指出作品的優點與不足，可以改進的方向。同時，也對組內成員在整個活動中的表現包括完成時間、進度安排、合作態度等做出客觀的評價。在整個評價過程中，以自我評價與他人評價相結合，以注重形成性評價、輔以成果評價相結合的形式來完成整個項目教學活動的評價。最后，由教師對整個項目教學進行總結，一方面是肯定學生的成績，另一方面是對程序設計思路、設計方法，外部接線注意事項等共性問題進行分析，讓學生經過自主學習后獲得對知識的系統性認識［5］。

四 總結

通過項目教學的實施，學生與教師一起選擇、規劃并實施了具體項目，獲得有意義的項目成果，增強了學生學習興趣，加快了學生經驗的積累，學生獲得了更多的直接經驗。通過項目教學的開展，為學生創造了自己確定目標、自主學習、自我評價、互相協作工作的機會，兼顧了不同學生的個體化差異的學習需求，使每個學生都能獲得一定程度的提高。項目教學融合知識、素質、能力教育于一體，綜合學生的知識學習、團隊協作、創新能力等素質的形成，提升了學生專業技能和綜合素質。

［1］魯道夫·普法伊費爾，傅小芳.項目教學的理論與實踐［M］.南京:江蘇教育出版社，2007(5).

［2］王兆明，云建軍.項目教學法在PLC課程教學中的應用［J］.吉林工程技術師范學院學報，2011，27(7):34-36.

［3］許德良.項目教學法在高職機床電器與PLC課的教學實踐［J］.中國教育技術裝備，2012(6):72-73.

［4］賀 平.項目教學法的實踐探索［J］.中國職業技術教育，2006(22):43-44.

［5］呂 聞.項目教學法在PLC課程教學中的應用［J］.中國新技術新產品，2012(4):238.