談學習可編程序控制器與應用課程需具備的正遷移

曹麗紅

（金昌市金川集團公司職工培訓中心，甘肅 金昌 737100）

談學習可編程序控制器與應用課程需具備的正遷移

曹麗紅

（金昌市金川集團公司職工培訓中心，甘肅 金昌 737100）

遷移是先前的學習對后繼學習的影響，是學生運用已有認知結構對新事物進行認識——分析——再認識的過程。可編程序控制器與應用是一門綜合性和實踐性較強的專業課，需要計算機基礎、數字電子技術和繼電接觸控制等知識和技能的正遷移。通過教師的積極引導，能促進學員思維的遷移，進而提高學員對新知識的理解能力和學習積極性，真正達到事半功倍的效果。

PLC；正遷移；知識；技能

為適應技術發展的需要，可編程序控制器與應用已成為職業技術院校電工類、維修電工培訓的一門主干專業技術課。筆者在長期承擔PLC與應用教學任務的過程中發現，如果學員沒有掌握必備的專業基礎知識，就無法提供知識點之間的銜接，其理解和操作能力就非常有限，甚至像聽天書一樣，不容易入門，嚴重影響了學員的積極性和教學效果。筆者認為相應的專業基礎知識如計算機基礎、數字電子技術和工廠電氣控制等課程對學習PLC技術具有良好的正遷移作用。

一、正遷移及其作用

學習是一個連續的過程，任何學習都是在學習者已有的知識經驗、認知結構、動作技能、態度等基礎上進行的。遷移理論認為，遷移是指先前的學習對后繼學習的影響，其實質是學生運用已有認知結構對新事物進行認識——分析——再認識的過程。正遷移則是一種學習對另一種學習的積極影響，或已經具有的知識經驗使學習者順利解決面臨的問題，或一種學習使另一種學習具有了良好的準備。并且認知心理學研究表明，學生知識的概括層次越高，包容范圍越大，其利用所學知識，通過正遷移實現“下位學習”，理解各種細節的再遷移能力就越強。因此，教學中就需要這種有效的正遷移，如學習了數學知識，有助于對物理和化學中的一些數學關系和方程式的理解，電工基礎知識就有助于電子技術、工廠供電及電氣控制技術等課程的學習等，起到了知識和理解的正遷移；又如學會使用電流表、電壓表有助于學習萬用表的使用方法等，就起到了動作技能的遷移。所以，知識和技能的提高離不開相應基礎知識的正遷移，學習PLC技術也就離不開專業基礎知識和技能的正遷移。

二、學習PLC與應用課程應具備的正遷移

可編程序控制器（簡稱PLC），是一種在傳統繼電器控制系統的基礎上，與3C技術（即微型計算機技術、控制技術及通信技術）相結合，不斷發展完善起來的新型自動化裝置，具有較強的實踐性和綜合性，那么學員扎實的專業基礎知識和技能就是產生知識和理解、操作技能有效遷移的一個有利條件。下面以學習S7—200 PLC應用為例，分析計算機基礎、數字電子基礎及繼電接觸控制技術產生的正遷移。

1.計算機基礎具有的正遷移作用

（1）計算機基礎與可編程序控制器之間的聯系

可編程序控制器集中了工業專用機和通用計算機的優點。從功能上，PLC不僅能完成邏輯運算，計算機的復雜運算功能也進一步得到利用；從結構上，計算機的硬件和技術越來越多地應用到PLC中，如二者都主要由CPU、存儲器、輸入和輸出部分構成。有的部件（如存儲器）在兩者中通用；從原理上，在PLC程序執行階段，與計算機基本相同，都是指令在內存中順序存放，CPU從內存中順序取指令并執行，直到最后一條指令；從語言上，PLC編程語言之一的語句表語言（STL），就類似于計算機的匯編語言；在通信方面，PLC與計算機可直接相連進行信息傳遞，并且計算機與PLC之間以及各個PLC之間的聯網和通信的能力不斷增強。

（2）計算機基礎對學習可編程序控制器的正遷移

S7—200PLC控制系統由硬件和工業軟件兩大部分構成，其中計算機就是PLC控制系統中的硬件之一，如果學員具備了計算機的基本理論知識和操作技能，那么在學習可編程序控制器時，就可以結合計算機基礎知識了解PLC主機結構、CPU的功能、存儲器的作用；理解PLC的掃描周期、執行用戶程序的工作過程；進一步熟悉常用數據類型、編址形式和尋址方式，以提高程序設計的能力。并且對計算機操作技能，如在編程軟件的使用、程序輸入及調試運行等操作方面具有很好的促進作用。

2.數字電子基礎具有的正遷移作用

（1）數字電子基礎與PLC之間的聯系

數字電路由于抗干擾能力強、系統穩定性高、控制功能強大、電路相對簡單、信號容易存儲和傳送等優點，所以在自動化控制技術中得到了廣泛的應用，如通用計算機、單片機和可編程序控制器等都是由數字電路所組成的。數字電子技術作為自動化控制的基礎，其數字電路基礎知識、組合邏輯電路、時序邏輯電路以及數/模與模/數轉換器等知識，廣泛應用于PLC的指令系統。PLC編程語言之一的邏輯功能圖（FBD），其圖形結構與數字電路的結構極為相似，常用“與”、“或”、“非”等邏輯功能表達控制邏輯，對于熟悉邏輯電路和具有邏輯代數基礎的人來說，是非常方便的。

（2）數字電子基礎對學習可編程序控制器的正遷移

數字電子基礎作為一門專業基礎課，對學習S7—200系列PLC具有很好的知識和理解遷移作用。如數字電路中的“與”、“或”、“非”等邏輯運算對應于PLC的A、O、NOT位邏輯運算指令，編碼、譯碼、顯示譯碼對應于PLC的轉換指令，比較器對應于比較指令，寄存器對應于寄存器移位指令，計數器對應于計數器指令，模擬量(A)和數字量(D)之間的A/D轉換器和D/A轉換器，則是過程（模擬量）控制系統中模擬量I/0模塊的核心部分等等。因此，學員若具有扎實的數字電路理論知識和應用能力，對知識的銜接、指令功能的理解及靈活運用、程序分析和設計具有很好的促進作用。

3.繼電接觸控制基礎產生的正遷移作用

（1）繼電接觸控制技術與PLC之間的聯系

可編程序控制器發展到目前，其功能極為強大，既可實現數字量的控制，又可實現模擬量的控制。但PLC最初是為了在數字量控制中取代繼電接觸控制而產生的。例如，PLC中的通用輔助繼電器如同繼電接觸控制系統中的中間繼電器，定時器的工作過程與繼電接觸控制系統中的時間繼電器基本相同；又如，梯形圖(LAD)是從繼電器控制電路圖變化過來的，形式上與繼電器控制很相似，讀圖方法和習慣也相同，是最常用的一種編程語言，是初學者理想的編程工具，并且所有廠商的可編程序控制器都支持梯形圖語言。

任何一個復雜的控制電路，都是由一些基本控制環節組成的，PLC控制系統也是如此。如典型的啟保停電路、可逆控制、時間繼電器控制星——三角啟動、順序控制等基本控制電路原理，在PLC程序設計方面就得到了廣泛應用。因此，熟悉繼電接觸器控制元件和控制電路，就很容易從思想上接受可編程序控制器的組成結構和編程語言，就可以結合實際需要進行應用設計，進而將PLC用于實際控制系統中。

（2）繼電接觸控制技術對學習可編程序控制器的正遷移

繼電接觸器控制系統的基本知識和應用方法，是學習可編程序控制器的必修內容。如熟悉常用低壓電器的原理、結構及使用，就容易理解PLC中的輸入、輸出繼電器和定時器等編程元件的功能；掌握了電機控制的基本環節，如單向旋轉、可逆旋轉、點動控制、自動往返、降壓啟動、制動、調速、順序控制等，就便于進行相應控制功能的梯形圖設計；熟悉繼電接觸控制電路的原理，就有利于將原有的較完善的繼電接觸控制系統很容易地改造為可編程序控制系統；熟悉常用術語，如自保電路、電氣互鎖、按鈕互鎖等知識，可以使程序的功能進一步完善，梯形圖設計思路更加明確。所以，繼電接觸控制基礎知識和操作技能對學員建立梯形圖設計思維能起到很好的正遷移作用。

三、正遷移作用在教學中的發揮

1.加強“上位”學習，才能促進有效遷移

PLC與應用課程需要支撐的理論和技能知識比較多，所以，教師不僅要掌握所任學科的知識體系，而且還要了解本學科的發展動向，處理好基礎知識和專業技能發展的關系。并且專業基礎課要以“必須、夠用”為度，理論與技能并重為原則，精選“下位學習”必備的基礎知識和技能，為“上位學習”進行知識和技能儲備。

2.教師是發揮正遷移作用的關鍵

通過長期教學實踐，認為在教學中“學為主、教為導”，其實質就是教師訓練學員思維的遷移性，充分利用“上位學習”所獲得的知識和技能去探索新知識。因此，教師對教材的掌握要達到廣、精、熟的程度，并且要具有較豐富的基礎知識和應用能力，這樣才能啟發得當。如前蘇聯當代著名教育理論家所說，講課時“占據你的注意中心的，將不是關于教材內容的思考，而是對于你的學員的思維情況的關心”。例如，在講授計數器指令及應用時，首先以數字電路中的計數器知識為切入點，調動學員記憶中關于計數器的有關知識。如數字電路中計數器是用以累計輸入脈沖的個數、實現計數操作功能的，按計數器中數值的增減情況可分為加、減以及可逆計數器，其計數特點是輸入脈沖個數與計數長度相對應。然后重點講授PLC中計數器指令功能和特點，如所有計數器的計數原理相同，PLC中計數器的計數位動作值與PV設定值有關，可逆計數器指令與數字電路中的可逆計數器在計數長度上有不同之處等等。最后，學員通過實際操作運行達到理解和掌握。又如，講授定時器指令時，就以時間繼電器的動作原理為切入點；講授循環、移位寄存器指令時，以數字電路中的雙向移位寄存器（74LS194）的功能為切入點等。經過老師如此的實時點撥，雖是順口一提，但卻起到了知識和理解正遷移的功效，就啟發了學生的思維，增強了學生的參與意識，給教學過程帶來生氣和活力。

［1］臺方.可編程序控制器應用教程［M］.北京：中國水利水電出版社，2007.

［2］鮮靜林.現代成人培訓管理論［M］.蘭州：甘肅教育出版社，2003.

［3］張偉林.數字電子技術［M］.北京：中國勞動社會保障出版社，2006.

［4］韓提文.淺談成人教育中“英語”對電子技術教學的影響［J］.中國成人教育，2009，（15）.

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1673-0046（2010）5-0178-02