韓愛軍

中等職業(yè)學(xué)校PLC教學(xué)的有效探索

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可編程控制器(Programmable Logic Controller，簡稱PLC)是專為工業(yè)環(huán)境開發(fā)的控制裝置，具有通用性強、使用方便、適應(yīng)面廣、可靠性高、抗干擾能力強、編程簡單等特點。PLC控制已成為自動化控制領(lǐng)域使用最為廣泛的控制方式之一。對中職電氣、機電類專業(yè)學(xué)生來說，PLC控制技術(shù)已成為繼繼電器－接觸器控制技術(shù)后必須掌握的又一現(xiàn)代控制技術(shù)。但目前中職學(xué)生由于基礎(chǔ)知識不扎實，學(xué)習(xí)很吃力，使PLC課程的教學(xué)效果不理想。

一、確定全面的學(xué)習(xí)目標(biāo)

應(yīng)試教育下的教學(xué)過于重視學(xué)生技能的訓(xùn)練和形成，忽視了學(xué)生綜合素質(zhì)的培養(yǎng)，導(dǎo)致學(xué)生工作后不能很快適應(yīng)崗位需求。在制定PLC課程目標(biāo)時，應(yīng)注意理論知識、專業(yè)技能和綜合素質(zhì)的培養(yǎng)相結(jié)合。

教學(xué)目標(biāo)設(shè)定時，理論以夠用為度，以實際應(yīng)用為主要目標(biāo)。PLC課程的內(nèi)容只有建立在學(xué)生實際知識結(jié)構(gòu)之上才能使課程得以有效開展，否則如果只是一味地拔高只能使學(xué)生失去信心、興趣，最后一無所獲。PLC教學(xué)在職業(yè)中學(xué)這個層面有以下幾個方面的要求：PLC指令的應(yīng)用；簡單控制系統(tǒng)的實現(xiàn)；PLC的簡單維護。設(shè)定目標(biāo)時，要考慮到學(xué)生的差異性，在教學(xué)中應(yīng)適當(dāng)進行分層教學(xué)，每部分的內(nèi)容應(yīng)有不同的難度要求，使每個學(xué)生能根據(jù)自身能力，確定通過努力就能達(dá)到的學(xué)習(xí)目標(biāo)。對于基礎(chǔ)好，理解、接受能力強的學(xué)生可以適當(dāng)拓展提高其能力，增加他們在復(fù)雜系統(tǒng)分析和控制實現(xiàn)等方面的學(xué)習(xí)。

綜合素質(zhì)是學(xué)生成才的關(guān)鍵。因而，在學(xué)生技能培養(yǎng)的過程中，還應(yīng)注意學(xué)生綜合素質(zhì)的培養(yǎng)。在制定教學(xué)目標(biāo)時，要將學(xué)生的鉆研能力、創(chuàng)新能力、合作能力、7S管理理念等滲透于其中，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)、認(rèn)真、積極的態(tài)度，為學(xué)生成才打下堅實的基礎(chǔ)。

二、選擇合適的機型和教材

有的學(xué)校在選擇PLC課程教材時沒有從學(xué)生實際、社會需求和學(xué)校設(shè)備情況出發(fā)，導(dǎo)致教師在教學(xué)過程中難以根據(jù)教材內(nèi)容開展相應(yīng)的教學(xué)活動。PLC課程教材的選擇應(yīng)從PLC教學(xué)機型和理論教材兩方面著手。

首先要選擇合適的PLC教學(xué)機型。PLC教學(xué)機型的選擇應(yīng)立足于地方經(jīng)濟發(fā)展現(xiàn)狀，要選擇地方工業(yè)環(huán)境中使用率較高的PLC機型，如西門子S7－200系列、三菱FX2N系列等。三菱FX2N系列PLC具有體積小、運算速度快、編程簡單、功能模塊齊全等特點，西門子S7系列PLC具有可靠性高、指令集豐富、易于掌握、操作便捷、內(nèi)置集成功能豐富、通訊能力強、擴展模塊豐富等特點。相比較而言，三菱FX2N系列PLC由于程序可讀性好的特點更適合于初學(xué)者使用。

確定了PLC教學(xué)機型后，就要選擇適當(dāng)?shù)睦碚摻滩摹LC是一門實踐性很強的課程，所以所選教材最好是理實一體型的。通過任務(wù)來推動課程的進行，可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，同時也能讓學(xué)生及時做到學(xué)以致用。理實一體的教材較多，選擇時要立足于學(xué)校的實習(xí)環(huán)境，要能實現(xiàn)教材中的實例。這樣學(xué)生學(xué)習(xí)時才有動力，完成任務(wù)后才有成就感，才會促進其產(chǎn)生學(xué)習(xí)興趣。

PLC控制系統(tǒng)是一個綜合系統(tǒng)，包括機械、電氣、液壓、氣動的控制，所以如果僅僅傳授PLC的知識并不能讓學(xué)生對PLC有全面的認(rèn)識。教學(xué)過程中還要適當(dāng)講授一些在PLC控制過程中常用器件的知識，這會更好地幫助學(xué)生理解PLC控制的實現(xiàn)過程，拓展學(xué)生對PLC控制系統(tǒng)組件的認(rèn)識。如傳感器，可以介紹光電傳感器、光纖傳感器、接近開關(guān)等；變頻器，可以介紹其啟動、停止、多段速的簡單控制；氣動、液壓控制中電磁換向閥的控制方法等。有些學(xué)校由于條件限制，不能提供教學(xué)過程中涉及的設(shè)備器材的實物，教師可以借助網(wǎng)絡(luò)下載圖片和文字說明，幫助學(xué)生了解。

總之，在實際教學(xué)過程中，教師要適時地根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)的需要對所授內(nèi)容進行增刪，不能“照本宣科”。有條件的學(xué)校，教師可以根據(jù)學(xué)校自身特點開發(fā)教材，彌補目前通用教材知識面太窄和專業(yè)性不強的缺陷。

三、選用靈活的教學(xué)模式

傳統(tǒng)的PLC教學(xué)，存在兩個問題：(1)教師占主體地位。教師主要通過講述的方式傳授知識，極少開展學(xué)生操作實習(xí)。(2)先集中講解指令的應(yīng)用規(guī)則，再集中進行指令應(yīng)用的練習(xí)。在這種教學(xué)方式下，學(xué)生不能及時驗證所學(xué)理論知識，從而慢慢失去學(xué)習(xí)興趣，影響了教學(xué)質(zhì)量。

PLC教學(xué)必須采用適合課程實際的教學(xué)方法。如項目教學(xué)法、任務(wù)驅(qū)動法等，這些教學(xué)方法可將知識點分散到項目任務(wù)中，讓教學(xué)實現(xiàn)“做中學(xué)、學(xué)中做”的良性循環(huán)。PLC控制技術(shù)幾乎在各行各業(yè)都得到了應(yīng)用，所以在教學(xué)中推行項目教學(xué)法或任務(wù)驅(qū)動法并不是難事。教師教學(xué)中要選出貼近教學(xué)內(nèi)容和學(xué)生接受能力的項目任務(wù)，而不應(yīng)局限于教材?？梢愿鶕?jù)學(xué)生的專業(yè)特點選擇學(xué)生可以見到的設(shè)備，引導(dǎo)他們通過學(xué)習(xí)相關(guān)理論知識來實現(xiàn)其控制。學(xué)生就可以帶著興趣從項目的選擇、控制要求的分析、程序控制的實現(xiàn)，一步一步地學(xué)會應(yīng)對實際生活中的或簡單或復(fù)雜的控制要求，逐步培養(yǎng)分析問題和解決問題的能力。因此，教師在教學(xué)過程中既要有計劃地設(shè)置知識點，還要靈活地選擇教學(xué)的形式并安排其過程。同一個示例可以用于不同知識點或同一知識點不同難度的教學(xué)階段。如，三相異步電機的正反轉(zhuǎn)控制可以在基本“啟保停”結(jié)構(gòu)中使用，也可以在定時器部分做自動正反轉(zhuǎn)控制，還可以在講計數(shù)器時做類似于洗衣機洗滌效果的計數(shù)式正反轉(zhuǎn)的控制示例。再如，交通燈的控制示例可用簡單的定時器知識來解決，也可以用單支路步進程序來解決，同樣也可使用并行分支與匯合步進程序來解決。這樣的教學(xué)可以使學(xué)生體會到前后知識的聯(lián)系，同時也能培養(yǎng)學(xué)生的遷移能力。

教學(xué)過程中要根據(jù)學(xué)生情況進行相應(yīng)的指導(dǎo)，引導(dǎo)學(xué)生分析控制要求，得到實現(xiàn)控制的步驟和方法。進行師生互動，不僅可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，還能培養(yǎng)學(xué)生的探究意識，久而久之學(xué)生就會形成較為規(guī)范的設(shè)計思路。有些教師因為實施困難而在教學(xué)中舍棄學(xué)生思考的環(huán)節(jié)，但其結(jié)果是教師完整地將內(nèi)容講完了，學(xué)生卻是吃了“夾生飯”。筆者認(rèn)為，教師只有從學(xué)生實際情況出發(fā)，設(shè)計出相應(yīng)的教學(xué)任務(wù)，才能使學(xué)生跟隨教師的引導(dǎo)一步步地走向最終的答案。良好的師生互動，才是教師和學(xué)生教學(xué)相長的出發(fā)點和歸宿。

教學(xué)過程中還要注意使課堂內(nèi)外的教與學(xué)相結(jié)合。在互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已相當(dāng)發(fā)達(dá)的今天，網(wǎng)絡(luò)上與PLC課程相關(guān)的資源很豐富，可以引導(dǎo)學(xué)生通過互聯(lián)網(wǎng)來主動獲取知識，彌補課堂教學(xué)的不足。有條件的學(xué)校還可以使用現(xiàn)場教學(xué)法，將課堂搬到車間，讓學(xué)生身臨其境，加快、加深對理論知識的理解。教師要在教學(xué)過程中根據(jù)學(xué)生情況和實際條件靈活地開展教學(xué)活動，這樣才能有效地幫助學(xué)生掌握理論知識。

四、安排配套的實訓(xùn)項目

實訓(xùn)是PLC教學(xué)的重要環(huán)節(jié)，是驗證理論知識、培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力、形成職業(yè)素質(zhì)的主要陣地。

在前期實訓(xùn)中可以使用仿真軟件來讓學(xué)生檢驗理論學(xué)習(xí)的效果，同時體驗實現(xiàn)控制的樂趣。針對三菱FX2N系列PLC，有FX-TRN-BEG和FX-TRN-DATA兩款軟件，分別可以作為學(xué)習(xí)順序控制、數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的系列仿真軟件。這些仿真軟件提供了一系列難度各異的編程練習(xí)項目，可以讓不同的學(xué)生進行適合于自己能力的練習(xí)，也實現(xiàn)了學(xué)生離開PLC實體進行PLC控制訓(xùn)練的可能。在學(xué)生掌握了一定編程方法后，就盡量給學(xué)生提供對PLC實體的控制，讓學(xué)生通過完成項目任務(wù)，逐步掌握現(xiàn)場控制中實現(xiàn)控制的步驟和方法?，F(xiàn)在已有很多教學(xué)儀器公司開發(fā)了相應(yīng)的PLC實習(xí)臺，可以模擬多種設(shè)備系統(tǒng)的工作，有經(jīng)濟實力的學(xué)校可以適量配備。

在實訓(xùn)過程中可采取多種形式，如在使用仿真軟件實訓(xùn)時可以讓學(xué)生獨立完成；而在對PLC實體控制時，由于工作量較大，則可以組織學(xué)生分組進行。在實習(xí)過程中，教師要鼓勵和引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)真思考分析、積極動手操作，幫助學(xué)生解決遇到的問題，促進學(xué)生提高合作能力。同時將企業(yè)環(huán)境中的管理理念，如7S管理理念滲透于整個學(xué)習(xí)過程中，提升學(xué)生的職業(yè)素質(zhì)。

五、開展多元的教學(xué)評價

開展課堂教學(xué)評價的目的是全面了解PLC課程的教和學(xué)的進程，改進教師教學(xué)，激勵學(xué)生學(xué)習(xí)。傳統(tǒng)的評價方式存在評價方法過于單一、過分依賴量化、重結(jié)果經(jīng)過程、過于強調(diào)選拔與甄別等缺陷。教師在PLC教學(xué)過程中要調(diào)整教學(xué)評價觀念，開展多元評價，改善教學(xué)效果。

教師和學(xué)生是教學(xué)活動的主體，教學(xué)評價應(yīng)包括二者。教師可以通過自我評價、同事評價、學(xué)生評價，來了解自己教學(xué)過程中的優(yōu)勢和不足，以此調(diào)整自己的教學(xué)難度、進度和策略，以便使自己的課堂更有利于學(xué)生的學(xué)習(xí)。在對學(xué)生的評價中，要結(jié)合PLC課程的特點，除了要考量學(xué)生學(xué)習(xí)結(jié)果外，還要注重學(xué)生的過程參與程度、小組合作情況、7S類管理要求執(zhí)行情況等，要通過學(xué)習(xí)逐步實現(xiàn)學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)。教師可以根據(jù)實際教學(xué)情境開展不同方式的評價，如師生評價、學(xué)生自我評價、小組評價、組間評價等。讓學(xué)生通過自評和他評發(fā)現(xiàn)自身的閃光點和不足，并能通過自己的努力逐步完善自我。

六、結(jié)束語

PLC是一門極為重要的專業(yè)課，教師只有在教學(xué)設(shè)計和教學(xué)實施過程中多動腦筋，摒棄“本本主義”，樹立“以生為本”的理念，才能帶領(lǐng)學(xué)生在現(xiàn)代自動化控制的海洋中遨游，為學(xué)生明天的成功打下良好的基礎(chǔ)。

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[3] 徐軍.PLC技術(shù)及應(yīng)用課程的教學(xué)改革實踐[J].機械職業(yè)教育,2009(5):47.

[4] 王曉東.中職學(xué)校電氣專業(yè)PLC課程教學(xué)探索[J].職業(yè)教育研究,2009(5):81.

2012-05-28

韓愛軍，本科，中教一級。

江蘇省海安雙樓中等專業(yè)學(xué)校。

(本欄責(zé)任編輯/安健)