談《可編程控制器（PLC）及應(yīng)用》課題式單元教學(xué)

摘 要：本文介紹了《可編程控制器（PLC ）及應(yīng)用》課題式單元教學(xué)在教學(xué)時要取得好的教學(xué)效果，應(yīng)以一體化的模式開展教學(xué)，教學(xué)中實施課題式單元教學(xué)。實施課題式單元教學(xué)，教學(xué)效果、教學(xué)質(zhì)量有明顯的提高。

關(guān)鍵詞：PLC；傳統(tǒng)式教學(xué)；課題式單元教學(xué)；教學(xué)效果；教學(xué)質(zhì)量

高職院校專業(yè)課程在理論要求方面難度不亞于本科院校，而高職層次的學(xué)生基礎(chǔ)較薄弱，且近年生源素質(zhì)不斷下降，增加了高職教師的教學(xué)難度。另一方面，在新技術(shù)的專業(yè)課教材使用方面，沒有成熟、統(tǒng)一的高職配套教材。部分專業(yè)教師在教學(xué)過程中頗感困惑。我校在PLC（可編程序控制器）教學(xué)初期也同樣碰上這樣的問題，后來我們實行課題式單元教學(xué)，教學(xué)效果不錯。我們的教學(xué)經(jīng)驗希望能給兄弟學(xué)校教師的教學(xué)工作帶來方便。

我校在2000年嘗試PLC教學(xué)，2001年將PLC正式列入機(jī)電專業(yè)和數(shù)控專業(yè)的教學(xué)大綱內(nèi)，成為機(jī)電和數(shù)控專業(yè)的二門專業(yè)課程。在實施PLC教學(xué)初期，我們按傳統(tǒng)的教學(xué)方式開展教學(xué)，教學(xué)效果一般。通過幾年的教學(xué)實踐，我們積累了一些PLC教學(xué)經(jīng)驗，進(jìn)行了一些教學(xué)改革，改革按教材章節(jié)順序進(jìn)行授課的傳統(tǒng)式教學(xué)，變?yōu)榘凑n題單元進(jìn)行教學(xué)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)教學(xué)質(zhì)量提高了，教學(xué)效果好了。現(xiàn)以2001入學(xué)的機(jī)電專業(yè)教學(xué)班（以下稱甲班）和2003年入學(xué)的機(jī)電專業(yè)教學(xué)班（以下稱為乙班）的教學(xué)情況作比較：甲班的PLC科目期終考試平均分為64分，而乙班的同期同科目的考試平均分為83分。按入學(xué)情況來看，甲班的學(xué)生生源素質(zhì)平均要比乙班的學(xué)生好一點(diǎn)。但甲班是按傳統(tǒng)方式進(jìn)行教學(xué)，而乙班則是按課題單元進(jìn)行教學(xué)。由此看來，采用課題式單元教學(xué)有利于學(xué)生對PLC技術(shù)的學(xué)習(xí)，教學(xué)效果有明顯的提高。

1 在進(jìn)行課題式一體化教學(xué)時要取得好的教學(xué)效果，應(yīng)以一體化的模式開展教學(xué)，教學(xué)中實施單元過關(guān)制度。具體要注意處理好以下幾方面的問題

1.1 合理地改革教材，設(shè)計好每一個實例課題

我們知道，用于教學(xué)的PLC教材，在編寫時一般是按照：基本原理、基本指令、基本應(yīng)用、基本操作等分成各個獨(dú)立的章節(jié)。編者按照結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)性進(jìn)行編書，教師實施教學(xué)時，則要考慮有利于學(xué)習(xí)者的認(rèn)知過程而開展教學(xué)。這是教材使用者要注意處理好的問題。如果任課老師按照教材的順序進(jìn)行教學(xué)，就是要將全部基本指令學(xué)習(xí)完畢，再學(xué)習(xí)基本應(yīng)用，基本學(xué)習(xí)完畢再進(jìn)行基本操作的學(xué)習(xí)。這樣，在一段期間內(nèi)學(xué)習(xí)完所有指令，學(xué)生學(xué)習(xí)后的印象不深刻，容易混淆，到基本應(yīng)用的學(xué)習(xí)時，又得重新對所涉及的指令進(jìn)行學(xué)習(xí)，效率不高。所有理論學(xué)習(xí)完后，才進(jìn)行基本操作，不能互得益障，教學(xué)效果不好。

為此，我校在PLC教學(xué)中采用了課題式單元教學(xué)，重新自編教學(xué)內(nèi)容。我校的PLC實驗室精擇了20個典型模擬實驗，任課老師還可通過多種途徑搜集有趣PLC應(yīng)用實例，并通過篩選、整合成6個單元，每個單元由6個同類實例組成。每個課題以一個應(yīng)用實例為主題，其內(nèi)容包括了：應(yīng)用實例的生產(chǎn)目的，生產(chǎn)條件和生產(chǎn)環(huán)境的介紹，用PLC實現(xiàn)控制的線路，所用的基本指令，編程方法、調(diào)試應(yīng)用。由6個應(yīng)用同類指令的實例課題組合成為一個教學(xué)單元，全部教學(xué)內(nèi)容分為6個教學(xué)單元。六個單元主題分別是PLC原理、時序控制、計數(shù)控制、位置控制、步進(jìn)控制和特殊功能綜合應(yīng)用。單元內(nèi)的課題按照其難易程度安排教學(xué)的先后順序。第一單元有電機(jī)的點(diǎn)動控制、電動機(jī)的連續(xù)控制、電機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制、電機(jī)的手動Y-Δ控制、交通路口紅綠燈控制系統(tǒng)，數(shù)碼顯示控制系統(tǒng)這六個實例作為對PLC工作原理部分的學(xué)習(xí)（其中也包含幾個最簡單指令的學(xué)習(xí)）。第二單元以電機(jī)自動Y-Δ降壓啟動控制、兩燈來回閃亮循環(huán)控制、多臺電機(jī)順序控制、貨物傳輸帶控制系統(tǒng)、天塔之光控制、電梯控制等六個實例為學(xué)習(xí)對象，學(xué)習(xí)按時間順序控制的原理及應(yīng)用。從以上列舉的兩個單元可知，任課老師精選設(shè)計的每個實例課題有一定的科學(xué)性、連貫性，由簡到繁、由易到難。單元內(nèi)的實例都能有效地為該單元核心內(nèi)容的教學(xué)服務(wù)。因此說，要改革傳統(tǒng)教學(xué)為課題式單元教學(xué)，首要任務(wù)是合理地設(shè)計好每一個實例課題。這些實例課題既能方便學(xué)生的學(xué)習(xí)，又要包含本課程的所有知識點(diǎn)。

1.2 配套合適的教具，力求形象化、直觀化

我們知道，所謂難點(diǎn)就是學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中遇到的困難，這困難多數(shù)來自學(xué)生對客觀現(xiàn)象缺乏實際感受，由于感性知識太少，很難從感性認(rèn)識到抽象概念的飛躍。PLC應(yīng)用技術(shù)特點(diǎn)之一是邏輯性、抽象性強(qiáng)。教師在教學(xué)中應(yīng)盡量使用示教板及進(jìn)行投影教學(xué)，這樣帶來的好處是：直觀、印象深刻；方便、節(jié)省時間；生動、激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。

我們?nèi)握n老師在實施教學(xué)過程中配套了課題實例的幻燈片及示教板，為直觀教學(xué)提供條件，從而增強(qiáng)學(xué)生的感性認(rèn)識，降低學(xué)習(xí)的難度。我們?nèi)握n老師制作、配套的實例課件模型一般都是學(xué)生利用業(yè)余時間在老師指導(dǎo)下完成的。這樣不僅降低教學(xué)成本，還充分調(diào)動學(xué)生的積極性、鍛煉學(xué)生的動手制作能力。

1.3 我校教師現(xiàn)在正有計劃地嘗試?yán)糜嬎銠C(jī)進(jìn)行多媒體教學(xué)。《plc及應(yīng)用》教學(xué)改革— 高職院校專業(yè)課實施課題式單元教學(xué)探討，改革傳統(tǒng)教學(xué)形式，進(jìn)行一體化的教學(xué)。

以前，我們對專業(yè)技術(shù)課授課時，理論教學(xué)和實習(xí)教學(xué)是完全分開的。一般是先進(jìn)行理論課教學(xué)，然后才進(jìn)行相應(yīng)的實操訓(xùn)練。在理論教學(xué)授課過程中我們發(fā)現(xiàn)，學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情隨著學(xué)習(xí)的不斷深入而降低。究其原因是學(xué)習(xí)理論時不能及時上機(jī)訓(xùn)練，不能及時主動地體會課題的實踐效果，自然會降低學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。學(xué)生在理論學(xué)習(xí)過程中不能很好地發(fā)揮主體作用，注意力自然就不能高度集中了。這樣，教學(xué)質(zhì)量就難以有所突破了。有監(jiān)于此，任課教師在PLC教學(xué)中以一體化的模式進(jìn)行。這樣，在時間上保證每個課題都能做到教師的理論指導(dǎo)與學(xué)生的實踐保持連貫性。在一體化教學(xué)課堂中，教師介紹了課程實例的應(yīng)用環(huán)境，注意事項、講解了預(yù)備知識后，給出了解決該實例的編程思路，再由學(xué)生根據(jù)教師的引導(dǎo)進(jìn)行編程、上機(jī)調(diào)試，最后教師才給出能成功實現(xiàn)該實例功能的參考答案供學(xué)生參考，讓學(xué)生自己進(jìn)行對比、歸納、總結(jié)，得出結(jié)論。這樣，學(xué)生每聽老師介紹完一個實例，在教師指導(dǎo)下編寫出程序，并立即上機(jī)試驗，校驗自己編寫出的程序是否正確。他們的學(xué)習(xí)熱情就能被充分地調(diào)動起來。通過這樣的一體化教學(xué)，能充分發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和積極性，為課題式教學(xué)的成功提供有力的保證。

1.4 教學(xué)過程中教師應(yīng)引導(dǎo)得當(dāng)，學(xué)生應(yīng)積極參與

（1）在實施教學(xué)過程中教師應(yīng)做好引導(dǎo)、分解難度

課題式一體化教學(xué)以單獨(dú)實例為一個教學(xué)課題。在實施教學(xué)時要注意分解難度和做好引導(dǎo)。否則，教學(xué)效果會大打折扣。以“燈光報警器”課題為例來說明。“燈光報警器”是屬自編實例。我們?nèi)握n教師則要求學(xué)生用PLC模擬實現(xiàn)。

實驗要求：設(shè)計一個報警器，要求當(dāng)條件滿足時蜂鳴器鳴叫，同時，報警燈連續(xù)閃爍16次，每次亮3秒，熄滅5秒，此后，停止聲光報警。：實驗結(jié)束時，通過聲、光的感性認(rèn)識，學(xué)生對本課題較感興趣，但又覺得有一定的難度。因此，這樣的課題，教師應(yīng)預(yù)先分析好難點(diǎn)所在，在讓學(xué)生著手完成系統(tǒng)設(shè)計之前做好引導(dǎo)工作。本課題的知識點(diǎn)是計數(shù)器和定時器綜合應(yīng)用，重點(diǎn)又是計數(shù)器的使用。難點(diǎn)有兩處，一是靈活應(yīng)用計數(shù)器，一是定時時間到的處理。對本課題，我們做法是：與學(xué)生一起回顧了PLC中計數(shù)器的計數(shù)特點(diǎn)和定時器的定時特點(diǎn)，經(jīng)過如此的引導(dǎo)，難點(diǎn)被一一分解，本課題的設(shè)計思路已經(jīng)很清晰地出現(xiàn)在學(xué)生們的腦海中，系統(tǒng)的設(shè)計也就迎刃而解了。只要教師引得當(dāng)，把難度分解好，學(xué)生學(xué)習(xí)、運(yùn)用知識就會得心應(yīng)手。

在實施教學(xué)過程中，任課老師一般不應(yīng)直接給出實例中的PLC程序，而是給出程序的大框架，引導(dǎo)學(xué)生自己完成該程序的編寫、上機(jī)驗證，最后才給出參考程序供學(xué)生作對比、修正。整個教學(xué)過程充分發(fā)揮了學(xué)生學(xué)習(xí)的主體作用，教師在這個過程中起到了引導(dǎo)作用。

（2） 我們知道，適度的壓力是動力的源泉。為使學(xué)生能積極參與，我們?nèi)握n老師應(yīng)在教學(xué)過程中實行單元過關(guān)制度來增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的適度緊迫感。每個課題教學(xué)的最后環(huán)節(jié)是課題小測驗，測試內(nèi)容與課題大至雷同。一單元結(jié)束時進(jìn)行一次單元綜合測驗。實施單元過關(guān)制度后，學(xué)生的學(xué)習(xí)勁頭更足了。曾有這樣一個事例：一名學(xué)生在單元過關(guān)小測后，突然停下正在參與的足球比賽，跑到筆者身邊來，求證他剛想到的解題思路是否正確。當(dāng)他得到肯定的答復(fù)時，高興得手舞足蹈。由此可見，任課老師應(yīng)通過單元測驗，給予學(xué)生適度的學(xué)習(xí)壓力，使學(xué)生有較大的動力，學(xué)習(xí)效果好。通過測試來檢查學(xué)生對課題的掌握情況，以及時地查漏補(bǔ)缺，也是教學(xué)工作必不可少的環(huán)節(jié)。

2 實施課題式單元教學(xué)以來，我們的教學(xué)質(zhì)量有了很大的提高。總結(jié)起來，實施課題式單元教學(xué)的優(yōu)點(diǎn)是：

2.1 學(xué)生學(xué)習(xí)興趣濃，學(xué)習(xí)熱情高漲，學(xué)習(xí)效果有保證

每個課題以實例為重點(diǎn)，這些實例都是來自我們身邊的生活、生產(chǎn)。學(xué)生對教學(xué)課題感興趣，認(rèn)識到所學(xué)的東西有用，能解決現(xiàn)實問題，學(xué)習(xí)熱情是自然地高漲起來。興趣是最好的老師，主要能調(diào)動學(xué)生的興趣，學(xué)習(xí)效果肯定不懶。

2.2 能逐步培養(yǎng)學(xué)生解決實際問題的能力

課題實例來自生產(chǎn)、生活、要處理及注意的有關(guān)問題我們都向?qū)W生交待清楚，引導(dǎo)學(xué)生具體的處理辦法、解決方法步驟、方向。通過多個實例的學(xué)習(xí)、實踐與積累，學(xué)生能逐漸地提高解決實際問題的能力。

2.3 逐步提高學(xué)生的編程能力，應(yīng)用PLC的能力

任課老師把《PLC及應(yīng)用》教程分為若干個單元，每個單元中的幾個實例都是以某個重點(diǎn)指令的應(yīng)用為主線。應(yīng)用程序由簡單到復(fù)雜。這樣，通過一個單元的學(xué)習(xí)，學(xué)生已將該單元的重點(diǎn)指令很深刻地留在腦海中。他們靈活應(yīng)用指令的能力會逐步增強(qiáng)。課題式教學(xué)中通過恰當(dāng)?shù)囊龑?dǎo)，就能逐步提高學(xué)生的編程能力，應(yīng)用PLC的能力。這從乙班學(xué)生能獨(dú)立完成有關(guān)應(yīng)用PLC來設(shè)計控制系統(tǒng)就是有力的佐證。

我校實施PLC教學(xué)改革，在專業(yè)課教學(xué)中采用一體化的教學(xué)模式，實施課題式單元教學(xué)，教學(xué)效果有明顯的提高。希望能達(dá)到拋磚引玉的作用，為高職院校落實新技術(shù)、新工藝的教學(xué)共同努力。

參考文獻(xiàn)

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[2] 潘懋元.高等學(xué)校教學(xué)原理與方法.北京：人民教育出版社，1996

[3] 潘懋元.新編高等教育學(xué).北京：北京師范大學(xué)出版社，1996

作者簡介

黃加明（1967-），男，湖北黃石人，副教授，電氣工程師，主要從事電氣自動化專業(yè)教學(xué)。