PLC技術教學策略設計

PLC技術課程是一門理論性和實踐性都很強的學科，制定適合本學科的教學策略是進行有效教學、提高教學質量的保證。根據PLC知識體系的構建特點，以知識體系構建為導向設計教學策略，可以從以下幾個方面入手。

一、PLC知識體系構建

PLC在工業生產控制中得到廣泛應用，已逐步形成一門相對獨立的新興技術，其知識體系由理論知識體系和實踐應用體系構成。理論知識體系包含PLC構成原理、軟硬件結構、編程指令；實踐應用體系包含PLC控制系統的設計及機電設備的安裝和調試。PLC技術的學習有著編程易學而不易精、編程方法靈活、PLC知識的學習需要理論與實踐有機結合的特點。筆者在教學實踐中發現PLC知識體系的構建過程充分表現出了以下特點：需要堅強的毅力和足夠的耐心；編程需要實踐的驗證才能發現程序問題、解決問題、提高編程能力，實踐是提高PLC編程能力的必由之路；編程需要有縝密的邏輯思維，有意識地培養邏輯思維是有效學習的基礎；需要扎實的相關專業基礎知識，PLC的程序是直接作用于對象的具體工作過程，對對象具體工藝過程的理解是系統設計學習的保證；養成良好的學習習慣，注重知識、經驗的保存和積累。因此PLC知識體系的構建，充分體現了理論和實踐操作技能二者聯系緊密、缺一不可，構建過程要通過理論與實踐操作相互交織驗證、共同推進、由淺入深，最終融會貫通，逐步形成系統的理論知識和技能經驗，并內化為固有知識體系。因此，在PLC技術教學中以其知識體系構建為導向，設計行之有效的教學策略，將達到良好的教學實效。

二、以PLC知識體系構建為導向，設計行之有效的教學策略

1.教學模式的選擇

從PLC知識體系構建角度來看，PLC技術的有效教學關鍵在于理論教學與實踐教學的關聯程度，二者相輔相成。對PLC教學而言，單純的理論教學或實踐教學是沒有意義的。例如某一控制程序，理論推導與實際運行結果是否一致，就只能通過實踐驗證。從PLC的知識體系學習特點來看，邏輯思維能力是學好PLC的基礎，PLC的編程講究編程經驗的積累和創新，編程的靈活性、邏輯性給學生創造了廣闊的邏輯思維空間，有利于學生邏輯思維和創造性思維能力的培養。通過具體的PLC實驗設備的運行監控，才能對具體的概念、器件或編程語言等有很深的理解和感悟，真正掌握PLC知識。那么，什么樣的教學模式適用于PLC技術教學呢？探究式教學法的指導思想是在教師的指導下，發揮學生的主觀能動性和創造性，以學生為主體，讓學生自覺地、主動地探索，掌握認識和解決問題的方法和步驟，從中找出規律，形成自己的知識體系。PLC知識體系構建過程是培養學生在體驗性、探究性、合作性的框架下，綜合運用理論知識分析和解決實際問題的方法和能力，實現由知識向技能轉化的過程。因此，理論與實踐教學一體化的探究式教學模式適用于本學科的教學實際。

2.教學方法的確定

（1）課程內容和課程結構的優化。課程內容案例化是以典型案例為主線進行設計，強調學生間接經驗的形成。通過典型而實用的案例，引導學生學習、分析、討論程序，借鑒和吸取他人的經驗，在最短時間內以最高的效率掌握理論知識與實踐技能，并能舉一反三地應用到學習中。例如“十字路口交通燈”控制程序，用步進階梯指令的單流程編程法和分支與匯合編程法編程的案例比較，理解程序編寫思路、編程技巧的優化，提高編程能力。案例教學將學習內容按照實際工作過程的邏輯關系進行安排，引導學生在處理實際問題的過程中有針對性地學習、總結、提煉出具體的專業和職業知識及技能，并積累經驗，通過抽象思維和處理綜合性問題，對整個工作過程進行反思，對機電控制系統的設計過程和設計要素有一個完整的概念，明確學習的目標、任務和努力方向，最終獲得工作能力。

（2）課程結構模塊化。課程結構模塊化是以案例教學為基礎將課程設計成相對獨立的模塊，細化具體的學習單元，把理論知識、實踐技能與實際應用結合在一起，使得教學內容便于組合，增強課程的適用性，且能在一定程度上適應不同學習基礎、發展需求的學生的需要。從中職學生的角度分析，可分為三個模塊。①基礎模塊：包含PLC的基礎理論，會用基本邏輯指令、步進階梯指令等編寫難度不高的控制程序并進行相關實驗、實訓操作，設計簡單的PLC控制系統。②提高模塊：包含高級功能指令模塊、變頻技術基本知識，進行典型的機電控制系統的設計、安裝、調試操作。③綜合模塊：在提高模塊的基礎上掌握變頻技術、PLC的通信與自動化通信網絡、閉環控制與PID控制技術和觸摸屏、組態設計等，能進行復雜機電控制系統的設計，達到一定的精通程度。例如物料搬運、輸送、分揀系統設計，可細化為送料、搬運、輸送、分揀四個教學模塊，每個模塊設置多種不同的控制要求，由簡單到復雜，讓學生根據自己的能力選擇學習任務，讓學生的學習各有所得。

（3）應用探究式項目教學法實現“理實一體化”教學。PLC知識體系是基于實際生產應用的知識和技能體系，因此，教學要始終以工程開發建設的思想指導教學過程，從工程角度出發，以能夠設計和調試機電控制系統，達到與從業相關的職業要求，成為真正意義上的技術應用型人才為教學最終目標。項目教學法是一種建立在建構主義教學理論基礎上的方法，是實施探究式教學模式的一種教學方法，它適用各類實踐性和操作性較強的知識和技能的教與學，有利于教師按自己的教學思想、教學策略組織和開展教學，指導學習者朝著目標有序學習；增加了師生的直接接觸，教師能比較準確地掌握學生學習情況，有利于切合實際地對學生加以指導，因材施教，滿足不同層次學生的需求，激發學生的學習興趣和求知欲望，充分調動學生的學習積極性和主動性，充分體現“以學生為本”的教學理念。例如，設計一條對物料進行分類、分揀及統計的生產線系統。這是一項具體的工程項目，采用項目教學法尤其合適。首先，通過老師的指導，讓學生懂得硬件系統由送料系統、機械手、物料輸送線、物料辨別傳感器、物料分揀系統、PLC模塊、變頻器模塊、電源模塊、按鈕指示燈模塊等構成。學習控制程序，可以懂得程序編寫思路、編程方法技巧，并應用到編程學習中，提高編程能力，轉化成自己的知識和技能。其次，學生以獨立或以小組合作形式在教師的指導下自主完成項目設計，每個學生會給出不同的解決任務的方案與策略，因此，學習成果不是唯一的，而是多樣化的。在完成工作任務的過程中，能讓學生直接體會專業理論知識在工程實踐中的運用，明確學習任務，突出實用性，體現“理實一體化”教改思想。

（4）教學輔助策略。將課堂教學、現場教學、仿真模擬教學和多媒體教學相結合，能夠改善理論教學條件和提高課堂教學效率，擴大課堂的教學容量，豐富理論教學內容。例如，利用PLC仿真軟件可形象實現程序的控制原理、梯形圖功能的描述，使課堂教學內容豐富、生動、形象、直觀，加大知識獲取的信息量，并緩解課時有限與教學內容豐富的矛盾，部分解決了教學實訓設備不足的問題。組織學生到學校實習基地或企業的生產線進行現場教學，了解生產設備的整體結構、原理和其控制網絡系統的組成，把生產實際與理論更加緊密地聯系起來，有助于學生設計出最合理的機電系統控制方案。

三、理論與實踐操作相互交織驗證、共同推進，達到最佳效果

實現理實一體化的重點是做好四個教學環節：任務引入、知識傳授、實驗實訓和拓展延伸。任務引入，利用多媒體教學方法，提出教學任務，有效提高學生學習興趣；知識傳授，注重難點、重點的講解，融入理論與實踐一體的教學模式，以學生實現一個個任務的形式完成學習；實驗實訓，突出學生自主性，以學生分小組按任務實施操作為主，教師引導輔助，發揮學生自主學習能力；拓展延伸，對實踐結果和理論應用情況進行點評、引申，注重結論的拓展應用，培養學生創新思維能力。例如機械手的點動、單流程、連續控制項目設計，首先用多媒體演示機械手各控制過程，明確學習任務；其次，講授編程思路和所需知識、設計說明書包含的內容；再次，編程和實踐驗證并比較不同程序的優劣，選擇最優方案，完成整個設計過程。通過在教師指導下，理論與實踐操作相互交織驗證、共同推進，幫助學生完成PLC控制系統知識體系的構建和應用，突出技術與應用的中心地位，達到最佳教學

效果。

四、結束語

在PLC教學中實施理論與實踐教學一體化的探究式教學法，是以創造良好的教學環境和教學條件，使學生成為學習的主體，讓他們主動地參與教學活動為核心，以培養學生興趣，開發學生的潛能，使學生在教學過程中體驗到探索和研究的快樂，進行創造性的學習和思考，掌握有效學習的方法，進行更有效的學習。

（作者單位：福建省永安職業中專學校）