基于“任務驅動法”可編程控制器教學的探討

摘要：本文以“任務驅動法”為基礎，結合教學目標、教學內容和教學對象等因素引領課程教學，通過《可編程控制器》的實際課堂教學過程，對提高教學質量和效率做了新探討。

關鍵詞：中職；任務驅動法；可編程控制器

可編程控制器又稱為PLC，是Programmable Logical Controller的英文縮寫。它是專門在工業環境下應用的一種數字運算操作的電子系統。可編程控制器通過數字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的生產機械的操作或生產過程。由于它能完成諸如邏輯運算、順序控制、定時控制、計數控制等操作，且編程語言直觀易學，更兼具組網通訊的功能，容易與其他工業控制系統融為一體，故被廣泛應用于工業控制、自動控制等領域中。目前，可編程控制器大多作為中職學校機電類的一門專業課程來講授。但由于可編程控制器課程有很強的實踐性和綜合性，只靠教師的理論教學，很難使學生真正理解PLC的技術特點，更難使學生掌握使用方法去解決工程實際問題。為此，教學中，筆者在可編程控制器的教學和考核方式中做了深入探討，以“任務驅動法”為基礎，進行了一些革新，取得了良好的教學效果。

一、以簡單任務導入，降低學習難度，提高學生學習興趣

對于中職學校的可編程控制器教學來說，一般第一部分都是先講授PLC的結構、編程語言等基礎知識，第二部分提出基本順序控制指令，第三部分講述步進順控指令，第四部分則是應用指令等內容，最后才是PLC編程軟件介紹。筆者在教學中發現，通常第一部分的基礎知識中，概念性的知識比較多，需要大量記憶，這一部分講授結束時，已經約有15%的學生放棄PLC的后繼學習了。在第二部分中是很多的基本控制指令，需要記住其名稱及用法。等學完這一部分，約有37%的學生感到沒有學習的興趣，以后是勉強學習。在第三部分中則涉及了狀態功能的應用和編程，這部分需要在前兩部分的基礎上充分進行理解和分析，才能掌握實質內容。基本上該部分結束時，絕大多數的學生都選擇了放棄該科目的學習。最后造成時間雖然耗費了，但學生沒有學習到真正的知識，課堂教學效果很差。

面對這種情況，筆者基于“任務驅動法”，在PLC課程教學中采取了新的教學方法，目的在于提高學生對PLC的興趣，使學生發揮主觀能動性，積極投入到學習中來。“任務驅動法”是一種建立在構建主義教學理論基礎上的教學法。這種教學法的理念在于把以往傳統教學中，只靠教師傳授知識為主的教學轉變為以學生為主體，通過解決問題、完成任務為主的教學。教師把教學內容分散融入各個任務中去，學生圍繞一個共同的任務活動中心，在強烈的問題動機的驅動下，進行自主探索和互動協作的學習，并在完成既定任務的同時，引導學生產生一種學習實踐活動，使學生帶著真實的任務在探索中學習。比起傳統教學，其優點在于實現了學生技能的提高，知識與實踐相融合，使學生在完成任務后有成就感。這種教學模式注重真實情景的創設，其創設情景越逼真，越有利于整個教學效果。為此，筆者把教學單元轉變為工作任務，每個工作任務又細分為幾個小任務，由易到難，從簡單到復雜。把教學的重點、難點重新排序，有機地整合到工作任務中去。每個工作任務的完成都意味著該教學單元的結束。在細分工作任務時，筆者按照實際工程中的案例，以簡單的工作任務為基礎，引導學生進入學習狀態。如在實際工程中常會遇見多地照明的案例，筆者設計了一個有3個房間帶走廊的宿舍照明任務（如圖一）。該任務的知識點在于PLC中動合觸點、動斷觸點的觸發，需要輸出、自鎖等基本指令。

筆者告訴學生，該任務在于實現每一個房間都可以單獨打開房前到走廊的燈，也可在任意位置關閉走廊和房前的燈。一開始不必實現全部功能，可以先實現控制走廊的照明（X01和X02分別位于走廊兩端），再實現第一個房間，然后再實現第二、三個房間的照明功能（如表一）。

表一 宿舍照明任務細分任務表

由于任務難度低，易于實現，而且有真實的效果可供觀察，因此學生在完成任務的過程中獲得很好的感性認識。等到整個任務全部完成后，學生已經能掌握PLC中常開、常閉觸點的應用、自鎖功能的設置等基本功能。學生每成功完成任務中的一個步驟都感到有成就感，從而激發了學習PLC的興趣，畏難情緒大幅下降。

二、以工程任務為基礎，提高學生工程認知能力

筆者在運用任務驅動法的過程中，把真實的工程任務穿插其中，在課程的實訓階段，以工程任務為基礎進行綜合性的系統訓練。

可編程控制器的實操性非常強，單憑書本的學習和簡單的實驗，是不可能真正掌握其要領的。所以，必須結合書本知識，多寫程序、多實踐才能深入了解其內容。筆者在教學中采用由淺到深的方式，在簡單任務的基礎上，逐步增加新的工程任務，培養學生的工程適應能力。例如，在“電動機順序啟動停止控制”的工作任務中，讓學生先觀察系統的整個演示過程，然后告訴學生該控制程序的實際應用意義。讓學生以先前完成的簡單任務為基礎，對該工程任務進行分析，借鑒簡單任務的結論和掌握的知識，寫出梯形圖，并輸入PLC，實現控制功能。通過如此方式，學生具備了基本的工程分析能力和解決能力。在進入課程的實訓階段之前，學生己經可以根據筆者給定的工程任務，自行進行分析、硬件連接、程序設計、梯形圖編寫、系統調試。例如，完成“十字路口交通信號燈控制”任務，學生要把先前所接觸過的工程任務中曾經運用過的知識進行集成，然后進行系統分析，制定方案，分配接線端子（如表二），連接各個硬件系統（如圖二），梯形圖的編寫（如圖三）和轉換，輸入PLC系統運行，進行整機調試。經過這樣的學習后，學生的實踐能力提高，對PLC在工程中的作用和地位有了感性的認識。

表二 輸出端控制元件和接線端子分配表

在進入實訓階段后，要進一步完善學生的工程認知能力，特別需要培養學生具有獨立發現問題、分析問題、解決問題的能力。在實訓中，應以具有代表性的，綜合性強的工程任務為基礎，讓學生分組完成方案的論證、系統的分析、程序的編寫、系統的調試、綜合報告的撰寫等一系列工作。在完成工程任務的過程中，以學生為主，教師為輔；以學生的探索為主線，教師的引導為次線。通過教師的引導，幫助學生自主分析系統的故障，程序的錯漏，最終按工程任務的要求實現系統控制，從而真正掌握PLC的系統開發和工程應用過程，提高工程認知能力。

三、以真實性任務為主線進行考核

在可編程控制器的傳統教學中，每完成一個或數個教學單元，教師通常就會進行閉卷測驗，到了期末則進行全科閉卷考試，考查學生的理論知識和程序編寫。這是一次性的反饋方式。筆者在教學中發現，按照這種方式教學，很容易使學生陷入死記硬背PLC指令、程序等的境地，同時也容易造成知識點的遺漏。因此，在實行任務驅動法教學時，要加強課堂小結和知識點的回顧。筆者在平時的教學中，每個工作任務完畢后，以解決真實性任務考查學生，通過考查來反饋學生能否掌握知識。并在課程最后的實訓階段進行綜合評定，這部分成績占總評成績的70％，而在期末采用閉卷筆試的方式考核學生的基礎知識和理論，這部分則只占30％。

考核采用實操和口頭問答的方式進行，評分以自評、三人小組評分和教師評分相結合。三人小組的成員在每次考核前進行隨機抽取。實操形式的考核可以有效地反映學生對PLC課程的學習程度、獨立分析問題、解決實際問題的能力。進行實操考核時，學生并不是簡單地完成PLC程序即可，而是按照考核任務的要求，在規定的時間內獨立地完成PLC程序的編寫、輸入和調試，最終實現全部任務功能。同時，學生要接受三人小組和教師的口頭提問，現場回答解決任務的思路和排除故障的方法。在考核中加入口頭提問有利于提升學生的自信心，鍛練學生的技術交流能力。

這樣的考核方式的好處在于把知識的考查融入到了實際工作中去，而且是分階段地完成的，考核過程通過任務驅動法的方式嵌入到了教學的各個環節中。相比傳統教學的考核方式，這種方式所反饋的關于教學效率和教學效果的信息量準確得多，也及時得多，學生對知識的建構和掌握也比較容易，記憶的時效性也長久。由于在平時的學習中，通過了各個階段的實操考核，學生對所學知識的應用、創新已經有了基本評價，因此在期末時只需要進行基礎理論和知識的考核即可。基礎理論和知識的考核采用閉卷筆試的方式，通常包含了選擇、填空、判斷、改錯等題形。學生因有了扎實的實踐知識，對基礎理論和知識已經了然于胸，不會感到太大的壓力，均能輕松應付，順利通過閉卷考試。

總之，在可編程控制器課程的教學過程中，靈活運用“任務驅動法”有助于提升教學的質量和效率，對于學生改變學習的觀念很有幫助，有利于讓學生產生“我要學”的主觀能動性，去積極探索未知的領域，提高學習熱情。

（作者單位：廣州市電子信息學校）

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責任編輯 賴俊辰