错误教学法在“PLC技术”课程中的应用

周 敏，刘 彬

(太原工业学院自动化系，山西太原030008)

0 引言

“尝试错误说”，又称“试误说”，与“顿悟说”相对，是由美国心理学家E.L.桑代克提出的一种关于人类学习过程的理论，它基于被关在笼子里的饿猫乱抓乱撞、反复尝试打开笼门求食的实验，说明学习是一种渐进的、盲目的、尝试错误的过程［1]。错误教学法源自于这一理论。

有意错误，就是教师在教学过程中，为了达到某一教学目的，有意识地“犯”下了错误。让学生在修正过程中认识错误，从而完成正确结论的传授［2]。

辨识错误，就是使学生能够辨别“正确”与“错误”。

尝试错误，就是激发学生的学习兴趣，敢于自己设置错误并改正之。使学生明白学习是一个不断犯错，又不断改进的过程。

所谓错误教学法，就是教师把有意错误、辨识错误和尝试错误等思想，充分应用在教学中，启发学生思考问题和解决问题［3]。教师在分析了教学内容后，将“错误”穿插于教学中，激发学生寻找“错误”，比较“正确”与“错误”的区别和联系，并且在不断地修正“错误”后，得到“正确”的结论和方法。

1 PLC课程学习中常遇的困难

可编程控制器作为一种专用于工业控制的计算机，其使用场合越来越广泛，随着科学技术的迅速发展，可编程控制器也由小型整体式PLC向网络化、模块式PLC转变。在“PLC技术”课程的教学过程中，软件使用、硬件配置、编程语言等越来越严谨和复杂，这一进步导致了学生在学习中会遇到各种困难。具体有:①对硬件I/O点与软件I/O变量对应关系的不清楚;②对PLC工作方式的不理解;③编程难度增加。

“PLC技术”是一门技术性、应用性很强的课程，从理论教学到实验教学，特别当学生面对实际技术性问题时，这些困难显得更加突出。

2 错误教学法应用

将错误教学法应用到PLC课程教学中，对克服上述困难是有效的。采用传统的分析原理、介绍指令、解释程序的教学方法，不能从根本上帮助学生解决学习和实践中的问题。经过对“PLC技术”课程的内容进行分解，在不同的教学阶段，对不同的教学内容分别采用有意错误、辨识错误和尝试错误等教学方法获效是明显的。

2.1 有意错误教学法的应用

在编程软件ME的学习中，可以采用有意错误教学方法，使学生在遇到有意制造的错误—修改错误—再制造错误—修改错误—再制造错误—再修改错误……的过程中，最终获得正确结果。例如:学习硬件I/O点与软件I/O变量的对应关系时，使用该方法的教学过程如表1所示。

表1 有意错误教学法在ME软件教学中的应用

在此教学过程中，完成了几个方面的工作:

(1)首先教会学生解决有意制造错误的一般方法;

(2)由学生自己解决这类错误，使之学会在硬件配置过程中发生地址冲突时的解决方法;

(3)当硬件配置与梯形图编程使用的变量地址不一致时，引起PLC的运行不能达到预期效果，只有当硬件配置和程序变量地址一致时，问题才能得以解决，使学生进一步理解PLC使用中硬件软件使用统一配置的重要性。

2.2 辨识错误教学法的应用

针对学生对PLC工作方式的不理解，在指令学习过程中，设计相关的实例进行辨识错误教学，让学生明白“错误”和“正确”在程序实现过程中是相对的，也是可以相互转换的。

对于移位指令、数据传送指令、数学运算指令等，当源区地址和目的区地址一致或有重叠时，不同编程方式的PLC运行结果是不同的，如图1所示。一般情况下，若要求按钮按下后只完成一次操作，图1(b)的程序是正确的;而当需要每个扫描周期都进行一次操作时，图1(a)的程序是正确的，同时图1(a)还可为完成扫描周期计算提供必要的数据。

图1 数学运算指令和移位指令源地址和目的地址相同时应用举例

对两种不同编程方法的使用和不同应用场合的要求，并不能简单地说，哪种程序是正确或是错误的。比如，当源区地址和目的区地址不同时，图2(a)和图2(b)所得到的结果是一样的。

图2 数学运算指令源地址和目的地址不重叠应用举例

从两种不同编程方法所得到的不同运行结果来看，在PLC的学习中，“正确”与“错误“不是完全绝对的，而将”错误”与“正确”进行正确的辨识却是必要的，也是使学生进一步理解可编程控制器的工作方式，理解扫描周期的概念，学习和掌握PLC编程指令的一种行之有效的教学方法。

2.3 尝试错误教学法的应用

很多学生在学习编程中所遇到的问题是:随着教师对课程的讲解，能看懂现有的程序，而自己动手编写程序却有一定的难度。

针对这种情况，在编程教学中采取逐步编程的尝试错误教学法，即，按照控制要求初步编程—尝试提出问题—修改程序—找出错误—再修改程序—由不同学生提出不同的修改意见—用不同的方法修改程序……直到完成程序的编写。在此过程中，不仅能使大多数学生知道如何尝试提出问题，如何修改程序，还能使学生学会从不同的角度完成程序的修改。多次使用此方法，加强“出错改错”的编程思想，最终学会编写程序。

例如:用延时通定时器实现如图3所示时序。

图3 时序要求

编程过程如图4所示，由图4(a)到4(b)再到4(c)的修改过程，也是“尝试错误”和“纠正错误”的过程。

编程教学过程小结如下:

(1)首先采用自锁的编程思想和延时开定时器的基本原理编写%Q1启动和停止程序如图4(a)。

(2)发现%Q1重复输出线圈，导致程序运行的结果错误，或者编译警告或错误。

(3)采用中间继电器%M2，以解决重复输出引起的错误，如图4(b)所示。

(4)解决细节性错误，将程序改为如图4(c)，完成编程。

图4 编程过程举例

3 结语

在PLC课程的整个教学中，从引起学生注意并加深记忆角度看，采用不同形式的错误教学法，符合教育学要求和心理学特点，使刻板的课堂教学变得活跃，学生乐于接受，教学效果明显。

［1] 姚宏亮，汪海燕.尝试错误教学法与PLC教学［J] ，宿州:宿州学院学报，2011，vol.26(2):124-125

［2] 许宝成.浅谈有意错误教学法［J] ，延安:延安教育学院学报，2003，vol.17:75-76

［3] 李倩.错误教学法在《数控编程与操作》教学中的尝试［J] ，南京:改革与开放，2010，04:110