在ＰＬＣ課程中借助ＳＰＳ－ＶＩＳＵ軟件實(shí)施模擬實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目教學(xué)

摘要：在PLC（可編程序控制器）課程中借助SPS-VISU軟件來實(shí)施模擬實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目教學(xué)，可改善中等職業(yè)學(xué)校學(xué)生的聽課效果，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性，提高學(xué)生分析問題和解決問題的能力。

關(guān)鍵詞：SPS-VISU軟件；實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目教學(xué)；PLC

可編程序控制器簡稱為PLC，它是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的綜合技術(shù)，是在傳統(tǒng)的順序控制基礎(chǔ)上引入微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)而研制出的新型工業(yè)自動控制裝置，目前已成為工業(yè)生產(chǎn)自動化的三大支柱之一，在生產(chǎn)過程及生產(chǎn)設(shè)備的控制和應(yīng)用領(lǐng)域日益廣泛。我校根據(jù)社會發(fā)展對技能型人才的需求，在《電器運(yùn)行與控制》、《機(jī)電一體化》、《機(jī)械制造與加工》等專業(yè)開設(shè)了可編程序控制器這門主干必修課程，并且配有14臺電氣智能運(yùn)行平臺實(shí)驗(yàn)設(shè)備。

過去，對這門主干課程的教學(xué)，主要是采用“課堂理論講授+幾個驗(yàn)證性的簡單實(shí)驗(yàn)”的教學(xué)模式。采用這種教學(xué)模式的后果是，大多數(shù)的學(xué)生對學(xué)這門課程的感覺是單調(diào)、枯燥和難學(xué)。課堂上出現(xiàn)學(xué)生看小說和睡覺等厭學(xué)現(xiàn)象，甚至出現(xiàn)學(xué)生逃學(xué)現(xiàn)象，教學(xué)效果極差。為了克服由傳統(tǒng)教學(xué)方法所帶來的這一弊端，筆者根據(jù)中職學(xué)校培養(yǎng)學(xué)生目標(biāo)（為生產(chǎn)、服務(wù)和管理第一線培養(yǎng)高素質(zhì)勞動者和應(yīng)用型技能人才）和PLC課程大綱的要求出發(fā)，在學(xué)習(xí)總結(jié)我校幾位赴德培訓(xùn)教師經(jīng)驗(yàn)介紹和我校現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)設(shè)備的基礎(chǔ)上，提出了在PLC課程中借助SPS（PLC）-VISU軟件實(shí)施模擬實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目教學(xué)，以改善學(xué)生的聽課效果，進(jìn)而提高學(xué)生分析問題和解決問題的能力。

SPS-VISU軟件簡介

SPS-VISU是一種仿真軟件，利用該軟件可以在監(jiān)視器的屏幕上畫出各種機(jī)械設(shè)備、開關(guān)和傳感器等。如果這些所畫的設(shè)備、開關(guān)和傳感器被指定在與Step7編程軟件所編寫程序?qū)?yīng)的輸入/輸出端口上，那么在運(yùn)行時，一旦該界面調(diào)用了Step7程序，就可以利用鼠標(biāo)來控制所畫的設(shè)備、開關(guān)和傳感器，使得它們按所編寫的程序要求動作起來，類似于工廠的實(shí)際生產(chǎn)加工過程。SPS-VISU軟件提供以下的幾種操作對象：（1）開關(guān)、燈、汽缸；（2）水箱、輸送帶和限位開關(guān)；（3）文本顯示，二、十進(jìn)制顯示，狀態(tài)指示；（4）標(biāo)準(zhǔn)對象。此外，用戶還可以根據(jù)需要，對SPS-VISU提供的bmp圖形進(jìn)行編輯，以滿足自己個性化設(shè)計(jì)的要求。SPS-VISU軟件的操作界面如圖1所示，所設(shè)計(jì)的機(jī)械設(shè)備界面如圖2所示（以鉆床自動加工為例）。

“模擬”實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目教學(xué)

所謂的模擬實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目教學(xué)，是師生借助SPS-VISU軟件、SIMES Step7編程軟件來共同實(shí)施一個完整的模擬實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目工作而開展的教學(xué)活動。這里所選用的模擬實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目都是借助SPS-VISU軟件來設(shè)計(jì)的與實(shí)際應(yīng)用價值相類似的工作任務(wù)（如：交通燈、鉆床加工、瓶子加工生產(chǎn)和恒壓供水等項(xiàng)目）。采用SPS-VISU軟件來設(shè)計(jì)模擬實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，不但可以節(jié)省學(xué)校對實(shí)訓(xùn)設(shè)備的投入，而且可以提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和動手操作能力（所有的模擬實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目都要學(xué)生借助SPS-VISU軟件親自動手設(shè)計(jì)）。這種教學(xué)方法在于滿足學(xué)生學(xué)習(xí)一定的教學(xué)內(nèi)容；能將理論知識和實(shí)際技能結(jié)合起來；學(xué)生有獨(dú)立制定項(xiàng)目計(jì)劃并實(shí)施的機(jī)會；有明確的具體模擬實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目成果展示；學(xué)生自己克服、處理在模擬實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目設(shè)計(jì)工作中所出現(xiàn)的困難和問題；所模擬實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目的工作要具有一定的難度，要求學(xué)生能應(yīng)用所學(xué)的知識（包括計(jì)算機(jī)軟件應(yīng)用）、技能加以解決；學(xué)習(xí)結(jié)束后，師生要共同評價模擬實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目開發(fā)成果。

模擬實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目教學(xué)的實(shí)施

為了有效實(shí)施該模擬實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目教學(xué)，本人在開學(xué)前和其他幾位教師（其中有赴德培訓(xùn)的兩位教師）、實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)教師一起研討模擬實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目課題，針對我校是一所以工科為主的中等職業(yè)學(xué)校，所以所確立的模擬實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目是與加工制造或與電氣控制有關(guān)的項(xiàng)目（如：交通燈、鉆床加工、瓶子加工生產(chǎn)和恒壓供水等項(xiàng)目），確定模擬實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目實(shí)施的過程，明確模擬實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目開發(fā)過程的考核細(xì)節(jié)，設(shè)計(jì)模擬實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目活動過程中所涉及的表格等標(biāo)準(zhǔn)文檔格式，對每個學(xué)生的知識、能力、表現(xiàn)和個性進(jìn)行測評，建立學(xué)生檔案。根據(jù)所教班級的學(xué)生數(shù)和實(shí)訓(xùn)設(shè)備的臺套數(shù)進(jìn)行分組，并確定每個分組的人數(shù)。同時，在開學(xué)前教師要先行完成所確定模擬實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目課題的實(shí)施和測試工作。具體的實(shí)施過程如下：

（一）確定模擬實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目和實(shí)施流程

教師針對課程的大綱要求和學(xué)生的培養(yǎng)目標(biāo)，在分析學(xué)生的知識基礎(chǔ)和能力基礎(chǔ)后，將課程要求與學(xué)生的實(shí)際情況結(jié)合，選定模擬實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，按照項(xiàng)目教學(xué)法的要求，制定實(shí)施流程，即：根據(jù)課題要求在SPS-VISU軟件中畫出工藝草圖；根據(jù)工藝草圖列出所需器件明細(xì)表樣式；采用硬件的電氣連接圖稿紙；根據(jù)電氣聯(lián)接圖列出地址分配表樣式；提供時序控制圖清樣；選擇編程軟件（指定用SIMES Step7）寫出指導(dǎo)方案。上述文件由教師在開學(xué)前準(zhǔn)備，開學(xué)后要把這些文件發(fā)給學(xué)生，以供學(xué)生參考。

模擬實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目任務(wù)確定后，開學(xué)初教師就要向?qū)W生布置本學(xué)期的學(xué)習(xí)任務(wù)，即提出本學(xué)期學(xué)生在學(xué)習(xí)PLC這門課程時，要建立4個模擬實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，即交通燈、鉆床加工、恒壓供水和瓶子加工生產(chǎn)（建立4個模擬實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目是根據(jù)我校的實(shí)訓(xùn)設(shè)備只有14臺電氣智能平臺，每臺一般要分配4個學(xué)生，依據(jù)每個學(xué)生輪換動手操作的原則而確立的）。明確每個分組學(xué)生的工作任務(wù)，即要求每個分組的每個學(xué)生都要有不同項(xiàng)目的動手操作機(jī)會。如對于第一組的4個學(xué)生，在實(shí)施交通燈模擬實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目時，要求甲學(xué)生利用SPS-VISU軟件設(shè)計(jì)操作界面；乙學(xué)生列出所需器件的明細(xì)表；丙學(xué)生畫電氣連接圖和列出地址分配表；丁學(xué)生畫變成的時序控制圖，并利用Step7編寫程序，最后調(diào)用程序并測試。實(shí)施自動鉆床加工實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目時，這4個學(xué)生要完成的任務(wù)，依次調(diào)換，依此類推，使得所有的學(xué)生都能參與項(xiàng)目的實(shí)施過程上。

在模擬實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目實(shí)施過程中，要對學(xué)生提出如下要求：要求學(xué)生建立起有效的配合機(jī)制，充分利用所學(xué)的知識，利用各種途徑，如上網(wǎng)或到圖書館查閱資料來了解這四個項(xiàng)目的動作原理和功能，以及實(shí)現(xiàn)該功能所要具備的器件（包括所需要的傳感器等），并且熟悉SPS-VISU軟件的操作；要求每組學(xué)生制定一份“項(xiàng)目計(jì)劃書”來闡述自己的設(shè)計(jì)目標(biāo)，進(jìn)行方案論證，計(jì)劃實(shí)施項(xiàng)目的步驟，安排完成項(xiàng)目的進(jìn)度，明確小組成員的職責(zé)。在學(xué)生查閱資料的過程中，教師一方面要鼓勵學(xué)生和參與他們的討論，另一方面指導(dǎo)學(xué)生如何查閱資料、如何在SPS-VISU軟件上畫工藝草圖，盡力引導(dǎo)學(xué)生圍繞所布置的模擬實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目開展學(xué)習(xí)和交流活動，及時有效地講解可編程序控制器的基本概念、基礎(chǔ)知識，將學(xué)生的感性認(rèn)識提高到理論高度，讓他們構(gòu)思出自己的模擬實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，最終用準(zhǔn)確的專業(yè)語言和有效的器件描繪出自己的模擬實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目。

對于學(xué)生制定的計(jì)劃書，教師要認(rèn)真審閱每組的計(jì)劃，并且制定跟蹤管理的方案。在學(xué)生遇到難題時，首先要鼓勵相互間的討論，包括師生討論。指導(dǎo)學(xué)生查閱相關(guān)的教材和參考資料，對于學(xué)生遇到的共性問題，教師還可集中面授。

在整個實(shí)施過程中，教師還要指導(dǎo)學(xué)生做好項(xiàng)目活動的日常記錄（類似心得體會），及時記錄項(xiàng)目開展的內(nèi)容、完成的效果、遇到的問題、解決的方法、新學(xué)到的知識、新掌握的技能、新的想法、新的體會，并做好批閱和登記工作，為后續(xù)的課程評價做準(zhǔn)備。

（二）模擬項(xiàng)目測試檢查評價

模擬實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目建立完畢，每組學(xué)生要展示自己的作品，講解設(shè)計(jì)原理，設(shè)計(jì)過程中所遇到的問題，解決的方法，自評項(xiàng)目的優(yōu)點(diǎn)和需要改進(jìn)的地方，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)。

由于模擬實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目教學(xué)的實(shí)施過程是師生共同參與的創(chuàng)造實(shí)踐過程，所以該課程的評價，注重的不是最終成果，而是完成項(xiàng)目的過程。對學(xué)生學(xué)習(xí)的評價是從收集學(xué)生項(xiàng)目的計(jì)劃書、日常記錄、成果展示效果、總結(jié)報告、合作態(tài)度、出勤情況和儀容儀表等全方位地進(jìn)行評定學(xué)生的成績；對于在日?；顒又杏休^好的專業(yè)技能應(yīng)用能力、有創(chuàng)造性見解、遇到問題時能自行解決的學(xué)生，筆者酌情給以加分（加2~3分）。這樣，學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性得到了極大的提高。

為了檢閱新教學(xué)方法的效果，筆者將《可編程序控制器》課程的學(xué)習(xí)情況進(jìn)行了調(diào)查，現(xiàn)將教改前和教改后，做一個簡單的對比，其比照結(jié)果如下表所示。

總之，通過引入模擬實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目的教學(xué)方法，學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性普遍得到了提高。在整個學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生個個參與實(shí)踐活動，基本上消除了課堂睡覺和看小說的現(xiàn)象，并且可以讓學(xué)生盡早地融入到實(shí)際的工作環(huán)境，為以后的工作打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，也培養(yǎng)了學(xué)生分析問題、解決問題、團(tuán)結(jié)協(xié)作、動手操作和挫折承受的能力。同時，新的教學(xué)方法要求教師的知識面廣，除了掌握可編程的理論知識外，還要懂得SPS-VISU軟件的使用，同時要求教師的動手能力強(qiáng)，實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)要豐富，還要有較強(qiáng)的組織、分析和掌握學(xué)生心理的能力。

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