主页 > 技术文章 > 浅谈中职PLC可编程教学中的改革与创新探讨 2023-04-17

浅谈中职PLC可编程教学中的改革与创新探讨

摘要:PLC可编程控制器是自动控制技术、微计算机技术和通信技术相结合的通用工业控制装置，目前已被广泛地应用于机电一体化、工业自动化控制等各个领域，被誉为现代化工业生产自动化的三大支柱（PLC技术、机器人、计算机辅助设计和制造）之一。基于PLC广阔的发展空间，PLC课程已成为中职院校的机电、电气类等专业的核心课程。
　　PLC可编程课程实践性、应用性较强，强调理论知识和技能训练并重。传统的教学方式是依照教材，按基本工作原理、基本指令、基本应用、基本操作的顺序进行理论讲授和实验训练。一方面由于中职生整体学习能力较弱，另一方面由于指令多而抽象，大多学生在学习过程中学了后面的就忘了前面的，对各指令的功能混淆不清，不能正确地理解与应用，学生学习的主动性和积极性差。为了改变这一状况，采用“项目导向，任务驱动”的项目式教学，通过师生共同完成学习项目和学习任务，有效地提高了学生的实践动手能力、分析问题和解决问题的能力，提高了教学效果与教学质量。
本文主要针对PLC可编程教学中出现的问题进行探索，从教学理念、培养学生创新意识，方法与手段、考核方法等方面的改革与创新进行了一系列探讨，并在实践当中进行了一些有益的尝试。

　　
一、更新教育理念，培养学生的创新意识:
　　　从未来的趋势看，生产一线对工业自动化人才需求的层次越来越高；既需求技能型人才，更需要具有积极进取开拓创新能力的人才。现代教学理论认为：传统模式过分看重知识的传授，强调教育在课堂上的核心作用，忽视了学生的个性差别，从而严重损失教学效率；过多强调学习，从而损失了学生的发现、创新兴趣；传统模式以教师为中心，学生成为被动的“填鸭”对象，或装知识的容器，抹杀了学生的主动精神和创造潜能。这样的模式很难培养学生的创新意识，更不用说培养创造性人才。
　　因此，更新教育理念，变传统教育模式为创造型模式及以学生为中心，加强学生在PLC可编程教学中的主体地位，是未来教育的发展趋势。在教学中，不仅要传授学生知识，更要授与学生探索问题和解决问题的方法和能力，启发学生自觉运用知识、不断创新的意识。
　　创新是一个人的才智因素和非才智因素的综合发挥，创新并非神秘莫测，大多数人经过学习和训练，都会提高创新意识，开发出创新能力。创新思维一般程序为：发现问题、提出问题、提出假设、解决方法及检验、否定、再另寻求解决方法及检验，直到真正解决并通过检验等。程序的每一过程，都要有良好的思维意识，创新教育强调的是“发现”知识的过程，而不是简单的获取结果，强调的是创造性解决问题的方法和形成探索的精神。随着现代科学技术的发展，传统教学理念已不适应PLC可编程课程的教学。因此，我们尝试采用创新型教学模式，激发学生自觉学习的积极性。
　　PLC可编程教学核心内容是根据控制要求进行编程设计，编程设计是要强调个性化的，这就要充分发挥学生在学习中的主观能动性、积极性和创造性。通过提出各种课题来鼓励学生自主思考，标新立异，勇于质疑，培养学生的发散思维，引导学生想出更多的方法来解决问题。如在讲解PLC的基本指令时，为了加深对指令的理解，每个指令都会引用一个例子来介绍。在讲到综合性应用时，如用PLC可编程控制交通灯、机械手时，会采用多种方法进行设计，如：基本指令编程、顺序控制指令编程、功能指令编程、比较指令编程等。为了提高学生的理性认识，力求避免空洞、枯燥的理论阐述，经常给学生分析讲解实际的工程案例，如针对目前正在院内使用的PLC控制恒压供水应用实例，进行现场教学，从可行性分析、设备选型、变频器参数设定、控制程序设计、安装调试过程中抗干扰因素的处理等多方面进行分析，按照实际工程规范要求来引导学生，使学生形成理论与实际相结合的思维模式。
此外，在上PLC可编程实验课之前，老师事先给出控制要求，使学生自己有足够的时间进行独立思考、然后上机调试验证。课外作业的批改也改变传统做法，教师只负责指导，让学生自己通过上机调试验证来发现问题，老师通过讨论、讲评、赞扬、鼓励，及时发现学生的创新潜能，及时肯定编程作业中的创新思维。结果是学生的编程作业可谓思路各异，丰富多彩，其中不乏创新之处。几年的实践证明：通过这种方式，培养了学生的创新意识，又极大的提高了学生的学习兴趣和自信心。这样的训练使学生有了成就感，并为提高创新能力打下基础。对于布置课外作业的内容，不局限于课本知识，而是给出一些实际问题，让学生独立思考，寻找解决问题的方法，使学生自觉充分利用课余时间，通过图书馆、互连网等方式查询资料，上机调试，这个过程提高了学生解决问题的能力，同时也开阔了学生的视野。
二、转换教师角色和创新教学方式：
　　　实施课程教学创新教育必须要发挥教师作用，教师把自身的创造品质与人格、民主平等的教学理念直接、轻松活泼的课堂气氛等传递给学生，给学生以长期不懈，潜移默化的感染，是提高学生对此门课程兴趣的关键，也是创新教育的关键。学生对PLC可编程课程感兴趣，才会有创新的激情。
　　在我们以往的PLC可编程教学中，担任理论课教学的教师不用负责实验、实训课，只是埋头书本理论教学；而担任实验、实训课的教师，又不用担任理论课教学；这样的结果往往造成理论与实践的脱节；理论课上讲的内容到了PLC可编程实验、实训课不能及时反映，实验、实训课学生提出的问题又不能及时得到理论上的指导，这样往往造成学生无所适从。而理论课教师无法直接了解学生的动手能力，实验、实训课教师也无法直接了解学生理论知识掌握进度和程度，教师本身的创新精神也受到限制和压抑，造成教学方法僵化、以分数衡量一切，这样的教师不可能培养出创新型的学生。为了解决这一矛盾，首先改变这种做法，要求教师既教理论课程，又负责实验、实训课，既讲理论，又亲自动手，及时解答学生的疑问，及时发现学生的一些创新思想、创新意识，并及时给以肯定和赞扬。这样安排的结果，无形之中建立了一种相互理解、相互尊重、相互信任、融洽、和谐的新型师生关系。
　　此外，在教学方式上，要求教师不局限于传统方法，而是尝试和采用了一下几种新的教学模式：
　　（一）采用“一体化”教学模式：
注重能力培养、强化PLC可编程实训设备技能训练、提高综合素质的一体化培养模式，理论课与实践课交叉进行的教学模式，实践始终贯穿在整个教学过程。形成融知识传授、能力培养、提高技能、素质教育于一体的可编程控制器应用“一体化教学模式”。突出实践教学，理论教学为实际应用服务的思想。整个教学过程围绕PLC可编程技能训练（实验）、PLC综合训练（课程设计训练）及PLC控制系统设计（毕业设计）三个主要实践环节来完成。通过以上环节的训练学生能完成PLC的正确选型、PLC可编程的程序设计与调试、PLC控制系统的设计与调试的整个过程。整个课程体系包括前期课程准备、理论与实践教学大纲、教学计划、理论教学设计、实践教学设计、课程考核方法。
（二）构筑“立体化”的教学方法和手段：
　　将教材、教学参考书、多媒体课件、现代化实验平台、网络技术等融为一体，应用多媒体技术，网络技术等现代化教学手段，将课内讲授和课外自主式学习有机结合，使教学内容互相渗透，突出PLC基本原理、基本编程方法及基本技能的培养。注重教学内容、方法、实验、技术与生产实际相结合，培养学生掌握PLC可编程技术解决实际问题的能力。
　　（三）案例教学法：
　　通过一个个生动的单个实例引入，将PLC的定义、指令、程序设计的方法由枯燥变得生动，激发了学生的学习兴趣； PLC的系统设计从解决实际问题项目实例入手，层层分析，逐步完成，最后归纳总结系统设计的详细思路，使难以理解的问题变得思路清晰、迎刃而解，从而激发起学生的创造潜力。
　　（四）“任务驱动式”实践教学法：
　　突出实践教学，注重学生动手能力培养。实践教学与理论教学学时数达到1:1以上，实践内容包括：利用课余时间通过社会实践的形式完成的PLC应用调查报告、围绕课前提出任务完成PLC程序设计或实用小制作、课程实验（16学时）、两周的课程设计、十周的毕业设计等。整个实践教学环节围绕最终学生能够“完成一个PLC应用系统”这一任务为主线，层层推进，培养学生知识应用的能力。
三、更新评价机制：
　　　在对学生学习PLC可编程课程的成绩进行评定时，设法避免了以往一卷评终身的评分方式，以重视个性为指导原则，从重结果评价转向重过程评价，不以成绩的好坏来评价学生，而重视学生的再学习能力、独立思考能力、解决问题的能力及创新思维能力等。
PLC可编程理论课程成绩和课程设计考核的评定是分开进行的。理论课程考核的最终成绩包含如图1所示的四个部分。（1）平时成绩指作业完成情况、上课出勤及课堂提问回答的表现。（2）实验成绩指完成课程实验规定的实验内容及实验报告的提交情况。（3）调查报告成绩指学生利用课余时间完成的PLC应用调查报告。（4）期末考试卷面成绩。课程设计考核的最终成绩包含五部分（1）平时成绩指课程设计出勤及工作态度；（2）系统软硬件设计；（3）系统安装调试；（4）设计资料整理；（5）答辩成绩。
四、结束：
总之，PLC可编程是一门理论与实际紧密结合的应用型技能型课程, 从传授知识的教育理观念向注重能力培养的教育理念转变。注重对学生创新能力、综合能力、实践能力、合作能力的培养，从“教师如何教好”向“教师如何让学生学好”转变。由此可见, 合理安排教学内容, 突出知识和技能的岗位应用性, 缩短PLC可编程教学与岗位要求之间的距离, 强化PLC可编程技能教学, 不仅能充分调动学生的学习主动性, 而且还能使学生获得终身学习的能力, 有效提高学生的社会竞争能力。

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