師生共同完成的PLC教學

劉傳政?蔡苗苗

摘 要：《PLC》課程教學中，如果還是以傳統的課堂教學和驗證性實驗的課內實驗模式發展下去，已經無法滿足現今“實踐教學”的要求.本文深入剖析了PLC實踐教學，進行教學改革，極大的調動了學生的學習積極性。在教學實踐中表明，學生的理解和掌握程度得到了較大的提高，并且增強了學生的動手能力，奠定了良好的基礎。

關鍵詞：PLC；實踐教學

本文系2015年度國家自然科學基金《基于端口受控哈密爾頓系統的變壓吸附過程的控制策略研究》的成果，項目編號：61563023

1.引言

可編程控制器（PLC）是自動控制技術、微計算機技術和通信技術相結合的通用工業控制裝置，目前已被廣泛地應用于機電一體化、工業自動化控制等各個領域，被譽為現代化工業生產自動化的三大支柱（PLC技術、機器人、計算機輔助設計和制造）之一。

“教學改革”，尤其是“實踐教學”是當今教育界一個火熱的話題，也是近幾年高校使用頻率最高的詞匯，但如何把“實踐教學”深入到“教學改革”的每個方面并與時俱近，卻有待進一步研究。

2. PLC的課程特點

PLC課程實踐性、應用性較強，強調理論知識和技能訓練并重。傳統的教學方式是依照教材，按基本工作原理、基本指令、基本應用、基本操作的順序進行理論講授和實驗訓練。一方面由于高職生整體學習能力較弱，另一方面由于指令多而抽象，大多學生在學習過程中學了后面的就忘了前面的，對各指令的功能混淆不清，不能正確地理解與應用，學生學習的主動性和積極性差。

3 教學改革方法

為了改變這一狀況，采用“項目導向，任務驅動”的項目式教學，通過師生共同完成學習項目和學習任務，有效地提高了學生的實踐動手能力、分析問題和解決問題的能力，提高了教學效果與教學質量。

課程整體設計充分體現項目導向，任務驅動的思想，依據企業需求和崗位技能需求，遵循學生認知規律，將課程的教學活動分解設計成若干由簡單到復雜的項目和任務，以項目為單位組織教學，以典型任務為載體，引出相關專業理論知識，使學生在實踐操作過程中加深對專業知識、技能的理解和應用，培養學生的綜合職業能力。

PLC課程的項目與任務的設計即是教學內容的設計，它是課程設計思路和教學目標的具體體現。它即要符合企業和崗位技能需求，具有針對性，又要保持PLC知識的系統性與完整性。因此，可以將PLC課程按項目教學模式分為五個學習項目，即PLC基礎、基本指令及應用、常用應用指令及應用、PLC控制系統的設計、PLC的通信與網絡。然后詳細分解每個學習項目所包含的知識點和能力點，形成具體的學習任務。例如在項目四“PLC控制系統的設計”中，按邏輯設計法、時序圖設計法、經驗設計法、繼電器控制電路圖轉換設計法、順序控制設計法分別設計一個學習任務。任務有時也被稱為子項目。任務的選取要注意三點：一是盡量采用學生易懂的三相電動機控制及易演示的彩燈（交通燈）控制和機械手控制；二是盡量按由簡到繁、循序漸進的方式安排任務順序，并注意控制PLC課程的整體難度；三是各任務針對性要強，要能充分體現相應知識點的學習和相關能力的培養。

在任務實施階段，學生是活動的主體。首先學生按2-4人一組，根據機械手控制要求確定輸入輸出元件，進行I/O點分配，設計外部接線，繪制機械手自動控制順序功能圖，初步設計PLC控制程序，這些活動由學生課外完成。教師負責布置任務，提供咨詢。第二步學生匯報，教師檢查評價。教學活動主要以師生共同討論的方式展開，著重對比置位復位指令、位移位指令、步進指令三種編程方案。步進指令在項目三“常用應用指令及應用”中有過初步的學習，大多學生可能并不熟悉，但不排除有好學的學生會應用它來編程。采用置位復位指令和步進指令編程的程序會較長，但邏輯關系清楚，而運用位移位指令編程的程序則顯得緊湊而簡捷，而且位移位指令在這里的妙用對學生更具吸引力。學生設計的每一種方案都應該得到教師的鼓勵，即使不完整或有明顯的錯誤。師生討論的主要目的在于確定方案、完善程序，時間安排為2個課時。第三步是程序輸入與調試。學生分組上機操作，教師進行指點和檢查。時間安排也為2個課時。對于提前完成的小組，可以安排他們先進入下一個環節，即機械手手動控制、單步自動、單周期自動控制設計。上機操作完成后，學生在課外完成程序設計與調試報告。第四步擴展知識的學習。在熟悉掌握機械手連續自動控制設計后，機械手手動控制、單步自動、單周期自動控制設計在教師指導下，也可以較快地被學生掌握，時間安排為1個課時。至此用順序控制設計法實現的完整的搬運機械手控制的學習基本完成，總計7個課時。對于學習能力較強的學生，教師還可以指導其將中斷指令應用于機械手控制中。

4.教學模式的變革

將PLC整個教學過程在實驗室完成，邊教學邊實驗，在教師講授理論知識的同時有實物參考，使學生能夠把理論知識和實際設備有機的結合.

如定時器部分，在理論內容結束后立即舉一個利用定時器產生方波的實例，同時提出問題：如何利用定時器來完成一個占空比可調的波形發生器呢？同時如何能在外部看到運行的效果呢？在學生編寫結束立刻讓他們在實驗室的實驗臺上驗證，結束后再讓學生思考：如何在系統運行2分鐘就自動停止1分鐘后再自動運行2分鐘，如此循環？學生在實驗臺上完成后再思考：如何在該問題的基礎上完成模擬十字路口交通燈的運行？……在一個問題的基礎上不斷的提問，不斷的讓學生思考，由他們自己通過實驗驗證，在整個教學過程邊教學邊實驗，變成以學生自主動手為主，教師協助教學為輔的教學模式，讓學生對每一部分的內容都有深刻的認識的同時還能夠靈活應用。

5.教學改革的體會

經過多年的教學改革實踐，體會頗深，本課程在進行了如此一系列的教學改革和實踐之后，得到令人滿意的結果：首先，學生提高了實訓課程的自覺性和興趣，以前按照傳統的教學內容，學生在學習理論內容時表現出興趣不足。在實驗室做實驗時，一些驗證性的實驗，學生很快就完成。盡管反復調整實驗內容，總沒有實質性改變。自從進行教學改革后，學生可根據教師要求，在掌握教學內容的同時，還要翻閱有關參考書和資料才能進行系統實驗的設計和編程，這無疑開拓了學生的思路，并使其感受到新技術的優越性。其次，學生的綜合實踐能力和創新能力得到極大的提高，學生在系統實驗中可以提出各種不同的實驗方案，盡管設計的程序有區別，但都能在規定的時間內達到實驗項目的要求，而且部分同學設計的程序簡單可行，值得全體師生借鑒，達到共同學習的目的。

6.結語

PLC課程的項目教學以項目為單位，以典型的任務為載體，貫徹項目導向，任務驅動的思想，將“教、學、做”有機地結合在一起。通過項目教學，學生能較好地掌握PLC應用技術，為今后順利地走上崗位奠定了良好的基礎。

參考文獻

[1]徐曉軍，鄭倫楚，高校研究性教學的雙講模式探索[J]，中國高等教育，2011-09.

[2]張儉，伍賢進，研究性教學的探索與實踐[J]，中國校外教育，2009-08.

[3]史曼莉，高艷利，論創新教育理念與研究性教學[J]，黑龍江教育（高教研究與評估），2007-09.