任务驱动法在PLC教学中的探索

李彪，曹吉花，郝保明（宿州学院机械与电子工程学院，安徽宿州2 3 4 0 0 0）

任务驱动法在PLC教学中的探索

李彪，曹吉花，郝保明
（宿州学院机械与电子工程学院，安徽宿州2 3 4 0 0 0）

P L C课程是兼具理论性和实践性的一门重要的专业课程，传统的教学方法存在不足之处，在分析传统教学方法基础上，结合自身教学实践，在实际教学中采用任务驱动法能有效地提高学生的学习兴趣，对增强学生学习主观能动性、提高教学效果有一定的指导意义.

教学管理；电气控制；实践教学

P L C是机电类专业学生必修的一门专业课程，课程内容实践性很强，要求学生具有一定的电工电子学的基础知识和常用电工电子工具、仪器仪表的使用能力，以及对电机控制线路的分析、设计和调试能力[1].学生和教师是教育过程中的双主体，双主体的互动是关键，这样可以有效提高学生的学习兴趣，调动学生的积极性.任务驱动法是机电类专业最直观的教学方法，符合实践性很高的课程学习，是把教学过程以若干具体任务为中心，通过讲解引导学生制定设计方案，增强学生提出问题，分析问题，解决问题的能力，在实际操作中体会设计的整体流程，这样既可增强本门课程的学习又为在以后的工作中奠定一定基础[2].

1 PLC传统教学方法存在的问题及原因分析

作为教师，职责是传道、授业、解惑，承担各自专业教学任务，每天都在完成教书育人工作，但是对于教学方法是否有效又有多少考虑呢？教师完成一节课的教学任务，学生?又能听懂多少？我们的教学方法是否和教学目的相一致，是否为以后的就业奠定坚实的基础呢？我们所使用的教学方法是否有利于学生综合素质的培养，成绩优秀是否能代表一个学生的整体素质，社会真正需要什么样的毕业生？等等，这些问题值得我们每一位从事教学工作人员思考.如何在教学工作开展中把学生培养成社会需要的人才是教学的真正目的.

虽然各大高校不断的改进管理办法，不断的吸取成功的教学经验，但是传统的教学方式在各大高校仍然盛行，对于传统的教学方法存在的问题方方面面.

首先，是学习过程的主体，教师处于主动地位，学生处于从动地位.“填鸭式”教学方法依然存在，特别是在刚从事教学工作的老师尤为突出.老师照本宣科，把书本内容搬上黑板，没有知识的扩展，完全不顾学生的兴趣，不管学生到底听懂没有，这是高校存在的一个很严重的问题，各门课程息息相关，这样不但扼杀了学生的学习兴趣，而且会影响相关课程的学习.

其次，理论和实际严重脱节.特别是对于我们工科应用型专业更是如此.这关系到学生今后的就业，关系到兴趣的培养.当然，这个问题呈现多样化，比如，实验室仪器缺少，实验仪器集成化太高和实际情况完全不符，教师缺乏实践经验等等.

2 任务驱动法在PLC教学中实施

P L C是计算机技术与继电接触器控制技术相结合的产物，主要应用于工业控制，而单纯依靠P L C起不到任何控制作用，需要低压控制电器的配合.要完成一个完整的工业控制系统，不但要求学生具有扎实的专业基础知识，还要有分析问题、解决问题以及合作协商的精神.这正是我们任务驱动法的思想，通过布置任务的形式，把所学知识综合应用起来，把问题由简单到复杂解决完成，主要考验学生的合作精神，系统分析能力以及解决问题的能力.让学生从整体上把握系统设计的整体流程，尽量贴近工业现场的实际应用[3].

2.1 实施任务教学法的条件

首先，对于教师，合理选择一个既能启发学生思维又能把所学专业知识综合运用的题目是关键.它是以系统整体控制为研究对象，要求教师具有丰富的专业基础知识、实际操作技能和解决实际问题的能力.同时教师也要准确把握教材，选取更合适项目任务，制定出更合理的实施方案[4].

其次，对于学生，要求学生已经具备电工电子、电机与拖动等相关专业基础知识和常用仪器仪表的使用能力.特别是对于传统的继电接触器控制线路的分析、设计、制作调试能力.在此基础上，熟练掌握利用现行P L C进行整体系统设计的流程，包括电气原理图、元器件安装接线图、软件编写及系统调试等等[5].

2.2 任务教学法的具体实施

整体的实施方案：以其中一个4 8人班级为对象，由于班级人数较多，此任务教学法分两个阶段进行.抽取班级人数的一半进行分组，每3人一组，共8组，然后把事先准备好的8个任务分别分配给每个小组，并给出每个任务的基本要求以及发挥功能，要求在规定的时间内完成，收取相关材料以答辩的形式进行验收.

2.2.1 准备阶段

单纯的P L C起不到任何控制作用，必须配合外围低压电器及相应程序才能组成一个完整的控制系统，这就涉及到常用的继电器、接触器、熔断器等相关低压电器的使用知识.不仅学生要掌握他们的工作原理，最重要的是如何选型.产品选型非常重要，这关系到整个控制系统的工作稳定性和可靠性.另外，为了完全模拟实际，要求学生给出系统设计原理图、元器件安装接线图、软件编写、系统的接线和现场调试.这也要求学生要熟悉传统的继电接触器控制系统的设计方法并在此基础上完成P L C的系统设计，同时要熟悉P L C软件的使用，特别是在现场调试过程中，如果某个控制功能出现问题，要学会如何利用软件进行现场监控，解决问题.

2.2.2 实施过程

针对学生对已学知识的掌握情况，选取合理的设计题目，要求学生在完成基本控制功能的基础上进行扩展功能的设计.

比如十字路口交通灯的控制，基本功能：接通启动按钮后，信号灯开始工作，南北向红灯、东西向绿灯同时亮；东西向绿灯亮3 0 S，闪烁3次（每次0.5 S），接着东西向黄灯亮，2 S后东西向红灯亮，3 5 S后东西向绿灯又亮……，如此不断循环，直至停止工作；南北向红灯亮3 5 S后，南北向绿灯亮，3 0 S后南北向绿灯闪烁3次（每次0.5 S），接着南北向黄灯亮，2 S后南北向红灯又亮……，如此不断循环，直至停止工作.

扩展功能：人行道的指示灯如何配合工作；如何根据每天上下班的高峰期进行分时控制；在节假日如何单独控制.

这样学生根据这8个题目的基本功能和扩展功能选择熟悉的任务，然后开始设计，并且限制时间，这里规定一天的时间.在整个设计过程中并没有指定组长，没有相应的提示说明，让学生按照设计任务自由发挥，这里可以更好的锻炼他们在实施过程中相互配合、相互协调解决问题的能力，即团队合作精神.因为一个复杂的控制系统需要多人的配合，完成各自的设计任务后在一起进行整合.这个过程中，观察到有些学生进行了功能分解，三位同学有的进行原理图和安装接线图的设计，有的进行软件的编写，有的进行硬件的接线等等分工明确最后在一起进行整合调试.还有的在一起进行协商，遇到问题一起找到解决的方法，三个人参与到设计的每个环节.到最后调试的时候出现的问题较多，大部分都是软件的错误，在编写的过程中考虑不够周全，在修改某一个控制功能影响到别的控制功能，或者在扩展功能的实现上方法不对.出现问题很正常，但是最后的调试更重要，如何进行现场程序的修改完成任务的设计要求，找出问题进行纠正这才是真正锻炼他们解决问题、相互合作的目的.基本功能在规定的时间内都能完成，只是扩展功能完成情况良莠不齐.

2.2.3 任务的验收

对任务完成情况的评定也是一个重要环节，可以看出学生对所学知识的掌握情况以及教师的教学效果.这里我们以答辩的形式进行，答辩组由担任P L C教学任务的教师组成.每组学生抽出一位进行介绍，教师对学生的设计原理图、接线图以及实际控制功能进行现场验收.特别是学生在调试环节出现什么问题，如何解决的，教师现场给予点评.同时，通过此次设计，学生对老师在今后的教学过程中如何改进、哪方面需要加强等问题给出建议.有效的评价有着重要的意义：（1）锻炼自己语言表达能力，对各自完成的功能进行解说.（2）了解团队协同工作的重要性.（3）教师根据学生反馈的信息合理调整教学思路，增加学生学习的兴趣.

3 任务驱动法有待完善的问题

经过验收阶段反映出采用任务驱动法在提高教学质量上具有一定的可行性.但是中间也有些环节尚需完善：（1）首先是选题，教师能够根据学生掌握的知识情况选取合适的题目非常重要.基本功能大都可以完成，特别是扩展阶段，如何启发学生思维，引导学生把所学知识应用于此模块，是对学生一个很好的锻炼[6].（2）实验器材的准备.实验室资源有限，毕竟有别于工业现场，在无法模拟工业现场的情况下如何利用现有的资源帮助学生完成任务，通过解说和实际应用的对比也是重要的一方面.（3）团队协作精神.一个复杂的控制系统需要多方面的配合，如何把任务分解，如何整合，这需要很强的团队合作精神.在实施过程中，有些同学只顾及自身的任务，不管如何与其他模块的整合，结果调试过程出现问题，也有些同学思想懒散，心想反正有其他同学在做.这些现象都是我们在具体实施某些教学方法需要注意和改进的方面.

4 结束语

通过任务驱动法在教学过程中的实际应用，对P L C指令的应用、P L C设计的整体过程、P L C系统的调试等环节都收到很好的教学效果.教学有法，教无定法，根据学生专业知识的掌握情况，实施合适的教学方法尤为重要.任务教学法，完全模拟工业现场，学生亲自动手实践，增强了学习兴趣，锻炼了实践能力，提高学生的学习主动性，对P L C等实践性比较强的专业课程具有一定的指导意义.

〔1〕王文义.可编程控制器原理及应用[M].北京：科学出版社，2010.

〔2〕刘邦祥,吴全全.德国职业教育行动导向的教学组织研究[J].中国职业技术教育,2007(5)：52.

〔3〕贺平.项目教学法的实践探索[J].中国职业技术教育，2006（22）：43-44.

〔4〕姜金鑫.工作过程导向的实践性课程构建[J].职教通讯：江苏技术师范学院学报，2008（5）：31-34.

〔5〕姜大源.职业教育的教学方法论[J].中国职业技术教育，2007（25）：1-8.

〔6〕徐涵.项目教学的理论基础、基本特征及对教师的要求[J].职教论坛，2007（3）：9-12.

G 6 4 2.0

A

1 6 7 3-2 6 0 X（2 0 1 2）0 9-0 1 6 6-0 2

高等学校省级优秀青年人才基金项目（2011SQRL156），宿州学院教学研究项目（szxyjyxm201118，szxyjyxm201122）