“PLC控制技术”课程融合“教学做”的教学探索

曾新然

（广东松山职业技术学院 电气工程学院，广东 韶关 512126）

PLC（Programmable Logic Controller）即可编程逻辑控制器，是集成了微电子技术，计算机技术和自动控制技术等新技术的新型工业控制装置.具有抗干扰能力强、稳定性高、应用领域广、设备体积小、便于组装等优点，在现代工业中的地位十分重要［1］.

PLC控制技术的发展以及在工业自动化生产方面的应用范围不断扩大，涉及逻辑和位置控制、过程控制、数据处理、通信联网以及计算机集成制造系统等领域，是现代工业企业实现机电设备自动化控制的支撑技术之一［2］，也是高职院校机电类专业学生必须掌握的一种核心专业技能［3］.“PLC控制技术”课程主要学习内容包括系统结构、编程语言、编程方法以及在工业控制应用中的系统设计、软件设计和调试技术等.学生对该课程理论知识的掌握和灵活运用，将直接影响其核心技能水平能否达到现代工业企业相应工作岗位的要求.本文总结目前“PLC控制技术”课程教学中的问题，提出融合“教学做”理实一体化的教学模式，以提高该课程的教学质量.

1 “PLC控制技术”教学中存在的问题

现代职业教育视阈下的高等职业教育，主要培养具有创新能力的高素质技术技能型人才.因此，人才培养过程与普通教育不同，既要符合认知学习的规律又要满足职业能力逐步提升的成长规律，在这个过程中应始终关注如何促进学生思维的发展，认知学习与职业能力的培养，实现知识、能力和素质的高度统一.目前一些高职院校在人才培养过程中倾向于理论教学为主，实训教学为辅，仍沿用传统的课堂教学模式，按部就班孤立的进行理论教学（专业基础课、专业课）加技能训练，这样无形中将理论教学与实践教学，专业知识与技能培养割裂开来，其结果是学生理论知识学不透，技能水平提不高，难以实现高技能人才培养的目标.

在以往的“PLC控制技术”课程教学过程当中，理论教学与实践教学分开进行，例如在基础教学阶段中介绍常开常闭触点时，学生往往难以建立起开、闭触点的概念，难以理解具体的编程语言，在介绍具体的编程要求时，如基础的红绿交通灯控制，单纯的文字描述过于冗长且复杂，对于刚刚接触PLC编程的学生很难理解编程运行状况，更无法将其与具体的编程内容联系起来.因此，孤立的理论教学部分所讲述的编程基础知识和方法，学生在课堂上难以理解和应用.

同样，实训教学主要以各种实例编程为主，让学生根据实训项目的要求进行编程，接线以及调试，需综合运用所学的PLC相关理论知识.由于前期理论教学与后续实践教学没有进行融合而是相互独立，学生只知其然而不知其所以然的被动做实训项目相关的内容，无法完整地对整个课程体系进行有效的学习.

2 构建理实一体化教学模式

我国著名教育思想家陶行知先生早已提出了“教学做”合一的教学理论［4］，将这一理论运用到现代职业教育当中，在高职院校实施基于工作过程系统化课程及体系教学活动中［5］，可将“教学做”合一的教育思想拓展理解为高等职业教育3大要素“教学做”相互融合，实现“教学做”合一的教育思想理念.在高等职业教育中“教”与“学”最终的目的是为了学生的“做”，“做”是体现高技能人才的关键因素，“教”与“学”均围绕“做”展开一系列的教学活动，才能更好的体现高等职业教育人才培养过程的核心教学思想.

将理论知识和实训项目内容有效的融合，理论教学以必须、够用为度［6］，以满足高技能人才培养所需的理论基础为原则，在理论教学中贯穿实践内容，在实践教学中进行理论讲解，通过实践加深对理论知识的理解和掌握，再用理论指导实践促进技能水平、综合能力的提升，两者相互循环促进，实现知识对技能的转化，技能对知识的运用，不断提高学生的理解能力、学习兴趣，提升学生的逻辑思维、应用和创新能力.

理实一体化教学模式将“教学做”有效地融入到理论和实践教学当中，在“教”中“做”，“做”中“学”，“做”中“教”［7］这一过程中，学生可以现学现用并且通过实验实训观察理解编程语言的逻辑关系，进一步加深对课程知识的理解和运用.编程运行正确与否，即时体验真伪对错，出现问题用“做”中“教”的方式及时纠正，弥补理论知识方面的欠缺.

在这一教学过程中，教师与学生形成了交流互动的良好学习氛围，提高了学生的学习热情，学生会主动提出一些积极的拓展性想法，如，若控制要求改变，程序如何调整变化等等.不但提高了学生对课程学习的兴趣，同时激发了学生的求知欲和探索精神，还培养了学生的创造性思维.这种教学模式深受学生的欢迎，到课率和学习效果均有较大的提升.

3 理实一体化教学模式的运用

3.1 课程内容介绍及要求

“PLC控制技术”课程主要以西门子公司旗下S7-200系列为例，学生需掌握基本工作原理和基本指令的使用以及PLC系列设备的编程思维和方法，能绘制并正确完成PLC的I/O接线，能根据控制要求设计控制程序，进行实物系统的现场调试，最终达到控制要求，实现用PLC完成逻辑控制任务.

课程中根据现场不同的控制工作要求如何编程是课程的重点，建立和培养好学生编程逻辑思维，即使型号不同，编程语言有些差别，但是逻辑关系和基础知识是相通的，学生可融会贯通，在今后的工作岗位中，对于不同型号的PLC设备编程也能较快掌握和灵活运用，同时对其他编程类课程也有触类旁通的效果.针对理实一体化教学的特点，笔者将原有的PLC理论部分的教学大纲重新规划，将实训课程与理论课程合理交叉融合，针对不同部分的理论教学，安排相应的实训任务.

3.2 课程教学任务安排

“PLC控制技术”课程总学时数为78学时.运用理实一体化教学模式，对课程教学进行分阶段目标设计［8］，共设计了8个学习情境，从易到难，简单到复杂，循序渐进安排学习情境，逐步培养学生建立起理论知识结构、应用技能、分析问题和解决问题的能力.部分学习情境的知识目标和技能目标见表1.

“PLC控制技术”课程经过学习情境1~7的理实一体化课程教学，学生已经基本掌握了PLC相关理论知识和相应的技能，如何学以致用，深化理解能力，进一步提升专业能力和技能水平，本文选择学习情境8为范例，进一步阐述“理实一体化”教学模式的运用.

（1）学习情境8：工件自动分拣系统

工件自动分拣系统功能及要求：在上料、传送、放料3个子系统基础上构建工件自动分拣系统，通过该系统可自动分拣不同物品并将其放置在指定位置上.完成该系统的知识目标、技能目标，详见表1.学习情境8的实施，学生已进入了独立实训项目的训练阶段.

表1 各学习情境知识技能目标一览表（部分）

（2）以任务驱动完成实训项目

学习情境8以任务书的形式［9］下发给学生进行独立实训项目的训练.工件自动分拣系统任务书主要内容：系统的基本功能及要求，所要达到的知识目标和技能目标，学生需完成方案设计等6项具体工作任务，详见表2.学生拿到任务书后，先了解项目的任务描述，明确任务要求，教师提出引导性意见，例如在方案设计时在满足系统基本功能要求的基础上，鼓励学生有创新或特殊设计，并提出需思考的问题以及完成任务要进行哪些知识准备，如何查阅参考资料等等.以任务为主线，通过任务驱动来引导学生自主学习，并根据学生前期的学习情况，以优带差，3~4人组成一个项目小组，确保每名同学都够积极参与.

表2 项目考核内容及考核标准

实训准备阶段期间，教师引导学生积极探索，以小组为单位通过网络、书籍等方式自行查找、收集相关资料，对自动分拣系统的结构、原理、工作流程以及工作现场状况进行综合分析研究，并利用学校实验实训室现有设备，在3大模块子系统（上料，传送，放料）基础上制定和优化方案.每个小组要完成工件自动分拣系统所需的其他模块设计、接线、调试和实际运行等任务.系统完成度越高，错误率越低，分拣系统的准确度及效率越高，系统才具有工业应用价值.

3.3 “教学做”合一的要素组合

在以任务为主线的教学过程中，鼓励学生积极参与教学活动，引导学生将被动学习转变为主动求索，主动进步，完成实训任务.在理实一体化教学过程中，“教学做”3要素的融合有6种组态原型［10］：“教中学”“教中做”“学中教”“学中做”“做中教”“做中学”.根据实际教学目标和学习情境8的项目任务特点，笔者侧重于“做中学”“做中教”这种要素融合，强调学生在“做”的过程中，融入“教”与“学”的要素.根据学生“做”的状况，发现问题开展有针对性的“教”与“学”活动来解决问题，形成“做”中有“教”有“学”这样一种高等职业教育氛围，并通过“做”反馈“教与学”存在的问题从而进行及时调整，进一步提升“做”的能力.避免了理论教学和实训孤立分开的弊端，提高学生的学习兴趣、认知能力和技能水平，这样更有助于激发学生的创造性思维.

3.4 充分调动学生自主学习的积极性

理实一体化教学模式的任务驱动教学，激发了学生学习的主动性、积极性，学习的热情被充分被调动起来.学生思维活跃，许多学生在制定方案中提出了富有创造性的想法：在原来的系统基础上加入报警系统，例如在上料仓空仓时进行提示；根据料盘中的物料达到上限时，设置对应的指示灯进行提醒；报警系统作用时停止循环分拣，直至问题解决，按下对应按钮解除报警状态后才可重新开始分拣工作等等.有的学生还加入人机界面控制，分拣系统不仅可以通过外部按键控制，还可以通过触摸屏进行操作；在触摸屏界面中添加料盘及指示灯画面，通过画面可以实时观察当前分拣工作的进程，例如料盘当前放置的物料个数以及位置等等.

好的方案是成功的开始，每组确定好方案后，学生先“做”，根据方案设计，编程、选择器件和外部接线，最后进行下载调试.对学生编程当中出现的问题，教师在现场及时通过“做中教”“做中学”相融合的方式进行解决.

3.5 在“做”的过程中常出现的问题

在项目完成过程中，一些学生对PLC指令理解不透，在设计程序或调试控制程序时容易出现偏差，使得系统达不到运行要求，主要表现在：将金属与塑料的物料混杂在一起，无法通过程序控制将两种物料区分；机械手还未将物料放置到料盘的指定位置，料盘却自行转动回到原点位置等等.

针对学生在“做”的过程中出现的这些问题，教师需对相关指令深入讲解，帮助学生分析程序上的漏洞，通过对工作原理的详细解释引导学生自己不断完善程序.教师在“做中教”，学生在“做中学”“教学做”相互交替融合，形成了教师与学生互动的良好局面.加深了学生对基础知识的理解和运用，培养了学生的分析问题、解决问题的能力，提高了核心技能水平，更重要的是学生学习的主动性、积极性和求知欲有了很大的提升.

3.6 效果及项目考评

学生小组独立完成编程、接线、调试和系统运行后，进行展示解说［11］，就系统性能能否满足所制定的方案要求、有无特殊或创新点、能否达到所设定的预期目标值等方面进行说明，并对该组完成任务情况，按照任务书中制定的项目考核内容及考核标准进行考核.

学生先根据项目考核内容及标准进行自评，让学生转换角色，对系统设计，项目实施以及存在的问题进行自查、反思，对任务完成情况自评成绩，小组内成员之间互评，在此基础上教师给出评价意见和分数.学生自评分、小组成员之间互评分以及教师评分，3组评分以20%，30%，50%的比例合计为每位学生在该实训项目的总分，见表2.

在该项目的实施过程中学生全程参与方案设计、程序编制、外部接线、调试运行和评价，实现了理论和实训教学内容相通互融，相互印证的良好教学效果，进一步提升了学生编程能力，应用能力和解决实际问题的能力.一方面具体的任务项目有利于激发学生的学习动力和兴趣，另一方面直观的系统运行结果让学生更加了解各逻辑指令在编程当中的运用，系统运行成功增强了学生的荣誉感和成就感，在今后的工作中更加自信.

4 结语

“PLC控制技术”课程作为机电类相关专业的重点课程，因其系统性、实践性强，需要学生有较好的逻辑思考和理解能力.因此，孤立的理论教学和实践教学会使理论和实践脱节，与实际应用脱节，学生很难系统的掌握课程知识，应用能力和技能水平也难以提高.采用理实一体化教学模式，将“教学做”有效的进行融合，把理论学习与实际操作紧密结合，发挥理论与实践教学相互促进的积极作用.在3要素当中，“教”与“学”是围绕学生会“做”开展教学工作，在“做”的过程中出现问题，再通过“教”和“学”解决，使得学生“做”的更好，从而提升知识、技能水平.在实施理实一体化教学模式教学过程中，调动了学生学习的热情，提高了学习的兴趣，增强了对理论知识的理解和应用能力，进一步提升了学生的实践能力、综合素养和技能水平，收到了良好的教学效果，得到了学生们的好评.