PLC教學模式的探索與思考

杜雪飛

[摘? ? ? ? ? ?要]? PLC是工業(yè)控制的基礎，有著廣泛的應用，其教學成效直接影響學生的實際工作。結(jié)合作者多年來的工程實踐和教學經(jīng)驗，探索PLC的教學模式，分析PLC教學條件、教學內(nèi)容、教學方法和教師要求。經(jīng)過課程教學實踐，學生學習積極性增高，編程設計和實踐動手能力有較大提升，取得了較好的效果。

[關? ? 鍵? ?詞]? PLC;教學模式;教學方法

[中圖分類號]? G712? ? ? ? ? ? ? ? ? ?[文獻標志碼]? A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? [文章編號]? 2096-0603（2019）36-0282-02

隨著《中國制造2025》的實施，中國從制造業(yè)大國向制造業(yè)強國轉(zhuǎn)型，工業(yè)控制是制造業(yè)轉(zhuǎn)型的關鍵之一。PLC作為工業(yè)控制的基礎，是物聯(lián)網(wǎng)、自動化、智能制造等專業(yè)的核心課程。PLC課程已經(jīng)開設了二三十年，其硬件設備推陳出新、軟件系統(tǒng)優(yōu)化升級、可控對象范圍不斷擴大。作為一門理論與實踐緊密結(jié)合的課程，PLC既要求學生有邏輯思維能力、一定的數(shù)學基礎，又要求學生有較強的實踐動手和編程實現(xiàn)能力。隨著時代的發(fā)展，課程要求專業(yè)教師不斷思考，提升專業(yè)水平，探索教學模式變革，激發(fā)學生學習興趣，提高學習效果，真正實現(xiàn)學以致用。

一、PLC教學模式探索

（一）翻轉(zhuǎn)課堂法

翻轉(zhuǎn)課堂法從美國傳入中國，課程教學模式發(fā)生了顛覆性改變，從以教師講解為主的模式，變?yōu)橐詫W生提問交流為主的模式，王攀攀、楊冰等在PLC教學中嘗試了翻轉(zhuǎn)課堂法[1，2]。課前，教師需要準備并發(fā)布教學資源，學生預習書本知識、學習教學視頻或PPT、記錄學習問題;課中，教師就教學重點難點進行講解，回答學生問題，引導學生進行交流討論，開展課堂實驗;課后，教師批改實驗報告、進行考核評價、總結(jié)改進課堂教學，學生總結(jié)復習、完成程序、調(diào)試驗證、編制報告。

翻轉(zhuǎn)課堂有效激發(fā)了學生學習主動性，提高了學生獲取知識和分析判斷能力。翻轉(zhuǎn)課堂需要學生投入課堂學習1倍以上的時間，能力差異導致部分學生很難跟上教學節(jié)奏，從而使教學達不到預期效果。因此，翻轉(zhuǎn)課堂更適合小班、同能力水平的學生教學，針對性更強;教師能關注到全體學生，效果更好。

（二）項目化教學

針對高職學生喜歡動手實踐的特點，應開展項目化教學。CDIO教學、分段式項目教學都是項目化教學的延伸。

CDIO教學代表構思、設計、實踐、運行，強調(diào)從產(chǎn)品研發(fā)/項目設計到產(chǎn)品運行/項目投運全過程，學生全程參與。馮佩云、王勛等在PLC教學中嘗試了CDIO教學模式[3，4]。利用校內(nèi)實驗室和校外實踐基地，構建了電機正反轉(zhuǎn)、交通信號燈、機械臂控制等項目，項目再細分為任務，讓學生“做中學”，著重強化學生實踐動手能力和項目設計能力。秦健基于CDIO模式，把企業(yè)、競賽和教學結(jié)合起來，提出了EUC方法[5]，強調(diào)企業(yè)與教學、競賽與教學的相互促進。劉強在PLC教學中推行了分段式項目教學法[6]，設置階段性目標，評估項目實施過程。

項目化教學促使學生實踐中驗證理論知識，調(diào)動學生學習積極性。但教學項目、任務是統(tǒng)一布置，學生獨立發(fā)揮可能性不高，項目之間的耦合性不強。

（三）成果導向教育法

成果導向教育（OBE）法強調(diào)學習成果與實踐結(jié)果。徐海英在PLC教學中應用了成果導向法[7]。OBE法強調(diào)以學生為中心，要求優(yōu)化課程目標，結(jié)合實際選擇項目，提倡個性化教學、多元評價標準。學生通過對預期學習成果的確認，逐步提高，自我認識增強。

（四）游戲教學法

游戲教學法就是以游戲的形式開展教學，讓學生在輕松、快樂的氣氛中主動學習。張維在PLC教學中嘗試了游戲教學法[8]。該教學法把機械、電氣、控制三者結(jié)合，用PLC控制，通過三維仿真展示游戲。

游戲教學法以游戲來代替真實的環(huán)境，學生興趣高，能夠積極投入。但這種方法需要融合多學科知識，開發(fā)游戲背景，教學投入大;注意不能陷入游戲，而忽視游戲背后的控制;仿真不能完全替代實物，還是需要真實的實訓環(huán)境。

二、PLC教學的思考

（一）教學條件

1.選擇合適的PLC控制器

首先，PLC種類眾多，常用的有西門子、羅克韋爾、ABB、施耐德、GE、Tmeic、歐姆龍及和利時等，高校應根據(jù)資金、合作伙伴、發(fā)展趨勢、現(xiàn)有條件等選擇合適的PLC，盡量避免選擇淘汰產(chǎn)品（如西門子S7 200）。其次，為降低成本，提高利用率，盡量選擇帶有仿真功能的PLC。最后，考慮控制成本、培養(yǎng)目標要求，一般選擇性能中端的產(chǎn)品，如西門子產(chǎn)品一般以S7 300/1200系列為宜。

2.搭建實訓平臺

除了PLC之外，還需選用溫濕度、速度、壓力、液位、位移傳感器等輸入設備以及電機、機械臂、液壓裝置等輸出設備。如條件具備，最好能結(jié)合無線通信、變頻器、MES/ERP等構建一個從L0至L5的綜合性全廠實訓平臺，可供多專業(yè)、多課程的學生實訓。

3.選擇合適的編程語言

PLC支持多種編程語言，IEC61131-3提到圖形編程語言（順序功能圖SFC、梯形圖LD、功能塊圖FBD）、文字編程語言（指令表IL、結(jié)構文本ST），部分PLC還支持連續(xù)功能圖CFC。不同語言功能相通，但各有特點：SFC最好用于順序控制;LD圖形化編程簡單易學;FBD允類似數(shù)字邏輯門編程，與CFC類似;ST與高級語言C、PASCAL相似;IL與匯編語言的助記符類似。不同行業(yè)和設計人員有各自偏好，有時需多種編程語言同時使用，以一個細紗機的施耐德控制程序為例，其同時采用了LD、ST和CFC。教學時，一般多選擇LD和ST。

（二）教學內(nèi)容

PLC教學應使學生掌握基本概念、常用指令、編程語言、編程邏輯、典型控制、硬件接線、系統(tǒng)測試和報告編制。PLC教學容易陷入項目雷同化的陷阱，應根據(jù)學校教學條件、時代發(fā)展、學生水平、學生興趣等設計典型項目，可設計多個項目供學生選擇，開展差異化、分層次教學。

（三）教學方法

PLC教學不應局限于固定的教學模式，可采用混合教學法。從頂層整體設計課程，針對不同專業(yè)、水平（中職直升專科、高職分類專科、專本貫通等）的學生制定不同課程標準，準備教學資源（獨自建設，或參考借用慕課中國、學堂在線、中國大學MOOC平臺、智慧職教等資源），采用實物實訓與虛擬仿真相結(jié)合的方式，注重項目化教學的延續(xù)性，如學生能完善或補充PLC控制用的三維模型、典型案例、控制算法、控制畫面等，就會在腦海中留下印記。

教學要和企業(yè)需求相結(jié)合，可采用現(xiàn)代學徒制、畢業(yè)實習、項目參與、競賽參與等方式。此外，可通過課前預習、課堂練習、課后作業(yè)、實訓等對學生進行評價，評價關鍵在于公平、及時與反饋。

（四）教師要求

現(xiàn)代教學要求很高，教師應多參加教學和技術培訓、交流，參與科研項目和社會服務。此外，建議采用模塊教學方式，全學院或全校同一課程形成一個大的課程教學小組，既可是緊密型正式小組，也可是松散型興趣小組，一起推進PLC教學改進，如Stem教育。

三、結(jié)語

通過探索各種PLC教學方法，結(jié)合多年來的工程實踐和教學經(jīng)驗，提出了PLC教學的重點因素。通過課程教學實踐，學生積極性高，編程設計和實踐動手能力有較大提升。高校以后將進一步加強多專業(yè)同一課程的互通和交流，前后續(xù)課程的協(xié)同設計，不斷修訂教學資源、調(diào)整教學方法，以培養(yǎng)新時代綜合性人才。

參考文獻：

[1]王攀攀，徐瑞東，鄧先明，等.“翻轉(zhuǎn)課堂”教學模式在PLC實驗教學中的創(chuàng)新應用[J].煤炭高等教育，2019（1）：122-126.

[2]楊冰，黃書童.翻轉(zhuǎn)課堂在PLC控制技術教學中的應用與研究[J].教育教學論壇，2019（24）：167-168.

[3]馮佩云.CDIO在應用型大學PLC教學中的應用[J].科技視界，2017（15）：51-52.

[4]王勛.基于CDIO的電氣控制與PLC應用技術課程教學改革探索[J].赤峰學院學報（自然科學版），2019，35（4）：146-147.

[5]秦健，魏春光，李曉明.EUC方法在PLC課改中的應用研究_基于CDIO教學模式[J].遼寧高職學報，2019，21（6）：52-55.

[6]劉鐵.分段式項目教學法在PLC編程實訓中的應用[J].現(xiàn)代職業(yè)教育，2019（3）：118-119.

[7]徐海英.基于成果導向的PLC技術與應用課程教學優(yōu)化與實踐[J].現(xiàn)代職業(yè)教育，2019（21）：108-109.

[8]張維，劉凱.游戲教學法在高職PLC實訓中運用研究[J].智庫時代，2019（32）：289-290.

◎編輯 陳鮮艷

Exploring and Thinking of PLC Teaching Mode

DU Xue-fei

Abstract：As the base of industrial control， PLC is used widely. The teaching result of PLC directly influences the work of students. By combining the engineering and teaching experience of the author， this paper explores the teaching mode of PLC， analyses the teaching conditions， and the teaching content， and the teaching method， and the requirement of teachers. By the course teaching， it arouses the students initiative， enhances the programming and praticing abilities. The teaching mode is good.

Keywords：PLC;teaching mode;teaching method