《可編程控制器原理與應用》教學方法的探索

吳紅霞

摘 要 可編程控制器是自動化生產線以及自動化控制系統中的核心控制器件。《可編程控制器原理與應用》目前也成為自動化、電氣技術、測控、機電一體化等專業的一門專業課程，該課程實踐性非常強。本文根據近幾年該課程教學的實際經驗，并進行深刻的反思，對該課程的教學方法進行了探索。

關鍵詞 可編程控制器原理與應用 教學探索 實踐教學

中圖分類號：C45 文獻標識碼：A 文章編號：1002-7661（2014）10-0005-02

可編程控制器（PLC）是20世紀60年代誕生并發展起來的一種新型工業控制裝置，集自動控制、計算機技術和通訊技術于一體。PLC以其體積小、功能齊全，通用性強，可靠性高、抗干擾能力強、能適應惡劣工業環境等獨特的優點，在各個領域獲得了廣泛應用，被譽為當代工業自動化的三大支柱之一。《可編程控制器原理與應用》是武漢東湖學院機電工程學院面向電氣工程及其自動化、自動化專業所開設的一門專業課程，對于自動化專業，還將其列為重點專業課程之一。本文在近5年教學實踐的基礎上，對《可編程控制器原理與應用》這門課程的教學方法進行了探索和總結，以期能進一步提高該課程的教學質量。

一、我院《可編程控制器原理及應用》課程現狀

《可編程控制器原理及應用》是一門實踐性很強的專業課。這門課程設置的最終目的是讓學生掌握可編程控制器的工作原理、編程方法，并達到能利用它來實現簡單系統的自動控制，為他們將來走向工作崗位打下一定基礎。

根據以往學生的學習反饋來看，大部分覺得本課程學習起來比較困難。一方面，可編程控制器涉及的知識面比較廣，綜合性強，需要學生在學習過程中思路清晰，概念準確。但由于學生思維能力、知識基礎和綜合分析能力方面存在差異，給教學帶來一定難度。另一方面，本課程除了理論學習外，還需要實際動手操作能力，這是三本院校部分學生比較欠缺的一部分。

我所在的學院對《可編程控制器原理與應用》安排的理論課時比較少，只有32課時，如何在這么短的時間讓學生掌握PLC的工作原理、指令以及相應編程方法，最后再應用于簡單的系統，對任課教師來說是一個挑戰。選擇合理的教學內容并把握好教學重點是至關重要的環節。

二、教學方法探索

1.培養學生學習興趣

興趣是學生最好的老師，也是他們學習的動力。如何才能提高學生的興趣呢？

（1）充分重視初期課程

通過教學實踐我們發現，剛開始的幾次課非常重要，要讓學生在初期的教學中，建立起對PLC技術應用的全面了解，而不僅是一個抽象的概念。可以廣泛收集PLC在生活中的廣泛應用，比如：電梯控制、十字路口交通燈控制、洗衣機控制、工業機械手控制等，并通過圖片展現，視頻短片播放等形式建立起對PLC的感性直觀認識，讓學生體會到PLC能應用在我們身邊的很多領域，從而激發他們的學習興趣和求知欲。

（2）教學案例緊貼生活

可編程控制器原理與應用的教學內容很多，其中編程方法是重點也是難點。而編程方法的基礎則是指令的學習，指令學習是非常單一的，如果按照傳統的理論教學模式，會讓學生覺得難以理解并且會感到枯燥乏味，會降低他們的學習興趣和學習熱情。因此，我引入了案例教學法，而且所選案例緊貼日常生活，為學生所熟悉。比如引導學生設計十字路口交通燈，從中介紹定時器的應用；引導學生設計某食品包裝線控制系統，引入計數器的指令等案例去取代空洞的理論，從而提高學生的學習興趣和學習效率。

2.教學內容選擇

可編程控制技術的涵蓋面非常廣，可以應用于自動化、電力、交通運輸、航海等各個領域，其知識點也非常多，在有限的課堂時間內，如何有針對性地選擇教學內容至關重要。

由于我所面對的專業為電氣和自動化，在后續的學習過程中需要具備一定的電氣控制基礎，但前期并沒有開設相關課程。故在設計本課程教學內容時加入了一小部分電氣控制，其次是PLC的基本知識，包括其組成、編程語言、工作原理等內容，然后再結合學校實驗設備——OMRONCPM2A，讓學生掌握該設備的內部元器件、基本指令、常用功能指令等知識，最后再選擇一些日常生活中典型的案例讓學生掌握基本的總體程序設計方法，包括經驗設計法、時序邏輯設計法和順序控制設計法等。讓學生逐步由簡到難，慢慢掌握PLC的用法。重要的是還要讓學生能夠觸類旁通，通過學習了CPM2A PLC后也能去掌握其它型號PLC的相關用法。

同時，在講課過程中，重視案例選擇，針對不同專業的學生，選擇不同的案例。盡量所選擇的案例與他們的專業相關，而且能和其他專業課掛鉤。

3.教學方法探索

（1）采用啟發式教學

在教學過程中，采用啟發式教學，將教學重心從教轉到學，避免“滿堂灌”和“填鴨式”的教學，造成學生沒有足夠的思考空間，時間長了會造成學生的抵觸情緒。因此，在教學方法上要注重老師主導，學生主體的模式，充分發揮學生的主動學習精神。比如在程序設計方法中，學生掌握基本編程方法后，程序設計就不再局限于條條框框，學生可以在老師的引導下去自主編程來實現相應的功能，以增加他們的成就感，讓他們體會到其中的樂趣。

（2）更新教學模式

在授課時，突出加強學生綜合能力培養和開啟學生工程思維方式的教學理念。在講指令和程序設計案例時，從實際工程問題的角度出發，以典型案例為主線，將每個案例分解為若干任務來進行解決，在其中引入相關原理和概念，并在適當的時候對有關知識進行拓展，以培養學生應用工程思維方式去理解問題和解決問題，縮短他們與就業崗位之間的距離。

同時，注重課堂教學與科研成果的融合，加強課堂教學和工程實際的聯系，豐富課堂教學內容，不僅使課堂教學即具有基礎理論性，又具有較強的應用性，而且使學生能更準確把握理論知識與工程實際的結合，激發學生主動學習的積極性。endprint

（3）教學手段靈活

近年來，隨著信息技術的不斷發展，多媒體教學已經成為課堂教學的主要形式。多媒體教學能夠通過圖像、文字、動畫等多種形式來呈現教學內容。針對課程的特點，在上課過程中，對一些重點、難點問題和一些典型案例的講解采用板書與多媒體相結合，以充分發揮板書層次清晰和多媒體教學手段形象生動、信息量大的特點，加深學生對課程重點難點的理解，提高教學質量和水平。

4.重視實踐環節

該課程實踐性非常強，需要充分鍛煉學生的動手能力，直觀的實踐環節是非常重要的一個環節。

（1）實踐環節安排

實踐教學作為專業教學的一個重要組成部分，與理論課教學處于同等重要的位置。針對該課程特點，我們院設計了幾個不同的實踐環節，比如對于自動化專業，要求他們必須要有較強的PLC基礎，則為他們設置的實踐環節是從“認知——課程實驗——課程設計”，有一部分特別感興趣的學生，還可以在畢業設計環節和專業設計環節中選擇合適的案例和控制系統來進行進一步的研究。同時，學校配備了并建立了設計性、開放性、綜合性、先進性的實驗教學平臺，學生可以根據學習需要自主選擇、設計完成不同類型實驗，有利于培養學生的工程應用能力和設計創新能力。

（2）充分調動學生積極性

在實踐環節中，為了充分調動學生的積極性，讓學生在動手的過程中去掌握PLC的相關應用方法，也為了避免學生“吃大鍋飯”的現象，我們將教學內容分成不同的設計任務，然后將學生分成若干個興趣小組，由興趣小組的學生來進行討論，分組完成設計任務。在教學過程中，教師處于主導地位，調動興趣小組的協作能力，讓學生自己動手編程序，然后進行程序調試，在調試過程中找出問題并解決，不斷進行總結。從而慢慢掌握可編程控制器的幾種基本編程方法和可編程控制器的接線方法和運用。

同時，從各個興趣小組中抽調出一部分優秀的學生去參加相關大賽，以大賽促進教學，也可以進一步帶動并促進學生的學習積極性。

三、結束語

《可編程控制器原理與應用》是一門理論性、趣味性和實踐性都比較強的課程，要針對不同的教學對象去設置不同的教學內容，并采用合適的教學方法，充分調動學生的興趣并培養他們的工程應用能力和創新能力，才能使學生能更好地掌握該課程。

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