项目教学法在PLC课程中的实践

邵金均

(浙江师范大学职业技术教育学院，浙江金华321004)

一 项目教学法理论

项目教学法是指在教师的指导下，学生确定项目目标，以小组的形式做出决策，围绕既定目标决定学习内容和学习方式，自行计划、实施和评价学习活动的一种教学方式［1］。项目是以实践活动任务的形式出现，通过完成活动任务，得到一个具体的、具有一定实际应用价值的产品或服务。在项目教学中，以项目作为学生学习活动的主线，学习成为一项人人参与的创造实践活动，学生在完成项目的过程中进行学习和增长经验，注重的不是最终的结果，而是完成项目的过程［2］。项目教学法的应用打破了传统的“以课堂为中心、以教师为中心、以教材为中心”的教学模式，以项目为载体，学生的自主活动为主线，在整个项目的进行过程中，培养了学生的社会能力和个人能力的同时，也促进了学生专业能力和方法能力的提高。

二 项目教学法在PLC课程中应用的意义

PLC是实践性、综合性很强的课程，要求学生既要有理论知识，又要掌握实际操作技能。在课堂教学中，通常是单独讲授PLC的指令和编程方法，容易使学生感觉枯燥、不易理解。通过引入项目教学，将理论知识融入到项目的实施中，学生主动去学习相关指令知识，同时也获得了编程经验的增长。在项目实施前，教师进行必要的课堂教学，学生掌握必要的基础知识。在教师引导下，学生确立项目任务，在一定学时内完成项目的实施，包括具体项目内容的设计、接线、编程、调试等多个步骤的实施。在完成项目后，学生展示项目成果，重新反思，并相互学习交流，提高经验技巧，体验成功的喜悦。通过对项目活动的评价，发现问题，肯定成绩，促进学生总结成功经验和失败教训。在PLC课程中应用项目教学法，使学生更好地理解和把握课程要求的知识和技能，有效地提高学生的专业能力、方法能力和社会能力，使专业训练更接近于岗位的要求。这个教学方法对于工科的教学确是行之有效的［3］。

三 项目教学法在PLC课程中的实施

(一)项目教学前准备

在开始项目教学之前，教师和学生都要做好项目教学活动的充分准备。教师要认真研究教学要求、学校现有的教学条件、当前学生的知识能力水平，提前做好组织准备工作和材料准备工作。尤其是第一次开展项目教学活动前，还需对学生进行项目学习方法的指导，帮助学生完成项目学习中角色的转变，使学生尽快理解项目教学活动的内容与过程。充分的教学前的准备，为项目教学的顺利开展、实施完成与取得良好的教学效果提供了有力的帮助。

对于教师来说，项目教学不可能完全取代教师的课堂理论授课式教学。教师应根据教学目标与内容的不同、学生学习情况的不同、项目任务的不同，选择不同的教学方式。可以是在项目教学开展前，也可以是在项目教学活动中或项目教学活动后穿插进行专业知识的讲授，以获得更好的教学效果。这一点需要教师在项目教学开展前做好预先准备。

(二)项目的立项与计划

项目的设计与选取应符合以下特征:实践性、启发性、典型性、目的性［4］。项目教学所涉及的内容，通常来自现实生活生产的实际或需要解决的某个问题。项目教学中的项目要一定是经过精心设计、整合、简化的项目。引进真实项目，不主观臆造脱离实际生产生活。选择具有一定深度的问题，能启发思考，获得良好的教学效果。同时，所选项目要能反映同类事物的一般特性，具有代表性。此外，项目教学中，项目选取要适应教学的目的与要求，学生对问题有深入理解，以更好地提高学生分析问题和解决问题的能力。

在PLC课程的项目教学实践中，通过教师的引导，总结生产生活实际，学生可自行选择的项目有:三相异步电动机正反转控制、三相异步电动机Y/△降压起动控制、霓虹灯控制、交通信号灯控制、小车运动自动控制、步进电机驱动控制、机械手运动控制、摇臂钻床的PLC控制改造等等。教师根据项目复杂程度，结合学生现有水平，可选择难度低、易实现的项目优先开展。

好的计划是成功的基础，制定项目活动计划是非常有必要的。在选定项目后，学生对将要实施的项目进行计划。项目计划的内容包括:确定项目活动的内容、要达成的结果、实现步骤途径、人员分组方式、场地要求、材料需求等等。

以交通信号灯控制设计为例来说明。项目的作品是设计完成一个交通信号灯的PLC控制系统，结合实验室现有设备，学生拟用模拟交通信号灯的形式，在实验室完成项目。以4人为一小组单位，每小组推选一人作为组长，分小组进行项目实施。学生以小组为单位自行制定实施项目活动的计划、小组成员任务的分配、各项工作内容的用时等，并制定成文。小组内的任务分配，有助于更多的学生参与到项目的实施过程中，更有利于学生自主学习的开展。学生在观察了学校周边的十字路口交通信号灯的工作后，讨论确定该项目所要达成的结果，即交通信号灯控制的功能如表1所示。

表1 十字路口交通信号灯控制功能

(三)项目的实施

学生依据计划，开展项目，对自己的每一步学习进展进行检查，有利于培养学生的学习自主性。在完成了项目计划后，每个项目小组和各小组成员都开始着手完成各自所承担的任务，教师积极鼓励和督促学生在小组内进行独立工作。在此阶段，需要完成设备选型、编制I/O分配表、绘制PLC外部接线图、设计控制程序、程序调试等几项内容。学生按分工各自进行相应内容的学习和准备，比如:设备选型方法、PLC控制系统设计步骤与方法、编程与仿真调试软件的使用等。在教师的引导下，学生开展项目的实施，主要步骤如下:

1.根据项目要求的不同，对控制功能进行分析，确定PLC系统中需要用到的输入输出设备。依据输入输出点数、输出设备形式，选择确定PLC的型号。

2.编制PLC系统输入输出设备分配表。根据输入输出设备分配表，绘制PLC外部接线图。在外部接线图的绘制过程中，学生需要查阅相关PLC的使用手册，来进一步熟悉PLC，接线图需要包含必要的电路保护。

3.PLC控制程序设计。在教师的引导下，学生利用编程软件，编写PLC控制程序。在程序设计过程中，教师仅仅做引导工作，不参与具体编程。教师引导学生根据交通信号灯的工作过程，结合已有经验，如:利用振荡电路来实现灯光闪烁、利用定时器来实现灯光的延时切换，逐步分解控制过程，设计出对应的PLC梯形图。引导学生，也可以应用SFC图、步进指令进行编程，采用并行结构来实现两个方向的交通信号灯的控制。可以说，这个环节是整个项目实施过程中的难点。如何做好引导学生完成程序的设计，又不过度指导，能起到培养学生独立思考、解决问题能力，提高学生创造性思维能力，这些都需要教师在教学前缜密思考安排，在教学中不断实践来提高。

4.程序调试。在完成PLC程序设计之后，需进行程序调试，以确定结果是否正确，达到控制要求。调试分为仿真调试与现场调试两个阶段。利用仿真调试软件，在不具备实际的PLC时，也可以较好地完成程序的验证。以三菱FX系列PLC为例，利用仿真调试软件GX Simulator 6，学生通过时序图或软件窗口监视的方式进行程序的验证与调试。仿真调试通过后，利用实验室设备，按外部接线图进行线路接线，进行现场调试。调试没有成功的小组需要进一步分析出现问题的原因，进行小组内的讨论，检查、修改程序。整个程序调试过程中，以学生为主体，在出现问题时教师及时引导学生分析问题，由学生自己去解决问题。学生通过操作、观察、感知，提高了观察力和发现问题、解决问题的能力;同时，也培养了学生认真、严谨的工作态度。通过多次努力，最终学生通过程序调试，完成项目作品，体验到成功的喜悦与合作的快乐。

(四)项目成果的展示

在项目成果的展示中，学生根据项目作品要求而编写的控制程序，有的使用了定时器，有的使用了计数器;有的用梯形图经验设计法设计程序，有的用顺序控制设计法以SFC图形式完成等。通过展示环节，学生总结了自己的知识与能力增长情况，分享了有价值的经验教训，同时，体验了成功的喜悦。在展示过程中，教师适时加以提示，让学生展开讨论，以修改完善作品设计，尽可能引发出新的创意。

(五)项目活动的评价

在完成项目的实施后，学生对项目活动进行归纳和整理，形成项目活动资料，包括项目计划、外部接线图、程序图，还有必要的总结报告。之后，教师和学生进入项目活动的评价环节，项目活动的评价过程也是学生的一个学习再提高过程。对整个项目的评价包括两个方面，一方面是对学生完成的项目作品进行评价，另一方面是对学生完成项目作品的整个过程进行评价。

评价活动先在小组内进行，自我评价与他人评价相结合，评价本小组项目作品完成情况、组内成员完成分配的任务情况、解决遇到的困难与问题情况、小组合作表现等等。先由学生进行自我评价，加深学生对项目的理解与认识，同时，也有助于学生进行自我反思，反思自身工作的优缺点。项目小组成员对组内其他成员进行评价时，客观公正地对他人给予评价，也获得别人对他的客观评价，从他人的角度来审视自己在项目工作中的表现与能力，认识到自身工作在项目活动中的重要性。组内评价结束后，进行小组间的相互评价，对其他小组项目作品进行评价，达到取长补短，互相促进的作用。最后，教师对各项目小组完成的作品做出点评，指出作品的优点与不足，可以改进的方向。同时，也对组内成员在整个活动中的表现包括完成时间、进度安排、合作态度等做出客观的评价。在整个评价过程中，以自我评价与他人评价相结合，以注重形成性评价、辅以成果评价相结合的形式来完成整个项目教学活动的评价。最后，由教师对整个项目教学进行总结，一方面是肯定学生的成绩，另一方面是对程序设计思路、设计方法，外部接线注意事项等共性问题进行分析，让学生经过自主学习后获得对知识的系统性认识［5］。

四 总结

通过项目教学的实施，学生与教师一起选择、规划并实施了具体项目，获得有意义的项目成果，增强了学生学习兴趣，加快了学生经验的积累，学生获得了更多的直接经验。通过项目教学的开展，为学生创造了自己确定目标、自主学习、自我评价、互相协作工作的机会，兼顾了不同学生的个体化差异的学习需求，使每个学生都能获得一定程度的提高。项目教学融合知识、素质、能力教育于一体，综合学生的知识学习、团队协作、创新能力等素质的形成，提升了学生专业技能和综合素质。

［1］鲁道夫·普法伊费尔，傅小芳.项目教学的理论与实践［M］.南京:江苏教育出版社，2007(5).

［2］王兆明，云建军.项目教学法在PLC课程教学中的应用［J］.吉林工程技术师范学院学报，2011，27(7):34-36.

［3］许德良.项目教学法在高职机床电器与PLC课的教学实践［J］.中国教育技术装备，2012(6):72-73.

［4］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.

［5］吕 闻.项目教学法在PLC课程教学中的应用［J］.中国新技术新产品，2012(4):238.