中等職業學校PLC教學的有效探索

韓愛軍

中等職業學校PLC教學的有效探索

韓愛軍

可編程控制器(Programmable Logic Controller，簡稱PLC)是專為工業環境開發的控制裝置，具有通用性強、使用方便、適應面廣、可靠性高、抗干擾能力強、編程簡單等特點。PLC控制已成為自動化控制領域使用最為廣泛的控制方式之一。對中職電氣、機電類專業學生來說，PLC控制技術已成為繼繼電器－接觸器控制技術后必須掌握的又一現代控制技術。但目前中職學生由于基礎知識不扎實，學習很吃力，使PLC課程的教學效果不理想。

一、確定全面的學習目標

應試教育下的教學過于重視學生技能的訓練和形成，忽視了學生綜合素質的培養，導致學生工作后不能很快適應崗位需求。在制定PLC課程目標時，應注意理論知識、專業技能和綜合素質的培養相結合。

教學目標設定時，理論以夠用為度，以實際應用為主要目標。PLC課程的內容只有建立在學生實際知識結構之上才能使課程得以有效開展，否則如果只是一味地拔高只能使學生失去信心、興趣，最后一無所獲。PLC教學在職業中學這個層面有以下幾個方面的要求：PLC指令的應用；簡單控制系統的實現；PLC的簡單維護。設定目標時，要考慮到學生的差異性，在教學中應適當進行分層教學，每部分的內容應有不同的難度要求，使每個學生能根據自身能力，確定通過努力就能達到的學習目標。對于基礎好，理解、接受能力強的學生可以適當拓展提高其能力，增加他們在復雜系統分析和控制實現等方面的學習。

綜合素質是學生成才的關鍵。因而，在學生技能培養的過程中，還應注意學生綜合素質的培養。在制定教學目標時，要將學生的鉆研能力、創新能力、合作能力、7S管理理念等滲透于其中，培養學生嚴謹、認真、積極的態度，為學生成才打下堅實的基礎。

二、選擇合適的機型和教材

有的學校在選擇PLC課程教材時沒有從學生實際、社會需求和學校設備情況出發，導致教師在教學過程中難以根據教材內容開展相應的教學活動。PLC課程教材的選擇應從PLC教學機型和理論教材兩方面著手。

首先要選擇合適的PLC教學機型。PLC教學機型的選擇應立足于地方經濟發展現狀，要選擇地方工業環境中使用率較高的PLC機型，如西門子S7－200系列、三菱FX2N系列等。三菱FX2N系列PLC具有體積小、運算速度快、編程簡單、功能模塊齊全等特點，西門子S7系列PLC具有可靠性高、指令集豐富、易于掌握、操作便捷、內置集成功能豐富、通訊能力強、擴展模塊豐富等特點。相比較而言，三菱FX2N系列PLC由于程序可讀性好的特點更適合于初學者使用。

確定了PLC教學機型后，就要選擇適當的理論教材。PLC是一門實踐性很強的課程，所以所選教材最好是理實一體型的。通過任務來推動課程的進行，可以提高學生的學習興趣，同時也能讓學生及時做到學以致用。理實一體的教材較多，選擇時要立足于學校的實習環境，要能實現教材中的實例。這樣學生學習時才有動力，完成任務后才有成就感，才會促進其產生學習興趣。

PLC控制系統是一個綜合系統，包括機械、電氣、液壓、氣動的控制，所以如果僅僅傳授PLC的知識并不能讓學生對PLC有全面的認識。教學過程中還要適當講授一些在PLC控制過程中常用器件的知識，這會更好地幫助學生理解PLC控制的實現過程，拓展學生對PLC控制系統組件的認識。如傳感器，可以介紹光電傳感器、光纖傳感器、接近開關等；變頻器，可以介紹其啟動、停止、多段速的簡單控制；氣動、液壓控制中電磁換向閥的控制方法等。有些學校由于條件限制，不能提供教學過程中涉及的設備器材的實物，教師可以借助網絡下載圖片和文字說明，幫助學生了解。

總之，在實際教學過程中，教師要適時地根據學生學習的需要對所授內容進行增刪，不能“照本宣科”。有條件的學校，教師可以根據學校自身特點開發教材，彌補目前通用教材知識面太窄和專業性不強的缺陷。

三、選用靈活的教學模式

傳統的PLC教學，存在兩個問題：(1)教師占主體地位。教師主要通過講述的方式傳授知識，極少開展學生操作實習。(2)先集中講解指令的應用規則，再集中進行指令應用的練習。在這種教學方式下，學生不能及時驗證所學理論知識，從而慢慢失去學習興趣，影響了教學質量。

PLC教學必須采用適合課程實際的教學方法。如項目教學法、任務驅動法等，這些教學方法可將知識點分散到項目任務中，讓教學實現“做中學、學中做”的良性循環。PLC控制技術幾乎在各行各業都得到了應用，所以在教學中推行項目教學法或任務驅動法并不是難事。教師教學中要選出貼近教學內容和學生接受能力的項目任務，而不應局限于教材。可以根據學生的專業特點選擇學生可以見到的設備，引導他們通過學習相關理論知識來實現其控制。學生就可以帶著興趣從項目的選擇、控制要求的分析、程序控制的實現，一步一步地學會應對實際生活中的或簡單或復雜的控制要求，逐步培養分析問題和解決問題的能力。因此，教師在教學過程中既要有計劃地設置知識點，還要靈活地選擇教學的形式并安排其過程。同一個示例可以用于不同知識點或同一知識點不同難度的教學階段。如，三相異步電機的正反轉控制可以在基本“啟保停”結構中使用，也可以在定時器部分做自動正反轉控制，還可以在講計數器時做類似于洗衣機洗滌效果的計數式正反轉的控制示例。再如，交通燈的控制示例可用簡單的定時器知識來解決，也可以用單支路步進程序來解決，同樣也可使用并行分支與匯合步進程序來解決。這樣的教學可以使學生體會到前后知識的聯系，同時也能培養學生的遷移能力。

教學過程中要根據學生情況進行相應的指導，引導學生分析控制要求，得到實現控制的步驟和方法。進行師生互動，不僅可以激發學生的學習興趣，還能培養學生的探究意識，久而久之學生就會形成較為規范的設計思路。有些教師因為實施困難而在教學中舍棄學生思考的環節，但其結果是教師完整地將內容講完了，學生卻是吃了“夾生飯”。筆者認為，教師只有從學生實際情況出發，設計出相應的教學任務，才能使學生跟隨教師的引導一步步地走向最終的答案。良好的師生互動，才是教師和學生教學相長的出發點和歸宿。

教學過程中還要注意使課堂內外的教與學相結合。在互聯網技術已相當發達的今天，網絡上與PLC課程相關的資源很豐富，可以引導學生通過互聯網來主動獲取知識，彌補課堂教學的不足。有條件的學校還可以使用現場教學法，將課堂搬到車間，讓學生身臨其境，加快、加深對理論知識的理解。教師要在教學過程中根據學生情況和實際條件靈活地開展教學活動，這樣才能有效地幫助學生掌握理論知識。

四、安排配套的實訓項目

實訓是PLC教學的重要環節，是驗證理論知識、培養學生的實踐能力、形成職業素質的主要陣地。

在前期實訓中可以使用仿真軟件來讓學生檢驗理論學習的效果，同時體驗實現控制的樂趣。針對三菱FX2N系列PLC，有FX-TRN-BEG和FX-TRN-DATA兩款軟件，分別可以作為學習順序控制、數字數據的系列仿真軟件。這些仿真軟件提供了一系列難度各異的編程練習項目，可以讓不同的學生進行適合于自己能力的練習，也實現了學生離開PLC實體進行PLC控制訓練的可能。在學生掌握了一定編程方法后，就盡量給學生提供對PLC實體的控制，讓學生通過完成項目任務，逐步掌握現場控制中實現控制的步驟和方法。現在已有很多教學儀器公司開發了相應的PLC實習臺，可以模擬多種設備系統的工作，有經濟實力的學校可以適量配備。

在實訓過程中可采取多種形式，如在使用仿真軟件實訓時可以讓學生獨立完成；而在對PLC實體控制時，由于工作量較大，則可以組織學生分組進行。在實習過程中，教師要鼓勵和引導學生認真思考分析、積極動手操作，幫助學生解決遇到的問題，促進學生提高合作能力。同時將企業環境中的管理理念，如7S管理理念滲透于整個學習過程中，提升學生的職業素質。

五、開展多元的教學評價

開展課堂教學評價的目的是全面了解PLC課程的教和學的進程，改進教師教學，激勵學生學習。傳統的評價方式存在評價方法過于單一、過分依賴量化、重結果經過程、過于強調選拔與甄別等缺陷。教師在PLC教學過程中要調整教學評價觀念，開展多元評價，改善教學效果。

教師和學生是教學活動的主體，教學評價應包括二者。教師可以通過自我評價、同事評價、學生評價，來了解自己教學過程中的優勢和不足，以此調整自己的教學難度、進度和策略，以便使自己的課堂更有利于學生的學習。在對學生的評價中，要結合PLC課程的特點，除了要考量學生學習結果外，還要注重學生的過程參與程度、小組合作情況、7S類管理要求執行情況等，要通過學習逐步實現學生綜合能力的培養。教師可以根據實際教學情境開展不同方式的評價，如師生評價、學生自我評價、小組評價、組間評價等。讓學生通過自評和他評發現自身的閃光點和不足，并能通過自己的努力逐步完善自我。

六、結束語

PLC是一門極為重要的專業課，教師只有在教學設計和教學實施過程中多動腦筋，摒棄“本本主義”，樹立“以生為本”的理念，才能帶領學生在現代自動化控制的海洋中遨游，為學生明天的成功打下良好的基礎。

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2012-05-28

韓愛軍，本科，中教一級。

江蘇省海安雙樓中等專業學校。

(本欄責任編輯/安健)