基于行動導向的“PLC應用技術(shù)”課程教學改革實踐

黃秋姬?湯光華

摘要：從基于行動導向的任務驅(qū)動式教學理念出發(fā)，介紹了“PLC應用技術(shù)”課程項目化教學內(nèi)容的構(gòu)建，并從“資訊、計劃、決策、實施、檢查、評估”六個步驟闡述了“交通信號燈的PLC控制”項目的具體實施過程，對其他課程的教學改革具有一定的指導意義。

關(guān)鍵詞：行動導向；PLC應用技術(shù)；任務驅(qū)動教學

作者簡介：黃秋姬（1963-），女，湖南攸縣人，湖南化工職業(yè)技術(shù)學院，高級講師；湯光華（1957-），男，湖南益陽人，湖南化工職業(yè)技術(shù)學院，教授。（湖南 株洲 412004）

基金項目：本文系湖南省“十二五”規(guī)劃課題（課題編號：XJK012CZJ0048）的研究成果之一。

中圖分類號：G712 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）07-0092-02

“PLC應用技術(shù)”是電氣自動化技術(shù)專業(yè)一門非常重要的專業(yè)課程，是學生在具備了必要的電工電子技術(shù)、電氣控制技術(shù)和計算機基礎(chǔ)等知識后必修的專業(yè)核心課程之一。它強調(diào)理論與實際相結(jié)合，特別注重實際應用，在電氣自動化技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)中具有非常重要的作用。如何使學生學好PLC技術(shù)、用好PLC技術(shù)，是擺在教師面前的首要任務。自從2008年該課程立項為精品課程以來，課程組全體教師加大了該課程教學的改革力度，積極采用行動導向的任務驅(qū)動式教學模式，將MCGS（通用監(jiān)控系統(tǒng)）組態(tài)軟件適時溶入教學當中，使教學更為生動、直觀、形象，更容易被學生理解和接受。實踐證明，這種教學方法效果不錯。

一、“PLC應用技術(shù)”課程教學項目的確定

課程項目的確定通常從工作崗位需求出發(fā)，對工作任務進行綜合分析和遴選得來。課程結(jié)構(gòu)的形成，堅持以職業(yè)能力形成規(guī)律為根本，以工作任務為核心，對遴選的項目進行適當?shù)亟M合和順序編排，形成“項目+任務”的課程結(jié)構(gòu)。在課程內(nèi)容取舍上，運用逆向倒推的手法，先分析崗位要求，還原職業(yè)能力，再設計教學內(nèi)容，使課程內(nèi)容的選擇緊密聯(lián)系職業(yè)崗位和生產(chǎn)實踐，能夠在生產(chǎn)、服務、管理一線直接應用和派上用場，從而確保其課程內(nèi)容的職業(yè)性、針對性、實用性和先進性。根據(jù)人才培養(yǎng)的基本要求和“PLC應用技術(shù)”課程特點，將“PLC應用技術(shù)”課程內(nèi)容分為十三個項目，采用行動導向的任務驅(qū)動式教學模式進行教學，教學中堅持突出教師主導、學生主體地位，充分調(diào)動學生的學習積極性，達到提高學生專業(yè)技能之目的。“PLC應用技術(shù)”課程具體教學項目（內(nèi)容）如表1所示。

二、“PLC應用技術(shù)”課程教學項目的實施

行動導向的任務驅(qū)動式教學模式體現(xiàn)“以學為本，因?qū)W施教”的教學準則，因為“學”在人的活動中占主體地位，而“教”則因人因時而有所不同。“教”對人的成長和發(fā)展起著輔助和促進的作用。教學不僅是讓學生學到知識，而且要讓學生學會學習，學會做事，學會生存，學會與他人交往。行動導向的任務驅(qū)動式教學模式遵循“資訊、計劃、決策、實施、檢查、評估”六步驟和“內(nèi)容、方式、對象、方法、工具、組織”六要素。它從教學生“學會學習”目標出發(fā)，使職業(yè)教學從注重“教法”轉(zhuǎn)到注重“學法”上來，將學生的學習與學生發(fā)展密切結(jié)合起來。采用師生互動型教學形式進行教學，在教學中，教師是活動的引導者和教學的主持人。通常以若干個具體任務為中心，按照前面提到的六個步驟和六個要素組織教學，來完成下達的任務，從而達到提高學生提出問題、分析問題和解決問題的能力。下面以“項目4 ——交通信號燈的PLC控制”的教學為例，闡述行動導向的任務驅(qū)動教學模式在具體項目中的實施。

1.明確任務、獲取信息——資訊

學習小組在接到“交通信號燈的PLC控制”項目之后，先明確工作任務和工作目標，再通過各種渠道收集有關(guān)信息和查閱相關(guān)資料，為項目的實施做好前期準備工作。交通信號燈控制模擬板見圖1，交通信號燈的PLC控制要求如下：

第一，信號燈受一個啟動開關(guān)控制，當啟動開關(guān)接通時，信號燈系統(tǒng)開始工作，且先南北紅燈亮，東西綠燈亮。當啟動開關(guān)斷開時，所有信號燈都熄滅。第二，南北紅燈亮維持25秒，東西綠燈亮維持20秒。到20秒時，東西綠燈閃亮，閃亮3秒后熄滅。在東西綠燈熄滅時，東西黃燈亮，并維持2秒。到2秒時，東西黃燈熄滅，東西紅燈亮，同時，南北紅燈熄滅，綠燈亮。第三，東西紅燈亮維持25秒。南北綠燈亮維持20秒，然后閃亮3秒后熄滅。同時南北黃燈亮，維持2秒后熄滅，這時南北紅燈亮，東西綠燈亮，周而復始。

學生在明確任務之后，可上網(wǎng)查閱資料，到圖書管借閱圖書，到十字交叉路口觀察紅綠燈的控制實況，為完成學習任務多渠道獲取有價值的信息。

2.分析討論、制定計劃——計劃

以小組為單位對“交通信號燈的PLC控制”項目進行分析和討論，并制定合理的工作計劃，設想出工作行動的內(nèi)容、程序、階段劃分和所需條件等。行動內(nèi)容主要包括：用哪種類型的PLC實現(xiàn)？如何實現(xiàn)（在實訓臺上實現(xiàn)？用實物連接實現(xiàn)？用組態(tài)軟件實現(xiàn)）PLC控制？有哪些工作任務？分幾個階段進行？完成工作任務需要哪些條件和設備？要求計劃全面、科學和具有可操作性。

3.比較擇優(yōu)、做出決定——決策

學習小組對提出的所有方案進行比較，從多種可能性中選擇最佳完成任務的方案，最后以小組（集體）的形式作出決策。

4.分工合作、實施計劃——實施

學習小組開始完成“交通信號燈的PLC控制”項目，教師適時掌握各小組完成任務情況，充分發(fā)揮教師主導、學生主體作用。學習活動內(nèi)容、步驟及要求如下：

（1）列出輸入/輸出I/O分配表。由圖1可知，甲車模擬東西向車輛行駛狀況；乙車模擬南北向車輛行駛狀況。東西南北四組紅綠黃三色發(fā)光二極管模擬十字路口的交通燈，根據(jù)控制要求列出輸入/輸出接線表。根據(jù)已確定的I/O設備，統(tǒng)計所需要的輸入信號和輸出信號的點數(shù)，選擇合適的PLC類型。

（2）畫出PLC接線圖。PLC接線圖是進行實物（系統(tǒng)）連接的基礎(chǔ)，它主要指PLC的外部連接線路圖。在這個環(huán)節(jié)上，注意引導學生如何實現(xiàn)交通信號燈的PLC控制，以及為了實現(xiàn)這個控制要求會用到哪些關(guān)鍵電氣元件，同時做好實物（系統(tǒng)）連接的相關(guān)準備工作。

（3）畫出順序功能圖。順序功能圖又叫作狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖，它是描述控制系統(tǒng)的控制過程、功能和特性的一種圖形，同時也是設計PLC順序控制程序的一種有力工具。利用順序功能圖的方法來編寫順序控制程序已經(jīng)成為當前PLC順序控制梯形圖設計的主要方法。所以在設計程序之前，先畫出順序功能圖是確保程序設計成功的關(guān)鍵。

（4）編寫梯形圖程序。梯形圖程序設計是可編程控制器應用中最關(guān)鍵的一步，PLC梯形圖程序設計常用方法有：經(jīng)驗設計法、順序控制設計法和邏輯代數(shù)設計法等。在滿足設計要求的情況下，程序越簡單越好。本梯形圖程序設計可根據(jù)前面畫出的順序功能圖進行編寫。

（5）運行和調(diào)試程序。梯形圖程序編寫完成以后，即可對程序進行調(diào)試和運行。這個調(diào)試和運行的過程實際上是不斷修改和完善梯形圖的過程，這個過程有時需要多次反復地進行才能達到控制要求。實踐證明，通過增加中間編程元件和輔助觸點，可以得到一個滿意的結(jié)果。

5.針對項目、檢查控制——檢查

小組成員針對“交通信號燈的PLC控制”系統(tǒng)進行自查、互查、糾錯、改進和調(diào)試，在調(diào)試正常之后，利用MCGS組態(tài)軟件進行仿真和監(jiān)控，交通信號燈的PLC控制仿真和監(jiān)控參考畫面如圖2所示。MCGS組態(tài)軟件具有功能強大、操作簡單、易學易用等特點，普通工程技術(shù)人員經(jīng)過短時間的培訓就能迅速掌握多數(shù)工程項目的設計和運行操作。同時使用MCGS組態(tài)軟件能夠避開復雜的計算機軟、硬件問題，集中精力去解決工程問題本身，根據(jù)工程作業(yè)的需要和特點，組態(tài)配置出高性能、高可靠性和高度專業(yè)化的工業(yè)控制監(jiān)控系統(tǒng)。學生通過這種訓練，畢業(yè)后很快就能適應PLC的應用、維護和程序設計等工作。

6.成果報告、評價反饋——評估

活動小組成員從多方面對工作和學習的過程以及成果進行評價，在肯定成績的基礎(chǔ)上，找出存在的不足和所造成不足的原因，并做出相應的修正。通常評價有自評、互評和他評等方式，一般先進行自評，在自評的基礎(chǔ)上，采取小組之間相互評價和指導教師點評相結(jié)合的方式，最后得出總體評價結(jié)果。

三、“PLC應用技術(shù)”課程教學改革的效果

課程組全體教師通過三年多的教學實踐，深深地感到行動導向的任務驅(qū)動式教學模式對于培養(yǎng)學生專業(yè)技能和綜合素質(zhì)十分有效，教學效果非常明顯，學生的學習積極性大大提高，成績優(yōu)良率達到了90%以上。培養(yǎng)的學生參加湖南省電氣控制技術(shù)技能競賽，取得了第一名和第二名的好成績，其中有兩名學生還獲得了可編程控制器系統(tǒng)設計師技師稱號。總之，行動導向的任務驅(qū)動式教學模式在“PLC應用技術(shù)”課程教學中的應用，有利于電氣自動化技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)目標的實現(xiàn)，有利于學生全面職業(yè)行為能力的提升，有利于高職教育改革向縱深發(fā)展。在此基礎(chǔ)上繼續(xù)加強教學的組織與管理，進一步改善學院的教學設備和學習環(huán)境，如仿真實訓場所、職教新干線PLC教學空間建設等，以滿足行動導向教學的需要。

參考文獻：

[1]趙志群.關(guān)于行動導向的教學[J].職教論壇，2008，（1）.

[2]吳會琴.基于項目化教學的PLC課程考核評價探索[J].職業(yè)教育研究，2009，（10）.

[3]湯光華，等.對高職精品課程建設的探索[J].職教論壇，2010，（3）.

（責任編輯：宋秀麗）