《PLC可编程原理及应用》课程教学问题与对策研究

摘 要：针对目前职业学校《PLC可编程原理及应用》课程教学现状及其存在的教学问题，笔者根据几年来对本课程教学的实践与探索，在逐一分析这些教学问题的基础上，相应地提出了解决问题的对策和建议，以供广大教学同仁的参考。随着工业自动化的不断发展，以微机处理器为基础的应用于工业控制领域的专用计算机技术──可编程控制器（以下简称PLC）技术应运而生，《PLC原理及应用》也因此成为了职业学校工科类专业一门重要的综合性很强的专业课程，其教学目标是：使职业学校的广大学生掌握PLC基本原理及其在自动控制系统中的应用，培养学生运用PLC改造传统继电器控制系统，维护和管理自动化生产线的基本技能，并为广大学生今后从事现代软生产线控制技术的应用与开发打下良好的基础。

问题一、教学基础比较薄弱：
《PLC可编程原理及应用》课程先修课程有：《数字电路》、《微机原理》、《自动控制原理》，所涉及的主要教学内容有：微机原理、计算机应用基础、数字逻辑、电子电路、低压电器、电气控制、闭环控制等。但由于各方面的原因，如因专业不同所致的课程开设时间先后不同和教学内容详略取舍不同，学生个体学习基础上的差异等，致使本课程学生学习基础不一，尤其是对于《数字电路》和《自动控制原理》这两门课程，很大一部分学生学习基础都较差，从而导致本课程教学基础薄弱，教学难度很大。
对策：淡化本课程中与先修课程联系紧密的以下纯理论性的教学内容，如：PLC系统物理模型；开关量、模拟量的采集和控制方法；PLC系统软件的编程；PLC通信原理和方法等。这样就既能回避教学基础薄弱这一客观教学现实，又能集中课时于PLC实践性教学内容，突出本课程“实践性”和“应用性”的教学特点，有利于实现本课程在职业学校的教学目标。但与此相反，凡涉及到与PLC实践性教学密切相关的先修课程中教学内容，如低压电器、继电器控制系统等，教师应该引起高度重视，新授前先给广大学生上好复习课，否则，学生就很难掌握将电气控制原理图转化为PLC梯形图的程序设计方法，很难掌握有关PLC外围电路设计知识以及安装接线等方面的操作技能，更谈不上形成能够根据工业现场的控制要求，利用PLC技术改造和革新传统继电器控制系统线路的能力。
问题二 、教学重点把握不准：
PLC产品种类繁多，发展很快，但目前还没有一本能与职业学校《PLC可编程原理及应用》课程教学目标完全相对应的教材，有的教材内容与企业对PLC技术人才的需求严重脱节，有的教材所介绍的产品型号与学校教学设备很不配套，甚至还有一部分教材几乎编写成了某一种或某几种PLC产品说明书，章节不少，但涉及PLC编程方法和实际应用的内容却不多。我们教师往往还是根据教材逐章逐节地编写授课计划、教案和实训指导书，未能在PLC技术应用上突出教学重点，重视和加强诸如PLC指令及应用、PLC编程方法和综合实用案例实训等方面的教学，而将这门实践性很强的综合性课程──《PLC原理及应用》，在教学内容和教学模式上都过于“理论化”，因此难以实现本课程在职业学校教学目标。
对策：授课教师首先应该深入企业实际，了解企业PLC技术的发展及其对PLC技术人才的需求，再根据企业需求，参考多本教材，并结合学校设备的实际情况和广大学生学习特点，编写出能够体现职业学校《PLC原理及应用》课程教学目标的授课计划、教案和实训指导书，在授课计划上优先保证以下教学内容的课时（以占总课时的70%为宜）：PLC原理和软元件；基本逻辑指令及应用；典型单元程序及应用；编程软件的使用和编程方法；步进顺控指令及应用；常用功能指令及应用；综合应用案例实训。
问题三 、教学方法呆板单一：
《PLC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，同时职业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。这就决定了我们职业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。
对策：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。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。
同时还要围绕《PLC原理及应用》课程“多变性”的教学特点，注重基础，强化共性，即以一种型号PLC为主线，重点学习有关PLC共性的内容，如工作原理、波形图、指令含义、编程原理等。围绕《PLC原理及应用》课程“典型性”的教学特点，在PLC技术应用教学中，通过典型案例，如交通信号灯、小车往返送料等，实施案例教学法，提高学生运用基本知识分析和解决实际问题的能力。针对《PLC原理及应用》课程“应用性”的教学特点，引入项目教学法，要求学生运用PLC技术对工业自动化控制领域的实用控制系统，如机械手、电梯等，进行编程、接线和仿真调试，从而培养学生创新思维和综合职业能力。
问题四 、实验实训教学急待改革：
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，加之所做的实验实训都是“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，学生在实验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。这种实验实训教学方法，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、不需学生动脑的实验实训是毫无意义的。对于与PLC技术应用密切配合的实验实训教学，教师只有指导学生运用PLC编程方法亲自编程操作，在实验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职业学校的教学目标。
对策：首先在编写实验实训指导书时，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，针对职业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验实训中既动手又动脑上多下功夫。职业学校是一个学生学习基础、动机和习惯差异很大的群体，因此实验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，确定每组不同的实验实训目标，从而使成绩好的和成绩差的学生在实验实训中，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验实训项目外，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验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。
《PLC可编程原理及应用》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，扩大实验实训课时的比重，逐步加大学校相关设备的投入，如气动装置控制、模拟自动生产线控制、电子自动门控制、冲切设备自动控制、自动电梯控制等，并用PLC技术实现相关的控制系统，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技术应用领域“零距离上岗”的最终教学目标。