基于培养自主学习能力的PLC教学方法研究

赵佳萌

[摘要] 由于在生产企业中的广泛应用，PLC的型号及品牌不断增多。为了适应这个发展趋势，在PLC的教学中应注重培养学生的自主学习能力。首先应对教学内容进行整合，模拟真实的工作情境，综合运用四段教学法和引导文法，提高学生学习兴趣，增强自主学习的能力。

[关键词] PLC自主学习能力四段教学法引导文法

可编程控制器（PLC）已成为工业生产自动控制的重要部分在各大型生产企业中广泛应用。因此，生产企业对毕业生的PLC应用能力要求也不断提高。这种状况对高职教育提出了更高的要求。作为我院电气自动化专业的核心课程，PLC的教学必须适应社会生产发展的需要，以市场经济对人才的能力需求为导向，创新教学模式。为了提高学生学习PLC的兴趣和培养开拓创新思维能力，我们在PLC课程的教学中，引入了多种教学方法。针对学生已有的认知结构不同，在不同的教学阶段运用不同的教学方法。

1. 整合教学内容，注重自学能力的培养

目前在工业生产中应用的PLC品牌有很多种（如三菱、西门子等），每一种品牌虽然在外部接线、编程环境、软件指令、功能等方面都不尽相同，但是各品牌之间的操作都大同小异，而且他们的结构及原理也基本相似。在教学中，我们只能提供一两种品牌的PLC给学生实训，但是学生工作后所接触到的PLC可能是其他品牌，为了解决这个问题，我们在这门课的教学中就要有意识的培养学生的自学能力，以至在工作中遇到其他品牌的PLC也能应付自如。一个学生有了自学能力，他就可以主动学习，独立思考，工作后，他可以根据自己的需要，继续提高自己的专业水平。因此，用长远的眼光来看，培养学生自学能力是有重要意义的。

要培养学生的自学能力，最关键的就是要让学生能读懂PLC的技术资料。每一种品牌每一个系列的PLC，在出厂时都配有很详细的技术资料。这些技术资料里，最重要的就是编程手册。因此，在PLC应用技术这门课程中，教学生实践的同时教会他们查阅编程手册是很重要的。

我院自07年举办高职，由于各专业是文理兼招，统招分数在200分左右，因此学生的理科基础相当薄弱。高职的学生，对过多过深的理论知识的学习很吃力，学习兴趣不高，但是他们对形象的知识很感兴趣，并且喜欢动手操作，在实践中建立他们的自信心和自豪感。因此，PLC的教学应尽可能的贴近生产实际，以应用为导向培养学生的动手能力。

基于以上的想法，我们将PLC课程的教学进行了改革。根据学生今后从事工作的工作领域，创建了不同的学习情境，将理论知识融入到一个个学习情境中，将PLC抽象的指令通过项目下的小任务进行讲解和练习。在课程教学中，模拟真实的工作情景，按照PLC控制系统设计中提出问题、分析问题、I/O分配、I/O接线、程序设计、上机调试等一般流程的顺序进行教学。

2. 运用“四阶段教学法”，构建对PLC的认识

学生的认知过程，是将所接受的信息整合到原有认知结构的过程。因此，在PLC技术的教学中，也应充分考虑这一点。教师提出的问题与给学生的任务，应该在学生的认知能力之内。很多学生在刚开始接触到PLC时，对它没有任何概念，也不会对他的用途产生任何联想。因此，在课程教学的初期，需要教师更多的充当主角，采用“四阶段教学法”可以激发学生的学习兴趣，把学生引导上学习PLC的正轨上来。“四阶段教学法”是以“示范——模仿”为基础的教学方法，把教学过程分为准备、教师示范、学员模仿和总结练习四个阶段。例如，在学习情境一的教学中，主要讲述PLC对三相电机的控制。由于学生在电工实训课中接触过三相电机的控制，因此就很容易从原来的认知结构上构建出对PLC的认知。PLC的软元件与常用的电气控制元件有什么对应关系？如何用PLC去改造之前学过的交流接触器控制的电路呢？随着问题的提出，学生的兴趣由此提高。在教学时，教师对PLC控制系统的设计和工作过程做全程的演示，学生能明确这是在做什么，怎样做，为什么要这样做。在学生操作时，要注重培养学生自主分析和解决问题的能力。学生在上机调试不成功时，要引导他自己发现问题解决问题，这样学生才能手脑并用，技能水平才能够提高。

在实施“四段教学法”的过程中，还需要先进的多媒体教学手段加以辅助。由于PLC的工作过程十分抽象，学生理解非常困难。因此就需要多媒体技术手段将PLC抽象的工作过程和指令变成形象的图片或动画。通过教学团队制作ppt和flash动画，增加了人机交互性。这样不但易于学生理解，还提高了他们的学习兴趣。例如，在讲到PLC的基本编程指令时，很多同学对将梯形图转换为指令的形式输入手持编程器感到很困难。针对这个问题，我们教学团队用flash对每个项目开发了一个模拟编程器。学生在电脑上用虚拟的手持编程器输入程序，如果输入错误，会产生声音提示，与真实的编程器并无差异。因此，多媒体教学技术手段是实施PLC教学的重要保证。

3. 合理编写引导文，引入竞争机制，激发学生学习兴趣

随着学生们认识水平的不断提高，在学生对PLC的工作过程有了一定了解后，可以独立的完成任务。这时，教师可以提出一些综合性的开放的任务给学生，让学生们在不同的控制方案中选择最优的进行实施，而教师只起到辅助的指导作用。因此，采用引导文教学法不但可以提高学生分析问题的能力，更提高了他们的自学能力。引导文教学法是“借助于预先准备的引导性文字，引导学习者解决实际问题”。引导文的任务是建立项目工作和它所需要的知识、技能之间的关系，让学生清楚完成任务应该通晓什么知识、具备哪些技能等。引导文教学法的教学过程也遵循完整工作过程的六个阶段：获取信息（回答引导问题）、制定计划、做出决定（讨论工作计划和引导问题的答案）、实施计划、检查控制和评价反馈。在引导文教学法中，引导文的开发是很重要的。它不但要提出明确的工作任务，而且要提供完成任务所需的信息。在PLC的引导文法教学中，引导文中给学生提供的信息应尽量从PLC的编程手册与技术手册等技术资料中选取，只有这样才能更贴近学生的工作环境，才能在他们今后遇到其他品牌的PLC时能应付自如。例如，在实施自动生产线的任务中，由于学生之前有多个任务做基础，因此可采用引导文教学法。在任务实施之前，教师将引导文发给学生。引导文包括：①任务描述：即一个项目的工作任务书。②引导问题：学生通过问题的引导，“找出独立应对任务的知识和方法”。③学习目标描述。④学习质量监控单：避免了盲目性。⑤工作计划（内容和时间）。⑥工具与材料需求表。⑦专业信息。⑧辅导性说明等。学生通过回答引导文中的引导问题，自行制定方案，分组实施任务，教师在这个过程中只起监控和引导作用。在学生完成任务后，可以通过多种方式对学生进行评价。在自动生产线的任务中，可以通过小组答辩加竞赛的方式进行评价。每个小组派代表叙述自己的实施方案和实施过程，并接受其他小组的质询。然后通过一个小竞赛，看看哪个小组在规定时间内将最多的工件加工出来。引入这样的竞争机制，可以调动学生们的积极性，也培养了他们团结协作的能力。

4. 教学效果

相比教学方法应用之前，学生的学习兴趣明显提高，课堂气氛较之前也活跃了许多，上课时睡觉开小差的现象明显减少。大多数学生在学习完本门课程后感到有很大收获，他们感觉到获得的不仅是知识，而是工程素质。通过这门课的学习，学生们了解了PLC在自动化生产中的巨大作用，也会对一个生产控制系统进行调试和安装，他们的学习过程就是工作过程，这对他们今后的职业发展是大有好处的。

5. 小结

如何对PLC现有的教学方法进行改革，我们只是作了初步的尝试和探讨。要想取得更大的成效，使教学跟上科技迅猛发展的步伐，我们只有不断提高自身素质，把握科技前沿，才能将科技发展的新概念、新理论、新技术应用到教学过程中。重视感性与理性认识的规律，重视理论和实践教学的有机结合。不断更新教学思想，不断进行教学改革，我们才能培养出具有高新技术的应用型人才。