师生共同完成的PLC教学

刘传政?蔡苗苗

摘 要：《PLC》课程教学中，如果还是以传统的课堂教学和验证性实验的课内实验模式发展下去，已经无法满足现今“实践教学”的要求.本文深入剖析了PLC实践教学，进行教学改革，极大的调动了学生的学习积极性。在教学实践中表明，学生的理解和掌握程度得到了较大的提高，并且增强了学生的动手能力，奠定了良好的基础。

关键词：PLC；实践教学

本文系2015年度国家自然科学基金《基于端口受控哈密尔顿系统的变压吸附过程的控制策略研究》的成果，项目编号：61563023

1.引言

可编程控制器（PLC）是自动控制技术、微计算机技术和通信技术相结合的通用工业控制装置，目前已被广泛地应用于机电一体化、工业自动化控制等各个领域，被誉为现代化工业生产自动化的三大支柱（PLC技术、机器人、计算机辅助设计和制造）之一。

“教学改革”，尤其是“实践教学”是当今教育界一个火热的话题，也是近几年高校使用频率最高的词汇，但如何把“实践教学”深入到“教学改革”的每个方面并与时俱近，却有待进一步研究。

2. PLC的课程特点

PLC课程实践性、应用性较强，强调理论知识和技能训练并重。传统的教学方式是依照教材，按基本工作原理、基本指令、基本应用、基本操作的顺序进行理论讲授和实验训练。一方面由于高职生整体学习能力较弱，另一方面由于指令多而抽象，大多学生在学习过程中学了后面的就忘了前面的，对各指令的功能混淆不清，不能正确地理解与应用，学生学习的主动性和积极性差。

3 教学改革方法

为了改变这一状况，采用“项目导向，任务驱动”的项目式教学，通过师生共同完成学习项目和学习任务，有效地提高了学生的实践动手能力、分析问题和解决问题的能力，提高了教学效果与教学质量。

课程整体设计充分体现项目导向，任务驱动的思想，依据企业需求和岗位技能需求，遵循学生认知规律，将课程的教学活动分解设计成若干由简单到复杂的项目和任务，以项目为单位组织教学，以典型任务为载体，引出相关专业理论知识，使学生在实践操作过程中加深对专业知识、技能的理解和应用，培养学生的综合职业能力。

PLC课程的项目与任务的设计即是教学内容的设计，它是课程设计思路和教学目标的具体体现。它即要符合企业和岗位技能需求，具有针对性，又要保持PLC知識的系统性与完整性。因此，可以将PLC课程按项目教学模式分为五个学习项目，即PLC基础、基本指令及应用、常用应用指令及应用、PLC控制系统的设计、PLC的通信与网络。然后详细分解每个学习项目所包含的知识点和能力点，形成具体的学习任务。例如在项目四“PLC控制系统的设计”中，按逻辑设计法、时序图设计法、经验设计法、继电器控制电路图转换设计法、顺序控制设计法分别设计一个学习任务。任务有时也被称为子项目。任务的选取要注意三点：一是尽量采用学生易懂的三相电动机控制及易演示的彩灯（交通灯）控制和机械手控制；二是尽量按由简到繁、循序渐进的方式安排任务顺序，并注意控制PLC课程的整体难度；三是各任务针对性要强，要能充分体现相应知识点的学习和相关能力的培养。

在任务实施阶段，学生是活动的主体。首先学生按2-4人一组，根据机械手控制要求确定输入输出元件，进行I/O点分配，设计外部接线，绘制机械手自动控制顺序功能图，初步设计PLC控制程序，这些活动由学生课外完成。教师负责布置任务，提供咨询。第二步学生汇报，教师检查评价。教学活动主要以师生共同讨论的方式展开，着重对比置位复位指令、位移位指令、步进指令三种编程方案。步进指令在项目三“常用应用指令及应用”中有过初步的学习，大多学生可能并不熟悉，但不排除有好学的学生会应用它来编程。采用置位复位指令和步进指令编程的程序会较长，但逻辑关系清楚，而运用位移位指令编程的程序则显得紧凑而简捷，而且位移位指令在这里的妙用对学生更具吸引力。学生设计的每一种方案都应该得到教师的鼓励，即使不完整或有明显的错误。师生讨论的主要目的在于确定方案、完善程序，时间安排为2个课时。第三步是程序输入与调试。学生分组上机操作，教师进行指点和检查。时间安排也为2个课时。对于提前完成的小组，可以安排他们先进入下一个环节，即机械手手动控制、单步自动、单周期自动控制设计。上机操作完成后，学生在课外完成程序设计与调试报告。第四步扩展知识的学习。在熟悉掌握机械手连续自动控制设计后，机械手手动控制、单步自动、单周期自动控制设计在教师指导下，也可以较快地被学生掌握，时间安排为1个课时。至此用顺序控制设计法实现的完整的搬运机械手控制的学习基本完成，总计7个课时。对于学习能力较强的学生，教师还可以指导其将中断指令应用于机械手控制中。

4.教学模式的变革

将PLC整个教学过程在实验室完成，边教学边实验，在教师讲授理论知识的同时有实物参考，使学生能够把理论知识和实际设备有机的结合.

如定时器部分，在理论内容结束后立即举一个利用定时器产生方波的实例，同时提出问题：如何利用定时器来完成一个占空比可调的波形发生器呢？同时如何能在外部看到运行的效果呢？在学生编写结束立刻让他们在实验室的实验台上验证，结束后再让学生思考：如何在系统运行2分钟就自动停止1分钟后再自动运行2分钟，如此循环？学生在实验台上完成后再思考：如何在该问题的基础上完成模拟十字路口交通灯的运行？……在一个问题的基础上不断的提问，不断的让学生思考，由他们自己通过实验验证，在整个教学过程边教学边实验，变成以学生自主动手为主，教师协助教学为辅的教学模式，让学生对每一部分的内容都有深刻的认识的同时还能够灵活应用。

5.教学改革的体会

经过多年的教学改革实践，体会颇深，本课程在进行了如此一系列的教学改革和实践之后，得到令人满意的结果：首先，学生提高了实训课程的自觉性和兴趣，以前按照传统的教学内容，学生在学习理论内容时表现出兴趣不足。在实验室做实验时，一些验证性的实验，学生很快就完成。尽管反复调整实验内容，总没有实质性改变。自从进行教学改革后，学生可根据教师要求，在掌握教学内容的同时，还要翻阅有关参考书和资料才能进行系统实验的设计和编程，这无疑开拓了学生的思路，并使其感受到新技术的优越性。其次，学生的综合实践能力和创新能力得到极大的提高，学生在系统实验中可以提出各种不同的实验方案，尽管设计的程序有区别，但都能在规定的时间内达到实验项目的要求，而且部分同学设计的程序简单可行，值得全体师生借鉴，达到共同学习的目的。

6.结语

PLC课程的项目教学以项目为单位，以典型的任务为载体，贯彻项目导向，任务驱动的思想，将“教、学、做”有机地结合在一起。通过项目教学，学生能较好地掌握PLC应用技术，为今后顺利地走上岗位奠定了良好的基础。

参考文献

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