PLC技术应用课程教学探索

马初勃

摘 要：PLC技术应用是一门专业性和实践性很强的课程。本文阐释了如何采用一体化教学、翻转课堂式教学、借助软件组态仿真等多种教学模式和方法，有效提高学生的学习积极性和教学效果。

关键词：PLC 一体化教学 翻转课堂 组态软件

PLC的全称是可编程序控制器，是专门为工业控制领域设计的一款控制器，广泛应用于各种工业控制和民用服务领域。PLC技术应用是电气专业学生学习专业知识和通过技能鉴定的一门必修课。然而，PLC是一门专业性和实践性很强的课程，对于基础较薄弱、学习积极性不高的技校生，要想掌握这项技术有一定的困难。笔者在该门课程的教学中，开拓思路、不断尝试，克服课程难学、学生厌学、教学条件限制等问题，采取有效的教学方法，提高教学效果。

一、采用一体化教学模式

传统的教学方式是先讲理论，后做实操。这种教学方法很容易造成理论和实践相脱节。上理论课时，学生觉得枯燥乏味，调动不起学生的学习兴趣，意识不到知识的实用性和重要性，没有获得感和成就感。上实操课时，学生只顾按教师的操作步骤依葫芦画瓢，因没有扎实的理论基础，难以搞懂原理特性，无法解决实操中遇到的问题。

采用理论和实践相结合的一体化教学方法，适应技工教育的特点，弥补了传统教学法的不足。一体化教学模式以完成学习任务为载体，学生是课堂的主体，在任务实施中根据需要学习相关知识、获取资讯、制订方案并实施。这种教学模式下，学生由被动接受知识变成主动学习，让学生在学中做，做中学。

1.设计典型教学任务

设计教学任务的第一步需明确学生需学什么。笔者根据技能鉴定的考试大纲和多年的教学经验，提炼出一系列应知应会的知识点和技能点（以中技阶段为例），并将其编为三大项目：项目一为“PLC概述”，包含PLC的定义、由来、功能、特点、性能指标、品牌、分类、型号、结构、原理、工作方式、编程语言、I/O类型等；项目二为“基本指令和软元件”，包含软元件、27条基本指令、时序图、编程软件、基本控制系统的设计和装调、电机控制、编程技巧等；项目三为“步进指令应用”，包含SFC的绘制、步进指令、单流程顺序控制、多流程顺序控制、SFC录入技巧等。

第二步，开发典型学习任务。所开发的学习任务不仅要包含所有的知识点和技能点，而且要与实际应用相结合，还要有一定的趣味性，能够激发学生的兴趣和求知欲。

以项目三“步进指令应用”为例，开发了三个典型工作任务：任务一，喷泉控制，包含步、顺序功能图、状态器、步进指令、单流程内的跳转、SFC录入等知识点；任务二，大小球分拣控制，包含选择性分支流程的结构特点、多流程SFC录入、多流程间跳转等知识点；任务三，双头钻床控制，包含并行性分支流程的结构特点、步进指令使用注意、步进编程技巧等知识点。

2. 分组

本门课程的教学场所是一间准一体化教室，配有8个工作岛，每个工作岛有6个工位，配备6台电脑和6台PLC学习机。教学对象是16级电气高技1班，全班40人，可分为7组，每组5～6人。笔者恰好是该班的班主任，对学生的层次、基础、性格和优缺点等都比较了解。为有利于教学实施和学习任务的完成，各组的人才结构应尽量平衡，使各组成员的学习能力、设计能力、动手能力、沟通协调能力等方面尽量均衡合理。这样可使各组学生在完成任务时的程序设计、接线、调试、成果展示等各个环节都能展示出自己的才能。

3. 教学过程实施

一体化教学的常规模式是按项目引入、信息搜集、分析规划、动手实践、质量检测、目标展示六个步骤来开展的，要求学生具有较强的自学、信息获取、组织策划、设计和动手、展示和表达等能力，按此模式开展教学一则花费的时间较多，二则可能会有部分学生无法完成任务，从而使学生失去对本门课程的学习兴趣和信心。

笔者所教的该班学生步入技校不久，尚未接触这种学习模式，而且该班的学生总体基础较薄弱，理解能力和学习能力差，难以独立解决问题，并且本门课程所安排的课时数不多，无法做到每个任务都按六步教学法来开展。因此，笔者采取两种做法：一是在不同任务的教学中，不固定地省掉某些教学环节，既能保证学生各方面能力都得到锻炼，又节省了时间；二是在每个大项目的前若干个任务，采用师带徒的形式，即由教师分阶段地讲解知识点并带着学生完成任务；同时，设计一个与例题相似的学习任务，学生可借鉴例题的方法和步骤同步完成学习任务，填写“学习任务工作页”。在每个大项目的最后一两个任务，因学生已有了一定的知识积累和经验，可以采用完整的“六步教学法”，以学生为主体，各组相对独立地完成学习任务，教师只讲授重要的知识点和协调服务，方案的制订和实施由各小组自行讨论和完成，各小组轮流将方案和完成情况向大家作展示。

例如，在项目三的“喷泉控制”任务中，笔者以喷泉控制系统的设计为例题，由教师讲解并示范如何实施，以“交通灯控制”作为学生配套完成的任务，并印制成“学习任务工作页”，便于指引学生完成任务并作为任务评价的载体。

任务二与任务一相同，也是由学生借鉴教师的例题完成“学习任务工作页”；任务三则是采用完整的六步教学法，由学生讨论制定解决方案。

这种方式，不但能带动学生积极思考和操作，也不会因为难度太大而使学生无从下手甚至失去信心，既使学生得到锻炼，又能节约课堂时间。

4. 评价

对每个任务的完成情况进行合理的评价，可以检验学生的学习效果，也能帮助学生对本任务的知识点加以巩固。借鉴例题完成的任务，评价设有自评和教师评价两种；各组独立完成的任务，因任务需要小组合作完成，所以加设了小组评价。

自评占20%，評价自己对所学知识技能的掌握情况以及任务完成情况。组长评价占20%，考察组内同学的纪律性、团队合作精神以及对完成任务的贡献程度。为使组长评价能尽量公平，组内成员在不同项目轮流担任组长，这样也使得组内各成员都能得到锻炼。教师评价占60%，尽量客观地评价每位学生的掌握情况和“学习任务工作页”填写情况。

二、尝试采用翻转课堂式教学模式

未来社会的发展，科技日新月异，每天都有海量的资讯出现，而我们已掌握的知识和技术也会逐渐落后甚至被淘汰。要想在未来的竞争中立于不败之地，就需要有较强的自学能力，不断学习和进步。采用翻转课堂式教学模式不但有利于培养学生的自学能力，还能锻炼学生的组织表达能力，帮助其更扎实地掌握所学的知识点。

翻转课堂式教学模式，是指学生在课前自学知识点，而课堂变成了教师与学生之间和学生与学生之间互动的场所，包括答疑解惑、知识的运用等，从而达到更好的教育效果。对于一些层次低、基础差、自学能力不强的班级，学生难以在上课前自学完新的知识点，但可以在一些难度不高、可以知识迁移的教学任务尝试这种教学模式。

例如，在步进指令项目中，学生先学习掌握了任务二的选择性分支知识，而任务三的并行性分支与任务二类似，学生有能力在学完任务二的基础上自学任务三。所以，笔者提前将课件和视频发给学生自学，并且布置好思考題和作业，学生可通过回答思考题和完成作业来检验自学效果。具体做法如下。

1.制作小视频

每段小视频时长5～8分钟，每一个视频都针对一个特定的问题，有较强的针对性。视频通过网络发布，具有暂停、回放等多种功能，可以自由控制，有利于学生的自主学习。

2.自测检验

视频后面紧跟的三到五个小问题，学生可通过解答问题检验自己的学习效果，若掌握不扎实可以重复看视频。教学视频还有一个优点，便于学生日后复习。

3.课堂解疑和巩固

课堂上，学生们一方面将有疑惑的地方提出来探讨或请教教师，一方面将提前设计好的程序录入并接线调试，检验学习效果。

三、引入组态软件模拟能动的机械设备

在PLC课程的实操中，很难有实际的被控对象供设计、演练，大多是用PLC裸机或是实验箱、实训台来练习。这些设备大多是靠指示灯来反映输出结果，对于电机旋转、工作台自动往返、机械手控制等动态的控制对象，无法直观地演示其动作过程，不利于学生的理解、调试和设计，也降低了学习任务的趣味性。为使学生直观地理解被控对象的动作，笔者采用组态软件来仿真被控设备的动态过程。

例如，在进行机械手控制程序设计时，笔者利用北京亚控的组态王制作一个控制演示画面，将整个工程文件发送到每个学生的电脑，教会学生基本的设置和操作后，由学生自己编程、连接、调试。调试时，软件可以形象地体现仿真设备的动作过程，学生能直观地判读结果正确与否，也增加了趣味性。画面如下图所示。

四、小结

通过以上多种方法并用，学生们不仅学习积极性和成绩有显著提高，表达能力、组织策划能力、自我展示能力也得到了很好的锻炼，提升了职业素养和团队合作意识。

作为现代职业教育工作者，教师正面临着知识技术更新换代快、教学对象个体差异大的现状，应该不断更新知识，运用新的科技教育手段，不断探索有效的教学方法。正所谓“教学有法，但无定法，贵在得法”，笔者相信，只要教学方法得当，用心教育，定能激发学生的学习热情，培养出优秀的技能工匠。

参考文献：

[1]刘浩.PLC控制技术课程一体化教学探索[J].职业，2012（8）.

（作者单位：广东省粤东高级技工学校）