摘要: 可編程控制器技術( PLC) 是一門實踐性和應用性較強的專業課。本文以高等職業教育為對象, 結合其課程的特點和教學實踐, 從教學內容、教學方法、實踐教學和考核方式四個方面進行了實踐探討。
關鍵詞: PLC; 教學實踐
隨著電氣控制設備, 尤其是電子計算機的迅猛發展, 工業生產自動化技術發生了巨大的變化。目前, 無論是從國外引進的自動化生產線, 還是自行設計的自動控制系統, 普遍把可編程序控制器作為控制系統的核心器件。由于可編程序控制器在取代傳統電氣控制方面有著不可比擬的優點, 在自動化領域已經形成了一種工業控制趨勢。因此, 可編程序控制器技術( 以下簡稱PLC) 課程已成為高職高專電器工程類、機電一體化類及自動化類專業的一門實踐性、綜合性很強的專業課程。本文結合其課程特點和教學實踐, 試圖從教學內容、教學方法、實踐教學和考核方式四個方面進行探討。
一、PLC 課程結構
PLC 課程具有實踐性、應用性強、與生產實際緊密聯系、運用知識的覆蓋面較寬等特點, 是強電與弱電的結合、電氣學與計算機技術的結合和與生產工藝過程緊密配合的一門專業課。
二、教學內容的整合
1.課程體系的銜接
在教學計劃安排的課程體系中, 一般PLC 作為專業課程實施。因此在教學中, 需要處理好與選修課程的銜接。通常, PLC 的選修課程及其教學內容如圖2 所示, 主要有電子技術、計算機控制技術和自動控制技術等, 所涉及的內容有微機原理、計算機基礎、數字電路、低壓電器與電氣控制等。由于高職高專學生的基礎相對比較薄弱, 對這些選修課程的知識點未必能完全掌握。為此, 在教學過程中, 可對與先修課程聯系緊密的純理論性的內容進行淡化處理。例如: 開關量、模擬量的采集與控制方法; PLC 編程與通信等。這樣既能回避學生基礎薄弱這一客觀教學現實, 又能集中課時用于PLC 實踐性教學, 突出課程的“實踐性”和“應用性”。
但對于選修課程中與本課程實踐教學聯系緊密的教學內容要進行復習與強化。例如: 低壓電器、繼電器控制系統等。在講授新課前先讓學生復習相關知識點, 然后在學生掌握的基礎上再講授新的教學內容。這樣學生就能很容易掌握將電氣控制原理圖轉化為PLC 梯形圖的程序設計方法, 掌握有關PLC 外圍電路設計知識以及安裝接線等方面的操作技能。從而培養學生運用PLC 改造傳統繼電器控制系統的技能, 并為學生今后從事現代生產流水線控制技術的應用與開發打下良好的基礎。
2.突出教學內容的應用性與先進性
根據高職高專的教育目標, 課程教學內容要圍繞知識、能力、素質這三方面來進行, 同時, 教學內容還必須具有基礎性、實用性、時效性和新穎性。由于PLC 產品種類繁多, 發展也較快, 因此PLC 課程的教學內容應緊跟可編程控制技術的發展, 將目前生產上應用的新知識、新技術及時傳授給學生。在教學過程中, 教師要深入工廠企業, 了解企業PLC的發展及其對PLC 技術人才的需求, 然后再根據企業需求, 參考多本教材, 并結合學校設備的實際情況和所教學生的學習特點, 編寫體現高職高專特色PLC 課程教學目標的授課計劃、教案和實訓指導書。在授課計劃上優先保證PLC的指令及應用、編程軟件的使用和編程方法、PLC 控制系統的設計與應用等基本教學內容的教學時間( 約占總課時的50%) 。
3.“理論夠用, 重在實踐”的教學內容特色
根據高職高�！袄碚搲蛴�, 重在實踐”的教育特色, 為了增加學生的實踐課時, 加強對學生動手能力的培養, 我們對理論教學內容進行了刪減并增。由于理論教學內容主要授予學生基本原理和分析方法, 為實踐教學服務。因此, 我們在保證理論知識必須夠用的前提下, 對一些與今后工作關系不大的理論性內容進行了刪、減、并。如對于數字量輸入/ 輸出模塊, 在教學過程中只要求學生掌握輸入/輸出模塊的類型及應用場合, 而對于各模塊的原理圖則一帶而過。
反之, 為突出能力培養, 增加實用性和針對性, 教學中的例題都選用實際應用實例, 增設了習題課、實例分析課和小型控制系統的設計與分析等。
三、教學方法的實踐
1.密切結合工程實踐, 培養學生學習興趣
如何提高學生對課程的學習興趣, 對提高教學效果至關重要。因此, 在教學中, 我們始終突出了教學內容的應用性。如開課之初, 即給學生列舉PLC 在工業、農業、交通運輸業及日常生活中廣泛應用的例子, 使他們體會到PLC 的實用性。這些內容包括汽車生產流水線, 學校的機械加工中心、數控機床、機械手的控制、電梯控制, 鋼鐵集團的高爐上料, 貨物的存取、運輸、檢測, 大型造紙廠中PLC 的應用, 繁華城市的霓虹燈、交通燈, 現代化小區里的人工噴泉, 甚至是機器人的控制等都有PLC 的功勞。通過列舉這些與大家日常生活息息相關的例子, 學生對這門課程有了一個初步的了解, 感覺到PLC 就在身邊,從而激發了學生的學習興趣和求知欲。
2.多種教學方法并舉, 有效增強教學效果
( 1) 師生互動, 活躍課堂教學氛圍。由于理論教學內容較為抽象, 課堂上往往出現“言者津津, 聽者昏昏”的教學局面。為了改變這種僵局, 充分調動學生的學習積極性, 我們在教學中采取了互動式教學方法。如在講解PLC 指令及應用、編程方法等教學內容時, 首先給學生講解基本知識要點, 然后列舉實際應用事例, 要求學生進行討論和解答。實踐證明, 這種互動式教學方法既達到了調動學生學習積極性的目的, 又加強了學生對于該教學內容的理解和掌握, 活躍了課堂教學氛圍, 明顯提高了教學效果。
( 2) 實物直觀教學, 增強學生感性認識。實踐表明, 不是所有的教學內容都適宜采用互動教學法。如PLC 的結構和工作原理教學內容, 則適宜采取直觀教學。在講解這部分內容時, 可以將學生帶到實驗室觀看PLC 實驗裝置,了解PLC 的外部結構, 這樣學生對PLC 的外部結構就有一個感性的認識, 比在黑板上詳細地講解這些理論知識,學生更易接受, 教學效果也會好得多。對PLC 的內部結構, 則適宜結合幻燈講解, 這樣學生對PLC 結構和工作原理就有一個較清晰的印象。這種直觀教學不但可以激發學生的學習興趣, 而且還能培養學生的觀察能力, 開闊學生的想象力, 有利于對知識的理解。
( 3) 采用現代教育技術, 實現多媒體教學。隨著計算機技術的普及, 通訊技術和傳媒手段的迅猛發展, 教學方法、教學手段也隨之改變。一張嘴、一本書、一塊黑板、一支粉筆的傳統教學方法已不適合現代教學的要求, 取而代之的是幻燈片、錄像, 特別是多媒體電腦, 以其豐富的信息儲備、快速的運行速度、強烈的感染力成為教學中首選的教學手段。
利用多媒體進行PLC 課程教學時, 可以使教學內容形象生動, 提高學生的學習興趣。過去學生在學習該課程時,普遍感覺這門課枯燥、難學, 現在利用電子教案, 采用多媒體形式組織教學, 不但易懂、易學, 而且實用。例如: 講解交通信號燈控制程序時, 學生對整個過程較易混淆, 教師可以用MCGS 組態軟件和動畫捕捉軟件制作幻燈片來描述十字路口的交通燈運行情況。利用多媒體進行課程教學, 不但可以提高課堂效率,而且還可以減輕學生的負擔。以往傳統的教學方式一般教師在上面講, 學生在下面做筆記, 這樣有些學生往往顧了做筆記就顧不上聽課, 常常一堂課下來, 筆記做了不少, 但腦子卻是一片空白。而采用多媒體授課, 學生上課只需專心聽講, 課后將電子教案拷貝下來就行了, 復習時也非常輕松, 而且電子教案的信息量也非常豐富, 可以將最新的科技動態及成果隨時補充進來, 不僅使學生對專業理論知識的學習目的更明確, 而且還可以彌補課時不足的問題。
四、實踐教學的完善
在實踐教學中采取了模塊化、階段化教學, 減少了驗證性實驗, 增加了綜合性、設計型實驗內容, 從而提高了學生的動手能力、分析問題和解決問題的能力和創新能力,為今后從事相應的工作奠定了基礎。
1.合理規劃學時分配, 強化實踐教學時間
PLC 課程的實踐教學時數約占總課時的40%, 教學內容主要分成兩大塊, 一是模塊化的實驗, 二是階段化的實訓。( 1) 實驗與理論課配套。實驗分為基礎實驗和綜合實驗, 每個難點和重點均配有基礎實驗, 若干個基礎實驗后進行一個綜合實驗。如三層電梯的模擬控制、機械手的模擬控制等, 不同的理論課內容與不同的實驗模塊相組合,環環相扣, 循序漸進。( 2) 切實做好實踐過程的輔導。除配備實驗教師外, 主講教師還直接參與實踐指導, 以便隨時掌握學生的學習情況, 及時發現和解決實踐教學中出現的問題。教師每次都對實訓內容做出明確安排, 上課前要求學生對實訓目的、任務、內容、流程首先進行預習, 然后進行分組完成, 教師現場指導。( 3) 實驗實訓結束后, 要求學生寫出實驗報告。這樣既可以避免學生實訓的盲目性, 又可大大提高實驗裝置的利用率, 從而保證了教學質量。實踐教學內容按模塊化階段化, 有目的、有秩序地進行, 能更好地滿足不同學生的需求, 既提高了學生的綜合應用能力, 又培養了學生的團結協作職業素質, 真正實現了學生畢業后在PLC 應用領域“零距離上崗”的教學目標。
2.合理設計實訓項目, 提高實踐技能
本課程實踐環節使用的是天煌教儀THSMS- A 型實驗裝置, 設計了PLC 的使用及編程軟件的操作、PLC 的基本指令及編程實驗、三相異步電動機的星/ 三角換接啟動控制、水塔水位控制的模擬、噴泉的模擬、五相步進電機的模擬控制、LED 數碼顯示控制、十字路口交通燈控制的模擬、裝配流水線的模擬控制、舞臺燈光的模擬、液體混合裝置控制的模擬、機械手動作的模擬、三層電梯控制系統的模擬等13 個實訓項目, 并據此編寫了實驗實訓指導書。
五、考試考核方法的改革
通過考試考核, 學生可以對本學期所學課程進行系統的、綜合的復習; 同時教師也可以通過考試了解學生的學習情況, 檢查自己的教學效果。采用什么樣的考試方法, 如何考核, 是十分重要的。好的考試考核方法, 可以調動學生學習的積極性, 培養學生自主學習的能力, 改善學生學習的風氣, 促進教學。由于PLC 課程實踐性較強, 實踐課時在總課時中所占比例較大, 因此我們對考試考核方法進行了改革。學生的綜合成績主要由三部分組成: 筆試( 50%) + 技能考試( 30%) + 平時成績( 20%) = 總成績( 100%) 。其中筆試主要考核學生對本課程基本理論知識的掌握情況; 技能考試主要考核學生運用PLC 的基本技能, 通過抽簽選題, 由每位學生根據題目要求, 獨立在規定時間內完成編程、實際接線和仿真調試;平時成績主要包括學生在平時實踐教學中完成實驗實訓的情況、實驗報告的成績等。實行考試考核方法的改革, 不僅達到了加強學生動手能力培養的目標, 體現了高職高專的教育特色, 還增強了學生的學習興趣。
PLC 是一門理論與實際緊密結合的應用型技能型課程, 在課時壓縮的情況下, 我們不但完成了教學內容, 而且提高了學生的操作技能, 取得了較為滿意的教學效果。由此可見, 合理安排教學內容, 突出知識和技能的崗位應用性, 縮短教學與崗位要求之間的距離, 強化技能教學, 不僅能充分調動學生的學習主動性, 而且還能使學生獲得終身學習的能力, 有效提高學生的社會競爭能力。
參考文獻:
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