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《PLC原理》在实习教学中的应用

内容提要：文章详细地阐述了作者在电工专业《PLC可编程应用》教学中改革教材，以精选出的实例为重点实施课题教学；丰富教具，运用合适的教学辅助手段，尽量运用直观教学；采用一体化的教学模式，；教学中教师做好引导，调动学生积极参与，发挥学生的主体作用。从而提高学生PLC应用能力，以适应现代社会岗位要求。
可编程控制器是集计算机技术、自动控制技术、通信技术为一体的新型自动控制装置。由于它可通过软件来改变控制过程，而且具有体积小、组装维护方便、编程简单、可靠性高、抗干扰能力强等特点，已广泛应用于工业控制的各个领域，是现代工业自动化三大支柱之一。随着技工教育的发展，为了适应PLC日益广泛应用形势，近几年，许多技工学校都开设了PLC这门课程。技工学校专业课程在理论要求方面难度不亚于大专院校，而技校层次的学生基础较薄弱，且近年生源素质不断下降，增加了技校教师的教学难度。另一方面，在新技术的专业课教材使用方面，没有成熟、统一的技校配套教材。如何在技工学校教好这门课程？现在笔者结合本人的教学实践，谈谈PLC教学的一些见解。
一、在教学方法上，展开互动式教学：
《PLC可编程原理及应用》课程具有多变性、综合性、典型性、实践性和实用性五大教学特点，在教学过程中，既有一般又有特殊，既有新授又有复习，既有理论又有实训，既有工作原理又有编程方法，既有典型单元程序又有复杂实用案例，同时技工学校的学生又是一个学习基础、习惯和动机差异很大的群体。这就决定了我们技工学校的教师一定要根据本课程不同教学内容及其特点，采取不同的教学方法，同时，无论是理论教学还是实践教学，我们教师还要努力做到因材施教，在如何充分调动广大学生学习积极性和发挥广大学生主观能动性上多下功夫。但调查研究发现，目前担任《PLC原理及应用》的很多教师采取的是“一言堂”和“填鸭式”的教学，势必也就造成了“言者津津，听者昏昏”的教学局面。
在《PLC原理及应用》课程教学上，尤其是PLC指令及应用、编程方法和实际应用等教学内容上，最适宜于采取双边互动式教学方法。在教学中，大胆引入“行为引导学”教学方法。为了搞好双边互动式教学，就要求我们教师在备课时把教材上静态的知识转化为课堂上动态的教学信息，并且在教学过程中要想方设法地创造出一个可以实现双边互动式教学的环境和气氛，通过创设情境、巧设疑问、共同讨论、动手实践等多种教学方式，有效地开展双边互动式教学。不仅是老师传授给学生编程方法等，同时学生可以通过老师给出的任务书，从各方面获取资料，充分发挥学生的想象。这样不仅培养了学生的思维能力，而且在完成任务书的同时，不自觉地学会了解决问题的方法，在这过程中还增强了学生之间信息交流。例如：在介绍了一些基本指令后，让每个组的学生自己讨论这些指令能解决的基本电力拖动问题，并动手画有关的图片，有条件的可以用相机拍或者从网上下载与PLC应用有关的机床拖动图片，连成一幅作品，完成后粘贴在班级教室内，供学生参观他们所做的成果。
二、在选择课题上，合理地改革教材：
我们知道，用于教学的PLC可编程教材，在编写时一般是按照：基本原理、基本指令、基本应用、基本操作等分成各个独立的章节。编者按照结构严谨性进行编书，教师实施教学时，则要考虑有利于学习者的认知过程而开展教学。这是教材使用者要注意处理好的问题。如果任课老师按照教材的顺序进行教学，就是要将全部基本指令学习完毕，再学习基本应用，基本学习完毕再进行基本操作的学习。这样，在一段期间内学习完所有指令，学生学习后的印象不深刻，容易混淆，到基本应用的学习时，又得重新对所涉及的指令进行学习，效率不高。所有理论学习完后，才进行基本操作，不能互得益障，教学效果不好。
为此，我在PLC教学中采用了课题式单元教学，重新自编教学内容。任课老师通过多种途径搜集了上百个PLC应用实例，并通过筛选、整合成五个单元，每个单元由几个同类实例组成。每个课题以一个应用实例为主题，其内容包括了：应用实例的生产目的，生产条件和生产环境的介绍，用PLC实现控制的线路，所用的基本指令，编程方法、调试应用。由几个应用同类指令的实例课题组合成为一个教学单元，全部教学内容分为五个教学单元。五个单元主题分别是PLC原理、时序控制、计数控制、位置控制和特殊功能综合应用。单元内的课题按照其难易程度安排教学的先后顺序。第一单元有电机的点动控制、电动机的连续控制、电机的正反转控制、电机的手动Y-Δ控制、抢答器控制系统、数学显示控制系统这六个实例作为对PLC工作原理部分的学习（其中也包含几个最简单指令的学习）。第二单元以电机自动Y-Δ降压启动控制、两灯来回闪亮循环控制、多台电机顺序控制、货物传输带控制系统等四个实例为学习对象，学习按时间顺序控制的原理及应用。从以上列举的两个单元可知，任课老师精选设计的每个实例课题有一定的科学性、连贯性，由简到繁、由易到难。单元内的实例都能有效地为该单元核心内容的教学服务。因此说，要改革传统教学为课题式单元教，首要任务是合理地设计好每一个实例课题。这些实例课题既能方便学生的学习，又要包含本课程的所有知识点。
三、在实习过程中，教学方法更新：
目前在《PLC原理及应用》课程实践教学上，由于我们教师所编写的实训指导书详尽有余，明明白白，加之所做的实习实训都是“简单验证式”或“机械重复式”方面的项目，在一定程度上为学生“依葫芦画瓣”提供了方便，学生在实习实训时只需要进行程序输入、线路连接等简单操作即可顺利完成。这种实习实训教学方法，目前已被我们教师广泛认可和采用，但至少我认为：没有问题的、不需学生动脑的实习实训是毫无意义的。对于与PLC技术应用密切配合的实习实训教学，教师只有指导学生运用PLC编程方法亲自编程操作，在实习实训中既动手又动脑，既能发现问题又能在教师启发指导下分析问题和解决问题，才能从本质上学好这门课程，从而最终实现本课程在技工学校的教学目标。
首先在编写实习实训指导书时，我们教师应该根据企业对PLC技术人才的需求，结合学校实际设备情况，针对技工学校本课程教学特点和教学目标，在如何引导广大学生在实习实训中既动手又动脑上多下功夫。技工学校是一个学生学习基础、动机和习惯差异很大的群体，因此实习实训教学同样要做到因材施教，采取因人而异的分层教学，即按学生学习能力分组，确定每组不同的实习实训目标，从而使成绩好的和成绩差的学生在实习实训中，都能够得到相应的锻炼和培养。除要求学生在规定时间做完基本的实习实训项目外，还要安排一定量的选修实验项目和研究性课题，让广大学生自主选择，教师现场指导，或者督而不导，从而促使学生自主地分析在实习实训中所遇到的问题，写出实验报告交教师评判，师生共同找出问题的解决办法。对于大型的实训项目，如电梯、机械手等，还可以采取分工合作的教学形式，将全班同学分成不同的小组，由教师明确各小组在实训中的任务和目标，从而培养广大学生团结协作的职业素质和能力。
四、在巩固教学成果时，吸引学生的兴趣：
㈠学生学习兴趣浓，学习热情高涨，学习效果有保证。
每个课题以实例为重点，这些实例都是来自我们身边的生活、生产。学生对教学课题感兴趣，认识到所学的东西有用，能解决现实问题，学习热情是自然地高涨起来。兴趣是最好的老师，主要能调动学生的兴趣，学习效果肯定不懒。兴趣是学生主动学习的动力之一，他们对学习的追求往往来源于兴趣。凡是有兴趣的东西，就容易激发学生的学习热情，引起学生的思考，学生若能有兴趣地学，教学就成功了一半。因此在教学中，教师要把握时机，结合教材特点，把兴趣的东西引入课堂，这些东西越接近学生的日常生活，同时又不偏离教材，学生对所学知识就越容易理解，学生学习的兴趣也越浓，从而学生学习的自觉性和主动性也跟着提高。教师积极利用这一点，引导学生主动思维，从开始教师提出问题，激发学生的兴趣，引导学生分析问题，如何解决问题。逐渐地由学生提出问题，自行分析问题到解决问题。这样不但提高了学生学习PLC可编程知识的兴趣，而且还提高了学生的分析问题和解决问题的能力。
㈡逐步培养学生解决实际问题的能力。
课题实例来自生产、生活、要处理及注意的有关问题我们都向学生交待清楚，引导学生具体的处理办法、解决方法步骤、方向。通过多个实例的学习、实践与积累，学生能逐渐地提高解决实际问题的能力。
任课老师把PLC技术应用教程分为若干个单元，每个单元中的几个实例都是以某个重点指令的应用为主线。应用程序由简单到复杂。这样，通过一个单元的学习，学生已将该单元的重点指令很深刻地留在脑海中。他们灵活应用指令的能力会逐步增强。课题式教学中通过恰当的引导，就能逐步提高学生的编程能力，应用PLC的能力。
㈢提高竞争意识巩固所学知识
我们知道，适度的压力是动力的泉源。为使学生能积极参与，我们任课老师应在教学过程中实行单元过关制度来增强学生学习的适度紧迫感。每个课题教学的最后环节是课题小测验，测试内容与课题大至雷同。一单元结束时进行一次单元综合测验。实施单元过关制度后，学生的学习劲头更足了。曾有这样一个事例：一名学生在单元过关小测后，突然停下正在参与的足球比赛，跑到笔者身边来，求证他刚想到的解题思路是否正确。当他得到肯定的答复时，高兴得手舞足蹈。由此可见，任课老师应通过单元测验，给予学生适度的学习压力，使学生有较大的动力，学习效果好。通过测试来检查学生对课题的掌握情况，以及时地查漏补缺，也是教学工作必不可少的环节。
通过以上几个方面的教学改革，可以提高技工学校学生的PLC应用能力，以适应上岗要求。《PLC原理及应用》课程最重要的特点是“综合应用性”，因为一个实用的工业自动化控制系统往往是很复杂的，其中可能包括机、电、液、气等内容，而且还会因行业不同控制要求也有所不同。故在本课程的实践教学中，应把机械、电工、电子、液压、气动和计算机等知识与PLC技术进行有机地联系，扩大实习实训课时的比重，逐步加大学校相关设备的投入，建立较为完备的PLC技术仿真实训室，从而为“PLC仿真项目开发”的实训教学创造良好条件。教学实践证明，只有通过PLC仿真项目方面的实训，让学生亲自编程、实际接线和仿真调试，并对运行过程中所遇到的问题进行分析和改进，才能真正培养学生创新思维和综合职业能力，真正实现学生毕业后在PLC可编程技术应用领域“零距离上岗”的最终教学目标。

《PLC原理》在实习教学中的应用

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