高校“可編程控制器”教學方法的探索與實踐

摘要：可編程控制器是自動化及相關專業一門重要的專業課，其傳統教學方法不夠靈活，教學手段相對單一，實踐環節較薄弱，教學方法和教學內容跟不上自動化專業發展的需要。隨著學科知識的飛速發展和教學理念的不斷革新，通過不斷探索和實踐一些新的課程教學方法，激發學生學習的興趣，培養其創新性，幫助學生獲得應用專業知識分析和解決實際問題的綜合技能，取得滿意的教學效果。

關鍵詞：可編程控制器；教學方法；教學理念

作者簡介：王丹丹（1977-），女，湖北枝江人，武漢工程大學電氣信息學院，講師。（湖北 武漢 430070）

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）30-0117-02

可編程控制器（簡稱PLC）是自動化類專業的核心專業課程，對學生的綜合專業技能的培養和形成非常關鍵。本課程的作用是通過學習使學生掌握可編程控制器的工作原理及基本構成，掌握可編程控制器的應用范圍與應用環境等；重點在于培養學生設計、安裝、調試、運營、管理以可編程控制器為核心的自動控制系統的能力，同時培養學生能夠運用可編程控制器改造繼電控制系統、提高生產設備可靠性和生產效率的能力，為今后從事實際工作打下重要的基礎。

一、傳統教學方法改革的必要性

傳統教學方法“黑板+粉筆”是典型的普通教育中課堂教學的慣用手法。這種方法采用教師上面講、學生下面聽為主的滿堂灌教學方式。課堂教學以教師為主體，學生成為被動學習狀態。授課內容按教材章節順序展開，先講常用的低壓電器元件的原理和使用，以繼電接觸控制系統為代表的電氣控制系統設計與實例分析、PLC的結構和工作原理，針對實驗機型詳細介紹PLC內部資源、PLC指令系統及編程、PLC系統設計及實例分析。在傳統教學理念的作用下，教師只采用講授為主的單一形式傳授知識和解題技能，學生得到暫時性的知識擴充，以應付考試為主要目的，卻沒有真正獲得應用專業知識解決實際問題的能力。傳統教學過程中，課程實驗環節往往在課堂教學之后完成，教學手段單一，理論與實際并不能緊密聯系，這些問題都導致學生的動手能力不能得到很好的鍛煉，而且學習興趣不大、積極性不高，使整個課程的學習陷入困境。

傳統的教學模式不適合高校自動化專業學生的特點，不能很好地挖掘學生學習的潛能，也不能激發他們學習的興趣和積極性，久之將致使學生喪失學習熱情，失去實踐能力，也使教師缺乏教學信心。因此，必須轉變傳統教學理念并在課程教學方法上探索新路，對以往的教學方法進行大膽改進和創新。

二、教學理念的轉變

中國大學課程與教學改革發展正提倡從“專門教育”模式到“通識（普通）教育+專業教育”的人才培養模式轉變，以專業技術發展和社會需求為導向，把課堂擴大到教室以外的實訓基地或實驗室，采用“教、學、練”一體化教學，成為高校專業課程教學改革的新方向。

“可編程控制器”作為一門實踐性特別強的課程，針對傳統教學方法和教學理念提出革新很有必要。經過摸索和嘗試，筆者認為可從以下幾個方面進行教學理念的轉變，以更靈活的方式從源頭激活學生的創新能力，使學生喜歡課堂，加深對專業知識的理解和技能應用，滿足他們職業規劃的需要。

1.從傳授知識的教育理念向注重能力培養的教育理念轉變

注重對學生創新能力的培養。在教學過程中采用項目驅動式、啟發式、討論式、互動式等多種教學方法相結合的方式組織教學，注重對學生綜合能力的培養。首先建立、鞏固、完善設備先進的校內實訓基地或實驗室，其次完善實踐教學體系，采取任務驅動式實踐教學模式，注重對學生合作能力的培養。

2.從單一接受教學方法向創新教學方法轉變

教學過程中采用傳統的單向傳授學習方法能很好地傳授給學生有關PLC的基本概念、PLC的基本工作原理以及相關基本知識。但是PLC課程性質是具有很強的實踐性和操作性的，要想使學生在對PLC基礎形成基本認知之后自覺再實踐，提高自身的創造能力，必須有創新的教學方法。在課程教學過程中采用實際案例教學、項目驅動教學等多種新型教學方式，激發了學生的興趣，努力實踐學生為主體、學練結合并相互促進的教學模式。

3.從“教師如何教好”向“教師如何讓學生學好”轉變

陶行知先生說過：“先生的責任不在教，而在教學生學。”現代教學論也特別強調教學方法的作用不僅在傳授知識，還在于激發學生的求知欲，引起學生的學習興趣，培養學生繼續學習自主學習的能力。針對自動化類專業學生的特點和培養目標，為提高其實踐能力和動手能力，課程教學各環節都圍繞著幫助學生“如何學”、“如何學好”開展。

三、新教學方法的探索與實踐

在教學改革過程中堅持新的教學理念，設計技能目標驅動的系列理論教學和實踐教學相融合的課程模式，采用了靈活的教學方法和手段，使有限的學時獲得飽和利用，呈現較好的教學效果。

1.案例教學法

從案例入手講解PLC指令系統、程序設計方法、系統設計思路，易于理解，效果較好。案例教學法中學生真正被擺到學習主體的位置上，他們不會被要求強記內容，但必須開動腦筋，積極思考。如此反復訓練，學生分析問題、解決問題的能力得到了有效提高。

課程中采用一些典型案例，比如混料灌的自動控制系統、交通信號燈系統自動控制、電力拖動系統控制等。這些精選的案例內容完整規范，緊密聯系實際并且通用。

教學過程中，按照PLC控制系統基本設計步驟介紹教學案例的幾大模塊，其中包括：工藝過程、系統控制要求、PLC系統選型、控制系統的輸入/輸出及地址分配、電氣控制系統原理圖（包括主電路和控制回路等）、系統程序設計等。

2.項目驅動式教學法

項目式教學法即讓學生在“做”中學。隨著課程的改革和教學理念的轉變，教師不斷更新現在所用的PLC教案。教學知識點的傳授過程從按照教材順序依次講解的模式轉變為采用多個具有針對性的項目式教學任務為重點的模式。選擇一個或多個經典項目作為每章的教學任務，提供項目準備條件，提出項目要求和實現目標，在執行項目過程中將一些基本的概念、原理、指令等滲透到其中，整個執行過程能培養學生的協作精神和實干作風。項目教學法在提高學生學習積極性和主動性方面都有較好的效果。

以可編程控制器課程中的章節內容“PLC應用設計”為例，將PLC基本指令系統、梯形圖程序設計方法、PLC控制系統設計基礎等知識環節相聯系，進行項目化教學模塊劃分，教師在課堂講解各項目基礎知識，包括系統工藝、設備工作原理、PLC基本指令等，給學生提供設計條件，針對學生的學習和設計提出要求和預期目標。模塊之一是針對電力拖動系統的PLC控制系統設計，其中包含4個子項目，分別是：三相異步電動機單向點動和連續運行控制；三相異步電動機正反轉控制；三臺電動機順序啟動、逆序停止控制；三相異步電動機的星-三角形降壓啟動控制等。各個項目由學生分組獨立完成設計，在實踐過程中使學生積極參與，動手動腦，發揮主觀能動性。這一過程包括查閱資料確定設計方案，根據方案分工實施設計、安裝、編程、調試等環節，撰寫設計報告并進行評價。

項目式教學方法通過項目仿真和實訓能培養學生的創新思維與專業技術綜合應用能力。這種新型教學方法符合PLC課程很強的實踐特性，讓學生在課堂學習中掌握了初步操作技能。

3.討論式和啟發式教學法

討論和啟發式教學法可以說是互動式教學法的一種直接體現。互動式教學法是創新教育的一種教學方法，它遵循創新教育的指導思想“學生為主體，教師為主導”，師生互動，以啟發和討論交流為主。啟發討論式教學法注重調動學生學習的積極性并促進學生潛能的挖掘，激發了學生發散性及探索性思維，實現教學中的相互促進、教學共進。

帶著問題上課能啟發學生去思考。用討論法來突出教師為主導、“學生為主體”的教學理念，體現了師生之間語言和思維上的互動。對問題的討論可以使學生深入問題的本質而不是停留在表面，能充分調動學生的學習興趣。比如在項目式教學過程中，針對電力拖動系統的PLC控制軟件設計過程提出問題，梯形圖的編程有繼電器電路移植法和經典環節應用設計法，那么哪種方法更為簡潔和實用？這兩種方法編寫出來的程序有沒有值得優化的地方？隨著項目設計的進行，設置懸念吸引學生的注意并激發學生的思維。同時，在平時教學過程中應留下讓學生提問的時間。只有學生提出問題，教師才能及時發現學生掌握知識的程度和情況。

另外，互動式教學過程可以采用“學生講，老師聽”的角色換位方法。角色互換可以發揮學生的學習主體，將教學的難點和重心轉向學生；調動學生參與教學活動，提高學生的學習積極性。這種方法可以結合項目式教學法進行。在項目設計的過程中有方案設計和方案陳述環節，讓學生做老師，陳述項目的設計思路，提出軟件和硬件設計方案，并對實驗預期結果等進行展示。學生在得到講解任務后需要查閱大量資料，做足前期準備，培養了文獻檢索以及正確篩選應用知識點的能力。同時通過角色換位法能鍛煉學生的口頭表達能力，增強他們的自信心。學生在自己陳述之前會主動探索，這樣的學習要求客觀上促進了其對課程的進一步學習，同時其他聽講的學生會更投入，也會對不懂的問題積極發問，大大提高了聽課效率，課堂氣氛熱烈，學生積極性高漲。

在“通識教育”人才培養模式的指導下，創新教育已經成為教育教學的主流。“可編程控制器”課程的教學要轉變原有教學理念和傳統教學方法，把注重能力培養作為新的教學理念的重點和核心并在實際教學過程中不斷實踐。實踐證明，創新型教學方法在教學過程中確實提高了學生的學習興趣和學習主動性，取得了較好的教學效果。

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