高職PLC實訓啟發(fā)式教學實踐與探討*

唐春霞 劉新鈺

（天津職業(yè)技術師范大學 天津 300222）

在科學技術迅速發(fā)展的今天，隨著市場競爭的日益加劇，企業(yè)工業(yè)系統(tǒng)的自動化程度日漸提高，對自動控制系統(tǒng)應用型人才的需求也愈來愈多，要求也越來越高。企業(yè)不但關注畢業(yè)生的文憑和各類資格證書，更看重他們的實操能力和適應能力。高職院校作為向社會輸送應用型人才的基地，學生在校的學習效果直接關系到其進入社會后的就業(yè)與發(fā)展。如何通過在校的各種教學環(huán)節(jié)提高學生的專業(yè)能力，鍛煉學生實踐能力，促使其掌握更多的專業(yè)技能，實現(xiàn)從學校到企業(yè)的快速適應與無縫對接，對于高職院校的實訓教師來說是個現(xiàn)實的重要課題。

可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller，PLC）是結合傳統(tǒng)繼電器控制技術、計算機技術和通信技術為一體的通用自動控制裝置。PLC技術被譽為現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)自動化的三大支柱之一（其余為機器人、計算機輔助設計和制造），在當今各類工業(yè)企業(yè)的自控系統(tǒng)中應用極為廣泛，是該專業(yè)學生進入企業(yè)后必須接觸和掌握的核心技術之一。高職院校中PLC實訓是自動化專業(yè)學生的核心實訓課程之一，其專業(yè)價值對學生就業(yè)有著舉足輕重的作用。筆者根據(jù)自己多年的工程實踐經(jīng)驗，結合啟發(fā)式教學思想對PLC實訓課程的教學活動進行了初步探討。

PLC實訓課程教學

內(nèi)容的特點及存在的問題

（一）PLC實訓課程教學內(nèi)容的特點

教學內(nèi)容更新速度快 目前，工業(yè)系統(tǒng)中應用的PLC品牌較多，如西門子、松下、歐姆龍、三菱等，不同廠家的產(chǎn)品各具特色。由于技術更新較快，PLC產(chǎn)品的功能不斷豐富和增強，教師授課必須不斷補充新的知識和內(nèi)容，同時還要涉及不同品牌和型號的產(chǎn)品，拓寬學生的知識面，提高其進入企業(yè)后的適應性。

教學內(nèi)容多 PLC實訓課程涉及的主要內(nèi)容包括PLC結構、功能、特點、分類、基本原理、系統(tǒng)配置、指令系統(tǒng)、軟件編程功能及應用、硬件和軟件調(diào)試、控制系統(tǒng)設計等，內(nèi)容較多。

教學內(nèi)容應盡量接近現(xiàn)場實際 PLC實訓課程的目的就是使學生掌握目前企業(yè)所用的主流PLC設備。教師講授要盡可能貼近實際，讓學生盡可能模擬現(xiàn)場、了解現(xiàn)場可能發(fā)生的情況，提高解決現(xiàn)實問題的能力。這樣，不但能在具體的實際環(huán)境中夯實其所學的理論知識，而且更能增強學生的實踐技能和創(chuàng)新思維能力，提高學生質(zhì)疑、答疑的能力。

（二）PLC實訓課程教學存在的問題

學生的理解程度不夠 學習PLC的目的是解決工業(yè)控制過程中的各種實際問題，實現(xiàn)學以致用。PLC品牌較多且各有不同的編程指令，如何快速學習和掌握PLC課程內(nèi)容？筆者認為學習的重點應該是 “勤學善思——在思考中理解，在理解后貫通”。例如，PLC串行工作方式（step by step）是 PLC實訓教學中最基礎的一個問題，理論測試很容易過關，可在實際編程過程中由其引起的錯誤層出不窮，說明學生對PLC運行方式往往只是機械記憶，并沒有真正理解。

學生的學習積極性不夠 教師在實訓教學中起主導作用，通常是教師先講解PLC指令，然后依照例題演示編程，再由學生練習。在練習過程中，教師對出現(xiàn)的問題進行檢查、糾正，學生在實訓中不需要進行深入的思考，從中獲得知識和訓練都是被動接受而非主動分析思考。由此導致學生在實訓課中積極性不高，參與性不強，興趣較差。

學生動手機會不足 由于場地、設備、課時及指導教師人數(shù)等條件的限制，實訓小組人數(shù)偏多。一般是積極主動的學生得到操作的機會多，而有惰性或者動手能力較弱的學生則很少有機會鍛煉，學生動手能力的培養(yǎng)得不到保證。

對啟發(fā)式教學的認識

啟發(fā)式教學思想的內(nèi)涵 子曰：“不憤不啟，不悱不發(fā)”。朱熹對此解釋說：“‘憤’者，心求通而未得之意；‘悱’者，口欲言而未能之貌?！眴l(fā)式教學不僅是我國古代教育思想的瑰寶，也是現(xiàn)代教育學界恒久不變的話題。筆者認為，啟發(fā)式教學的理念與現(xiàn)代教學改革的主旨不謀而合，尤其對于應用型人才的培養(yǎng)具有重要意義。啟發(fā)式教學不是一種單純的教學方法而是一種教學思想，是從學生的需要出發(fā)，處理好教與學之間的關系，使學生成為學習的主體，教師起到指導與推動的作用，變教師的單純傳授為教師與學生之間的互動。

啟發(fā)式教學思想貫徹思路 啟發(fā)式教學作為一種先進的教學思想并不存在固定的模式，而是通過實踐和交流發(fā)掘出適合本課程及學生特點的具體方法，并在教學中圍繞這個理念不斷完善，達到吸引學生主動來學、指導學生怎樣去學、培養(yǎng)學生學以致用的目的。

啟發(fā)式教學思想在PLC實訓課程中的實踐

高職院校的學生和當今所有大學生一樣，具有明顯的時代特征，獨生子女占多數(shù)，其認知水平已趨于成熟，自我意識較強。作為教師，必須根據(jù)學生的年齡、心理等特點，從培養(yǎng)興趣入手，激發(fā)其學習的動機，使其對學習的愿望從潛在的需要變?yōu)榛顒訝顟B(tài)，形成學習的積極性和主動性。

針對PLC實訓教學中存在的問題，我校結合啟發(fā)式教學的內(nèi)涵，實施如下：

從熟悉問題入手，提高學生學習興趣 學生初學PLC編程都有一種陌生感和好奇感，讓其順利進入PLC編程思維狀態(tài)，對于其學習PLC編程興趣的培養(yǎng)將起到很大的作用。筆者曾借助繼電控制回路知識引入PLC編程，借以引起學生對PLC編程的興趣。機電專業(yè)的學生對傳統(tǒng)的“啟-保-?！崩^電控制電路非常熟悉，PLC最初的應用也是起源于原有的繼電器控制系統(tǒng)。對于初次接觸PLC的學生來說，使用繼電轉(zhuǎn)換法轉(zhuǎn)換更易于理解和接受PLC開關量控制邏輯指令。以圖1為例，把典型的“啟-保-停”繼電控制電路（右側(cè)框內(nèi)部分）轉(zhuǎn)換為PLC梯形圖。圖1中繼電控制回路中常閉觸點FR、SB2，常開觸點SB1、KM，繼電器線圈KM與圖2梯形圖中常閉節(jié)點I0.2、I0.1，常開節(jié)點I0.0、Q0.0，輸出繼電器Q0.0一一對應。學生通過簡單的一一對應梯形圖轉(zhuǎn)換即可實現(xiàn) “起－保－停”控制。運行并監(jiān)控程序，當按下啟動按鈕SB1時，運行指令Q0.0輸出并保持。這樣讓學生在初次體驗PLC編程時就會產(chǎn)生興奮感和成就感，從而激發(fā)其進一步學習的興趣。

圖1 典型“啟－保－停”繼電控制電路圖

圖2 “啟－保－?！笨刂瞥绦驁D

創(chuàng)設問題情境，激發(fā)學生積極思維 所謂問題情境，就是具有一定難度、需要學生努力克服，而又是力所能及的學習情境。要求問題既要有難度，同時讓學生感到熟悉，但又不能單純按照自己已有知識和方法去解決。這就激起了學生思維的積極性和求知的欲望，使其進入“心求通而未通，口欲言而未能”的境界。在講授PLC工作原理內(nèi)容時，筆者采用了啟發(fā)式教學方法，PLC串行工作方式通常在PLC教材上都有詳盡的流程圖和文字描述，授課教師一般也會重點講解，但學生對此還是不容易理解，這部分內(nèi)容是教學的重點和難點。在教學過程中，筆者首先給出點動+連續(xù)的典型繼電控制電路圖（見圖3），學生根據(jù)繼電轉(zhuǎn)換法很快轉(zhuǎn)換出PLC梯形圖（見圖4，圖4中梯形圖程序與圖3繼電控制電路中觸點 FR、SB3、SB1、SB2 及接觸器線圈KM一一對應）。梯形圖程序看起來好像沒有錯，但是程序運行時發(fā)現(xiàn)，繼電控制電路在轉(zhuǎn)換成梯形圖后無法實現(xiàn)點動控制。按下SB1輸出繼電器KM （Q0.0）輸出，松開SB1輸出繼電器KM仍然報出輸出。原因何在？學生立即對此產(chǎn)生疑問，產(chǎn)生了強烈的求知欲。當學生針對這個問題爭論不休、百思不得其解的時候，教師引入PLC“串行”工作原理與繼電控制電路“并行”工作原理的區(qū)別，并結合四個階段分析程序執(zhí)行的過程：（1）SB1 閉合前；（2）SB1 閉合的第一個掃描周期；（3）SB1閉合第一個掃描周期之后，SB1斷開之前的后續(xù)掃描周期；（4）SB1斷開的第一個掃描周期，幫助學生理解這個問題。如此，學生在產(chǎn)生好奇并提出質(zhì)疑后，通過教師結合實例的講解，就很容易理解和掌握PLC的串行工作原理了，在好奇心的驅(qū)使下，學生主動學習的積極性就明顯提高了。

從內(nèi)部動機入手，培養(yǎng)學習興趣，指導學習方向 學生的學習行為既可源于內(nèi)部動機、也可源于外部動機。所謂內(nèi)部動機就是學生對學習過程本身感興趣，學習內(nèi)容本身具有足夠的內(nèi)在誘因價值，通過內(nèi)在的動機驅(qū)動學習。內(nèi)部動機可以驅(qū)動學生保持長期的學習興趣和欲望，動力更為長期和充足。而外部動機是出于對學習結果感興趣，為學習以外的東西比如成績、表揚、獎勵等所吸引，外部動機的持久性較差，學習缺乏獨立性和自覺性，這種學習很難發(fā)生遷移，也不能使學生終生受益。所以，教師主要還要從內(nèi)部動機入手，培養(yǎng)學生的學習興趣。實訓教師可以帶領學生到企業(yè)參觀實際的自動控制系統(tǒng)。通過現(xiàn)場觀摩，觀察工作環(huán)境和工作要求，了解設備的動作原理和控制思路，甚至可以通過學生親自調(diào)整參數(shù)、操作設備來讓其感受設備運行的狀態(tài)，了解設備產(chǎn)生故障的原因和處理辦法，從而使學生切身體驗將來的工作性質(zhì)，了解到自己未來工作的內(nèi)容，激發(fā)其學好這門課的內(nèi)在動機和興趣。根據(jù)現(xiàn)場設備的運行要求、故障原因等指導學生如何查找故障、處理問題，如何在編程和參數(shù)設置中進行修正，實現(xiàn)設備的正常運行，達到活學活用的目的，同時，借以指導學生的學習方向。

圖3 典型“點動＋連續(xù)”的繼電控制電路圖

圖4 “點動、連續(xù)控制”繼電轉(zhuǎn)換法轉(zhuǎn)換程序圖

增加學生動手、動腦機會，充分培養(yǎng)其創(chuàng)新思維能力 通過這種啟發(fā)式教學的模式，學生在PLC實訓課程中學習積極性大大提高，還對課堂上沒有解決的問題意猶未盡，很多學生建議學校提供更多的實訓機會。經(jīng)過反復的實踐探索，我們確定課堂實訓小組為兩人一組，給學生提供更多的操作機會。另外，我們還將實訓室全天開放，在課余時間給學生提供更多的訓練機會。同時，我們要求學生每次實訓課前針對上一堂課的內(nèi)容出一道練習題，同組的兩個學生交換題目來練習。這樣，一名學生在思考編程的同時另一名學生驗證自己的思路，使每個學生都能真正參與到實訓中來，在實踐中學習與提高，創(chuàng)新解決問題的思路。

綜上所述，PLC實訓中利用啟發(fā)式教學，可結合學生的心理特點和職業(yè)教育的特點，充分提高學生的學習興趣和積極性，有意識地挖掘?qū)W生的潛能和聰明才智，夯實基礎知識，提高學生PLC的實際應用能力，促進學生真正理解和掌握PLC技術。

同時，作為一門實踐性很強的課程，PLC教學中的問題還會層出不窮，需要不斷總結、改進和提高，從培養(yǎng)學習興趣著手，以適應實際需要為教學目標，全面提高教學水平，開闊學生視野，鍛煉和提高其實操技能，培養(yǎng)合格的應用型人才。

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