分段式項目教學法在PLC編程實訓中的應用

鄧奔戈

[摘 要] 進入21世紀以來，隨著PLC技術的不斷成熟，PLC控制系統已逐漸代替繼電控制系統，成為現代電氣控制的主流技術。在PLC編程實訓中運用分段式項目教學法，通過“教—學—練—教”的循環式教學模式，以提高學生應用PLC知識處理和解決綜合編程問題的能力。

[關 鍵 詞] 項目教學法；PLC；編程實訓

[中圖分類號] G712 [文獻標志碼] A [文章編號] 2096-0603（2016）14-0112-02

進入21世紀以來，隨著PLC技術的不斷成熟，在工廠企業的電氣控制中，PLC控制系統已逐漸代替繼電控制系統，成為現代電氣控制的主流技術，在電氣、電力、石油、化工、礦山等工礦企業的電氣控制中，PLC隨處可見，作為一個現代企業的電氣工作者，不懂PLC將無法滿足目前的電氣工作需要，因此，結合目前工廠企業對PLC編程的要求，如何根據學員的特點，開展科學有效的PLC編程實訓，是當前PLC教學中亟待研究的一個課題。

項目教學法是通過實施一個完整的教學項目或課題而進行的教學活動，其目的在于把理論知識與編程實訓有機地結合起來，充分挖掘學生的創造力和開放性思維的能力，達到提高學生解決現場實際問題的綜合能力，而分段式項目教學法則是根據項目教學法的要求，針對一個教學項目或課題的教學任務進行分段，根據每段的要求設定各階段的教學目標，讓學生按照教學任務的要求，循序漸進地逐一達到各個教學目標，完成各階段的教學任務，整個教學過程是以學生為中心，教師起組織和引導作用，形成“教—學—練—教”的循環教學模式，以提高學生運用PLC知識解決現場問題的能力。

下面結合本人近幾年從事PLC編程實訓的教學心得，談談在PLC編程實訓中如何應用分段式項目教學法。

分段式項目教學法在實施過程中一般按“總項目教學任務—總工作計劃—總項目實施和評估—總結分析討論”等幾個大環節展開，而在總項目教學任務里，再按教學知識體系分成若干階段教學任務，每段的教學任務再依次分為“分段工作計劃—分段項目實施和評估—分段總結分析討論”，總的項目教學任務是一個大的教學循環，而各分段項目教學任務是一個小的教學循環，小循環為大循環服務。

一、設定各階段的PLC編程項目任務

在運用分段式項目教學法設定PLC項目任務時，必須以學生為中心，根據學生和PLC編程教學的具體要求，設計具體的教學計劃。例如，在中央空調控制系統中，要求水泵M1先啟動，水泵M1啟動20秒后風機M2啟動，風機M2啟動30秒后壓縮機M3啟動，停止時逆序停止；當水泵M1出現故障時，10秒后壓縮機M3停止運行，風機M2在壓縮機M3停止后運行30秒停止；當風機M2出現故障時，壓縮機M3立即停止，水泵M1運行30秒后停止；當壓縮機M3出現故障時，水泵M1和風機M2立即停止。在此PLC程序設計的教學項目中，可以按照系統控制的要求，將總的項目任務分為四個階段性任務，具體如下：

總任務是：程序能滿足控制系統的所有要求。

1.第一階段任務是：水泵M1先啟動，水泵M1啟動20秒后風機M2啟動，風機M2啟動30秒后壓縮機M3啟動，停止時逆序停止。

2.第二階段任務是：當水泵M1出現故障時，10秒后壓縮機M3停止運行，風機M2在壓縮機M3停止后運行30秒停止。

3.第三階段任務是：風機M2出現故障時，壓縮機M3立即停止，水泵M1運行30秒后停止。

4.第四階段任務是：當壓縮機M3出現故障時，水泵M1和風機M2立即停止。

二、制訂工作計劃

此階段教學以學生為中心，教師起組織和引導的作用，學生可以根據興趣愛好自由組合成學習團隊，也可由教師進行組織，組建學習團隊時，最好將基礎好、能力強、思維敏捷的學生與基礎和能力相對較差的學生組合在一起，這樣既有利于各團隊實力相對平衡，也有利于優秀學生對基礎較差的學生進行幫助，同時也可避免部分團隊實力過強提早完成任務，而部分團隊實力較弱無法按時完成任務的現象，這是項目教學法的一個關鍵環節，是保證教學項目能否如期完成的核心。各學習小組通過討論分析，制訂完成各階段任務的計劃和步驟，以及團隊分工情況，最后匯總，形成各階段的工作計劃。

根據上例的教學任務要求，制訂總的項目計劃為：

1.根據案例要求，設定本控制系統的I/O分配表。

2.進行程序設計。

3.程序的檢測和調試工。

結合總的項目計劃，將總任務中的第一項目任務再分解成如下分階段任務：

（1）各電動機控制過程的分析。

（2）畫出電氣控制線路圖。

（3）設定每臺電動機輸入和輸出的分配（I/O分配表）。

（4）畫出I/O的硬接線圖。

由于本階段是項目任務能否完成的核心，也是一個難點，教師要鼓勵各學習團隊積極討論，暢所欲言，充分發表個人的想法和意見，讓每個學員都參與到整個學習過程，既利于培養學生分析問題、思考問題和解決問題的能力，也可提高學生的協作和溝通交流的

能力。

三、項目的實施和評估

教學項目的實施和評估是項目教學法中的一個重要環節，教師對各學習團隊提交的整套程序設計計劃和步驟，進行相應的檢查，然后由學生親自在實訓設備進行現場的編程操作，根據上一步的各階段項目計劃和各學習小組的人員分工，進行相應的實訓操作，有的進行輸入輸出元器件的定位和連接，有的按程序一句一句地輸入指令，有的按要求進行一步一步的檢查和校驗；在調試程序時，按照每個階段的任務依次進行程序的調試，只有當第一階段的任務達到要求，才能開始下一階段的工作任務，直到最后再進行整個控制系統程序的總調試。

當發生故障或問題時，教師應及時幫助學習團隊進行故障或問題的分析，此時教師不要直接給出答案，而是引導學生分析故障或錯誤出現的原因，讓學習團隊進行集體的思考、討論和分析，尋找解決問題的思路和辦法，通過不斷的修改和程序調試，確保程序能達到控制系統的要求；學生在學習團隊中，可以學會如何進行正確的思考，掌握分析問題和解決問題的方法和技巧，以及團隊協作的精神，同時也可對前面所學的理論知識起到消化及鞏固的作用，也是對前面知識的掌握情況進行考查，還是一個模擬工廠企業設備故障或問題的現場，有助于考查學生真正的實際動手能力。

四、總結分析討論

各學習團隊在完成中央空調控制系統的程序設計后，要求各組分別講解是如何根據總的項目任務，制訂總的工作計劃及各階段的項目任務。在計劃實施的過程中，小組成員是如何進行分工合作，哪些地方比較滿意，哪些地方還需改進和提高，自己的感受和想法等等。每個學習團隊匯報后，各學習團隊進行討論和評議，評出最佳思路、最佳計劃、最佳創意、最佳實效程序。最后由教師對各學習團隊的情況進行點評，并對不同的結果進行分析和對比，通過總結分析討論，幫助學員將PLC相關知識進行有機的串聯，也是對相關理論知識的復習和對各知識點實際應用進行拓展，達到培養學生掌握PLC編程的方法和技巧的目的。

分段式項目教學的整個教學過程始終采取先簡單、后復雜，先基本、后高級、再綜合，教師一邊教，學生一邊學、一邊練，教師再根據學生實訓過程中的學習情況開展下一階段的教學，教師在指導學生學習的過程中，需不斷對學生進行有針對性的引導，激發學生自主學習和創新的能力，本著導向性、自主性、參與性、開放性和實踐性的原則，圍繞總項目任務，培養學生能根據總項目任務，合理劃分不同階段的分段項目，并依次設計各段程序的工作計劃和步驟，引導學生如何在PLC編程實訓中發現新知識，掌握新內容。在教師有目的的引導下，培養學生的團隊合作和解決問題等綜合能力，提升學生應用理論知識的能力及處理和解決綜合問題的能力。

可見，分段式項目教學法是在項目任務的基礎上，以學生編程能力提高為中心，通過“教—學—練—教”的循環教學模式組織教學，教師在指導學生完成教學項目任務的同時，也發散了思維，提升了專業知識水平，可以說，分段式項目教學法是師生共同完成教學項目任務，共同取得進步和提升的一種教學方法。

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