“可編程控制技術”教學改革與探索

摘要：針對“可編程控制技術”（PLC）課程體系中存在的種種弊端，闡明了進行教學改革的必要性。從教學內容、實踐環節、教學方法等環節入手，對課程體系進行改革，強調以培養學生的工程實踐能力和創新能力為重點的教學理念。通過近幾年的探索和嘗試，教學改革取得了良好的效果。

關鍵詞：PLC；教學改革；實踐教學；實踐能力

作者簡介：熊鳳（1977-），女，貴州六盤水人，桂林電子科技大學電子工程與自動化學院，講師；陳樂庚（1963-），男，湖南湘潭人，桂林電子科技大學電子工程與自動化學院，副教授。（廣西桂林541004）

基金項目：本文系廣西壯族自治區實驗示范中心專項教改項目（編號：JGS201005）、2010年新世紀廣西高等教育教改工程項目（編號：2010JGA027）的研究成果。

中圖分類號：G620.0#8195;#8195;#8195;#8195;#8195;文獻標識碼：A#8195;#8195;#8195;#8195;#8195;文章編號：1007-0079（2012）07-0049-02

一、“可編程控制技術”課程現狀

可編程序控制技術（PLC）是在繼電器控制和計算機控制的基礎上開發出來的。繼電器控制系統是針對各種控制要求專門設計的，一旦控制要求改變，其接線也要跟著改變，因而其專用性強，通用性差。而PLC通過選配相應的模塊便可適用于各種不同的工業控制系統。當生產工藝改變或生產設備更新時，不必改變PLC的硬件，只需修改用戶程序即可滿足控制要求。另外，PLC的接線十分簡單方便，只需將輸入信號的設備（如按鈕、開關等）與PLC的輸入端子相連，將接受控制任務的執行元件（如接觸器、電磁閥等）與PLC的輸出端子相連即可。[1]因此在許多自動化生產線或者自動控制系統中普遍把PLC作為控制系統的核心器件?！翱删幊绦蚩刂萍夹g”（PLC）目前已成為自動化、電氣技術、機電一體化、測控等專業的一門專業課程，[2]但是在實際的教學過程中教學效果卻不盡如人意。在教學過程中由于課程課時安排時間、實驗設施、教學方式等原因，嚴重影響了PLC課程教學目標的實現，壓抑了學生的學習興趣，因此PLC課程的教學改革勢在必行。本文從以下幾個方面對此進行探討。

二、“可編程控制技術”教學改革與探索

1.教學內容的改革

由于筆者所在學院給“可編程控制技術”安排的課時比較少，理論課時只有32學時，所以要求教師上課時要合理整合課程內容，把握教學重點內容。不能按章節逐章逐節地講。[3]教師備課的時候以培養學生掌握基礎理論和培養學生編程能力為出發點。要求學生熟練掌握三菱FX系列PLC的基本指令、定時器和計數器的應用、FX系列PLC的步進指令，以梯形圖和指令表為基本應用語言。通過列舉典型例子，如脈沖發生器、利用脈沖發生器實現順序控制、利用定時器和計數器實現順序控制、通風機監視、花樣噴水控制、多臺電機的啟?？刂频壤?，讓學生深入理解指令，加深學生的印象。熟練掌握歐姆龍CQM1H系列PLC的地址分配，基本指令及其編程，定時器與計數器指令及其編程。

2.教學方法的改革

（1）教學方法上倡導“以學生為主體，以教師為主導”，重在培養學生的編程能力。[4]通過教師啟發式教學，將“教學”重心從“教”轉到“學”，避免以前滿堂灌的現象——學生沒有足夠的思考空間，若信息大的話學生還沒有消化當前的知識又跳到下一個知識點了，將會造成知識點理解和應用不透徹的局面。因此在教學方法上作了相應的調整。在教學過程中，將學生放在教學過程的主體地位，發揮學生的主動精神，學生的學習態度從“要我學習”變為“我要學習”。[5]

（2）培養學生的學習興趣。在教學的前幾次課首先給學生介紹一下PLC這門課程的具體情況，列舉一些PLC典型應用的例子，如PLC在生產流水線、機械加工中心、數控機床、機械手的控制、電梯控制、城市的霓虹燈、交通燈，噴泉等這些場所的應用。通過這些與生活息息相關的例子，學生馬上就感覺到PLC的實用性，感覺到PLC就在身邊，從而激發出他們濃厚的學習興趣和求知欲。

（3）充分利用多媒體技術和企業資源。教師上課的時候可結合黑板和電教上課，避免簡單的黑板教學。利用多媒體授課，可以使教學內容形象生動，[6]有些典型工業控制過程可以用組態軟件直觀地模擬出來，有利于學生理解，使教學的信息量增加，還可以把最新的科技動態及成果隨時補充進來。和以往傳統的教學方式相比，不但可以提高課堂效率，還減輕了學生的負擔。

教師通過與外面的企業合作開發項目，以課題研究的形式讓學生全面了解PLC系統的結構與配置，PLC機型的選擇，外圍電路的構成，I/O點數的分配，PLC的接線和輸入、編輯、調試、運行程序。學生通過分析系統故障，對癥查找原因，提出排除方案，培養分析問題和解決問題的能力，縮短他們今后與就業崗位之間的距離。鼓勵學生平時多去學校的創新基地、科協，提高動手能力，打下扎實的基礎，多參加各種電子設計大賽，培養創新精神。

3.實驗內容的改革

（1）實驗教學以“以學生為主，教師為輔”。[7]學院的實驗設備采用OMRON可編程控制器，型號為CQM1H。開設實驗的目的是讓學生在應用實驗中，深入理解PLC的基礎理論知識，學生在實驗過程中通過分析自己編寫的程序的錯誤之處，對癥查找錯誤的原因，能培養他們分析問題和解決問題的能力。這樣學生解決了出現的問題之后會有一定的成就感，能進一步對PLC技術產生興趣，為今后從事相關工作奠定基礎。

為了提高每位學生的動手能力，做實驗時要求每個學生1個實驗臺，各自完成。課前檢查預先報告，學生實驗前必須先畫出梯形圖或者寫出指令表，實驗完成后驗收每個學生的程序，要求學生解釋他編寫的程序思想，并下載到OMRON上來驗證、演示，杜絕學生之間抄襲，實驗結束以后要交實驗報告，加深學生的印象。

（2）實驗過程中指導學生在練中學，學中練。實驗老師認真檢查訓練質量，糾正學生在實驗中產生的模糊不清的概念、不合規范的操作。針對學生在實驗過程中出現的典型問題，先不作正面回答，圍繞這個問題進行積極的引導，讓學生思考，獨立解決。培養他們嚴肅認真的工作態度和積極主動的探索精神。對同一個實驗要求學生用多種方法實現，如交通燈實驗，可采用基本指令編程、順序控制指令編程、功能指令編程等，通過提出各種問題鼓勵學生自主思考，引導他們想出更多的方法來解決問題，培養他們的發散思維，讓學生進一步掌握調試方法，理解典型程序中的編程技巧。[8]

（3）實驗內容要從淺入深，要具備典型性。安排實驗的時候基于一個基本點：在有限的實驗課時里面盡量讓訓練效果最大化，開設的實驗首先通過基本邏輯指令實驗，電機正反轉控制，走廊燈兩地控制等讓學生對可編程序控制器的操作方法有個基本的認識，熟悉基本指令以及實驗設備的使用方法，熟悉編程軟件CX-P的使用，掌握梯形圖的繪制。學完定時器和計數器以后通過斷電延時控制，通電延時控制，閃光報警控制，按鈕計數控制等實驗，讓學生掌握計數器和定時器的應用。抓住常用程序進行訓練，提高學生的編程能力，如啟動和復位，自鎖和互鎖控制，時間控制、脈沖發生器以及常用的順序控制方式。循序漸進地讓學生吸收、掌握這些常用程序，為今后編制復雜程序奠定堅實的基礎，積累編程經驗。開設交通燈控制實驗和四層電梯控制的實驗時，讓學生用組態王繪制1個十字路口和四層電梯的界面，在計算機上編寫梯形圖，通過串口將梯形圖下載到PLC，當PLC按梯形圖按照要求動作的時候，組態界面上能直觀看到十字路口交通燈和電梯的整個運行過程。由于組態王有龐大的標準圖形庫、完備的繪圖工具集以及豐富的多媒體支持，可以畫出各種現場設備和儀表，生動形象的工程動畫畫面，與PLC運行相配合，能真實地再現現場運行過程，非常直觀，有利于學生開展創新性設計性實驗。

4.考核辦法的改革

（1）考試采用多種方式，打破唯紙筆測驗的傳統做法?？荚囎鳛閷W生評價的一種方式，需要與其他評價方法有機地結合起來，全面評估和判斷學生發展的狀況。應根據考試的目的、性質、對象等，選擇靈活多樣的考試方法，倡導分類、分項考試，進行綜合評定。給予學生多次考試的機會；加強對學生實踐和應用能力的考查。在課程的考核方法上，采取理論和實踐技能相結合、階段性與綜合性相結合的考核辦法。強調了各知識點的重要性和連貫性，培養學生踏實、上進的學風。因此考核辦法修改為考核70％＋實驗20％＋平時10％，比例還可以作適當調整。平時通過布置課后作業，加強學生的動手能力，學生在動手動腦的過程中掌握相關知識，提高了操作本領。只有多練才能熟能生巧，拓寬他們的學習思路，達到舉一反三的目的，也能培養他們查找課外書籍，充分利用圖書館和網絡資源的能力，提高自學能力。

（2）考試內容在設計上應重視考查學生分析問題、解決問題的能力。注重考查學生的綜合素質：改變過分注重分數的傳統考核方式，不能簡單地以卷面考試結果對學生進行分類。應對考試結果做出分析、說明和建議。形成激勵性的改進意見或建議，促進學生發展，減輕學生壓力。

（3）考試命題應依據課程標準．杜絕設置偏題、怪題。通過建立課程的試題庫，考試命題從題庫中隨機抽取，改變以往考試命題的隨意性、僥幸性。[9]側重于考查學生的編程能力和創新思維，減少對記憶性內容的考查。

三、結論

“可編程序控制技術”課程的教學改革需要從教學內容的改革、教學方法的改革、實驗內容改革、考核辦法的改革等方面進行探索。在PLC理論課和實驗等方面做了改革之后，通過對近幾年筆者所在學院自動化專業學生的了解和訪談，學生反映良好，取得了明顯的教學效果。今后將繼續推行教學改革，努力提高學生的積極性和學習的興趣，縮短他們與將來從事PLC相關工作之間的距離，同時加大對設備的投入力度，讓教學效果更上一個臺階。

參考文獻：

[1]邱金慧.可編程控制器及其系統[M].重慶:重慶大學出版社，2002:1.

[2]曹冬梅，張琦.可編程控制器技術(PLC)課程改革實踐[J].中國職業技術教育，2007，(1):34-36.

[3]朱美霞.《PLC原理及應用》課程教學改革的探索[J].今日科苑，2008，(18):226.

[4]李海波，許衛洪.PLC教學改革模式探析[J].積極技術協作信息，2008，(35):85.

[5]吳銀鳳，王金海，溫如春.PLC課程實驗教學改革與探索[J].科技廣場，2007，(12):193.

[6]付偉，馮美英.淺談現代教育技術在PLC課程教學改革中的應用[J].黑龍江科技信息，2008，(5):159.

[7]束長寶，蔣布軍.改革PLC實踐教學，培養學生工程實踐和創新能力[J].中國現代教育裝備，2008，(9):110.

[8]林華杰.精講多練，提高中職PLC課程教學效果[J].中國職業技術教育，2008，(4):47-48.

[9]劉永華，孔德志，王石莉，等.高職高?！峨姎饪刂婆cPLC》課程教學改革初探[J].廣西輕工業，2008，(6):143.

（責任編輯：劉輝）