问题式教学法在《可编程控制技术》教学中的应用

姜慧　周惠芳

摘要：可编程控制是电气自动化的一项核心技术，因此《可编程控制技术》成为了高职院校自动控制类专业中的一门专业核心必修课。针对高职学生特点将问题式教学法引入《可编程控制技术》课堂教学中，激发学生学习动机，提高学习兴趣，培养学生的综合素质，提升教学效果，促进教与学的共同进步。达到理想的教学效果。

关键词：电气自动化；可编程控制技术；高职；问题式教学法

1概述

可编程控制器即PLC（Programmable Logic Controller），是以微处理器为基础，综合了计算机技术、半导体集成技术、自动控制技术、数字技术和通信网络技术。PLC在高职院校机械、控制类专业中都是一门专业核心必修课。

1.1问题式教学法

问题式教学法最早是由前苏联教学论专家马赫穆托夫在《现代的课》中提出的，就是以问题为载体贯穿教学过程，让学生在解决问题的过程中萌生自主学习的兴趣和动机，从而逐渐养成自主学习的习惯，提高自主学习能力的一种教学方法。问题教学法以学生为主体，以问题为基础，能有效地激发学生自主学习的主动性和积极性。

1.2高职学生的学习特点

新时期的高职学生具有学习积极性不高、目的意识不强、情绪管理和自我调控能力不足等特点。而PLC的学习对学生的逻辑思维要求较高，如果直接把任务抛给学生，学生会感觉到无从下手。因此如何根据高职学生的特点，引导学生解决一个较复杂的任务是教学过程中的首要任务。问题式教学法注重理论与实际的紧密结合，在教学过程中以学生为主体，教师设置合适的问题，通过学生查询资料、收集信息，让学生每次掌握一个简单的知识点，逐步引导学生，直至完成一个复杂的任务，从而让学生掌握技能并获取理论知识，因此问题式教学法更加符合当前高职学生学习的特点。

2问题式教学法应用案例分析

在学习PLC的过程中，工作台或小车自动往返控制是PLC中的经典案例，本文将以小车自动往返控制为例来说明问题式教学法在可编程控制教学中的应用。为了更好地培养学生的逻辑思维，本文全部采用經验设计法进行编程。

本次学习的任务要求如下：如图1所示：小车在A、B两地间进行自动往返，A、B两地设置有按钮式行程开关SQ1、SQ2，初始状态下，小车停在原位即A地，按下启动按钮SB1，小车前进，至B地碰到行程开关SQ2，小车停5S，5S后小车后退，至A地碰到行程开关SQ1，小车停止10S，时间到后，小车继续前进至B地，如此循环，按下停止按钮SB2，小车立即停止，按下停止按钮SB3，小车完成当前周期运动后，返回A地停止。

完成一个PLC控制任务，需要写出输人输出分配、画出接线图、写出程序并进行调试，由于输入输出分配及接线图比较简单，课堂上可由学生自主完成，教师进行检查即可。本文主要讨论如何引导学生进行编程，为了方便编程，在此列出输入输出分配，如表1所示。

由以上要求可以看出，本次任务编程比较复杂，主要包括小车的原位条件，自动往返的过程，以及两种不同的停止方式。如果直接把任务给学生，大部分同学会感觉到无从下手，没有解决任务的信心，从而丧失了学习的兴趣；而如果直接把程序给学生，只是进行简单的调试，那么又没有达到学习的目标，无法建立起学生的逻辑思维能力。因此，我们设置了四个子任务，每个子任务引入1至2个知识点，由简单到复杂，由浅及深地逐渐引导学生解决问题，即能满足学生挑战自我的心理，又让学生不会感到特别吃力，从而吸引学生紧跟课堂，提高课堂效率。具体的实施过程如下：

子任务一：我们先从简单的单周往返开始，小车停在A、B两地间的任意一点，即无原位条件，按下启动按钮SB1，小车前进，至B地碰到行程开关SQ2，小车后退，至A地碰到行程开关SQ1，小车停止。

本任务比较简单，引导学生读一句话写一句程序即可，最后加上互锁。梯形图如图2所示。

子任务二：引入自动往返，停止采用简单的立即停止：无原位条件，按下启动按钮SB1，小车前进，至B地碰到行程开关SQ2，小车后退，至A地碰到行程开关SQ1继续前进，如此循环，按下停止按钮SB2，小车立即停止。

本任务在前一任务基础之上，加上自动往返，即碰到SQ1切断后退的同时启动前进。程序较简单，此处不再详述。

子任务三：引入原位条件：初始状态下，小车停在原位即A地，按下启动按钮SB1，小车前进，至B地碰到行程开关SQ2，小车后退，至A地碰到行程开关SQ1继续前进，如此循环，按下停止按钮SB3，小车完成当前周期运动后，返回A地停止。

自动往返回原位停止需要借助辅助继电器，记录下启动及停止按钮是否按下，程序如图3所示，按下启动按钮，辅助继电器M1的线圈得电，按下停止按钮，辅助继电器M1的线圈失电。

仔细理解M1的程序，可以知道，启动、循环、停止条件都可以借助M1。由于有原位条件的限制，因此启动条件还需要串联上X11的常开触点，完整的程序可由学生自主完成。

子任务四：自动往返回原位停止加时间：初始状态下，小车停在原位即A地，按下启动按钮SB1，小车前进，至B地碰到行程开关SQ2，小车停5S，5S后小车后退，至A地碰到行程开关SQ1，小车停止10S，时间到后，小车继续前进至B地，如此循环，按下停止按钮SB3，小车完成当前周期运动后，返回A地停止。

本任务在前一任务的基础上，将往返的条件改为了定时器，因此只要在碰到行程开关后启动相应的定时器，然后用其延时常开触点启动前进或后退即可，完整的梯形图如图4所示。这里需要注意的一点是，由于有原位条件，在按启动按钮之前，小车停在A点，压住A点的行程开关，X11的常开触点是闭合的，那么定时器T2就会启动定时，时间到后小车自动前进，这样肯定是不符合任务要求的，因此编程的时候要实现按了启动按钮之后才能开始计时，需要串联上M1的常开触点，如梯形图第20步所示。

在子任务四的基础上，加上立即停止按钮的作用，即用X2的常闭触点切断所有线圈，就完成了最终的任务。

通过对以上案例的整个实施过程可以看出，教学过程中，老师可以将复杂的任务分解成若干个简单的任务，层层递进，让学生逐渐掌握所有的知识点，帮助学生建立起学习的信心，从而激发学生的学习兴趣，提高教学效果。

3评价方式

由于问题式教学注重学生解决问题的实践过程，评价方式既要包括任务的完成质量，也要将学生在实践过程中的表现包含进来，因此我们对学生的操作过程及作品质量进行考核，重点考核学习态度、职业素养以及任务完成情况，包含教师评价、组内评价及组外评价，使评价结合更公平、更客观。考核评价表如表2所示。

4应用问题式教学法的优势

近幾年，课程团队在《可编程控制技术》中对问题式教学法进行了应用实践，我们发现该教学方法具有以下几点优势：

1）有助于激发学生的学习兴趣。问题式教学法以学生为主体，以问题为导向，将枯燥的理论知识融入到具体的问题中，并逐步升级问题难度，由学生亲自解决问题以完成复杂的任务，该教学法更加符合当前高职学生学习的特点，能够更大程度地激发学生的学习动力，提高学生的学习兴趣。

2）有助于提高学生的综合素质。课程的教学采用小组形式，学生通过查阅资料，并与小组成员沟通交流以共同完成任务，在此过程中，学生的沟通能力、合作能力、职业技能等方面均得到了有效的提高，而这些能力也正是适应当今社会最重要的素质。

3）有助于提高教师素质。问题式教学法对教师提出了更高的要求，教师要思考如何设置问题，才能更好地激发学生的兴趣，让学生既能建立起完成任务的信心，又能体会到完成任务的满足感。另外，教师要对学生完成任务过程中出现的各种问题进行辅导和解答，这需要教师花费大量的时间和精力去研究。

5结束语

问题式教学法采用“先问题、后学习”的教学策略，更加符合当前高职学生学习的特点。首先，问题的设置能够促进学生的思考，激发学生的学习兴趣，加强学生对知识的理解和记忆。其次，通过学生查阅资料，与小组成员之间进行讨论，能够培养学生获取有效信息，沟通交流等方面的综合素质。最后，问题式教学法有助于师生间的互动，增进师生感情，提高教师素质。通过近几年的实践证明，问题式教学法具有传统教学法无可比拟的优点，能够有效地激发学生的学习兴趣，培养学生的综合素质，提升教学效果，促进教与学的共同进步。