郭澤賢

摘 要：技工學(xué)校PLC課程教學(xué)以培養(yǎng)技術(shù)應(yīng)用型人才為主要目標(biāo)，即培養(yǎng)企業(yè)需要的、能適應(yīng)現(xiàn)代社會崗位的、具有較強(qiáng)實(shí)踐能力和應(yīng)用能力的專門人才。該課程教學(xué)內(nèi)容要密切關(guān)注PLC發(fā)展的動向，同時(shí)要圍繞企業(yè)需求，采用一體化教學(xué)模式，不斷創(chuàng)新，來完善PLC課程教學(xué)。筆者根據(jù)幾年來對本課程教學(xué)的實(shí)踐與探索，提出了PLC課程的教學(xué)方法、教學(xué)內(nèi)容及實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)的一些改革見解以供廣大同仁參考。

關(guān)鍵詞：PLC課程 一體化教學(xué) 教學(xué)模式 實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)

可編程控制器（以下簡稱PLC）是在繼電順序控制基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，以微處理器為核心的工業(yè)自動控制裝置。工業(yè)自動化的不斷發(fā)展極大地推動了PLC的發(fā)展，其功能越來越強(qiáng)大，應(yīng)用范圍廣泛，目前正朝著智能化、網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。PLC及其應(yīng)用已成為技工學(xué)校一門重要的專業(yè)課程。筆者根據(jù)多年來企業(yè)PLC設(shè)計(jì)管理及本課程教學(xué)的實(shí)踐與探索，談?wù)剬LC課程教學(xué)的一些見解。

一、PLC教學(xué)方法：實(shí)行一體化教學(xué)模式

PLC原理及其應(yīng)用課程是機(jī)電技術(shù)應(yīng)用專業(yè)一門綜合性很強(qiáng)的重要專業(yè)課程。其應(yīng)用性和實(shí)踐性要求很高，由于新知識不斷增加，教學(xué)課時(shí)相對減少，傳統(tǒng)的教學(xué)方法已難以適應(yīng)新形勢的需要。所以，需要對課程體系和教學(xué)方法進(jìn)行改革，實(shí)行一體化教學(xué)模式，讓理論和實(shí)踐有機(jī)結(jié)合，即“實(shí)踐—理論—再實(shí)踐”的一體化教學(xué)模式，將理論教學(xué)、實(shí)物直觀教學(xué)、多媒體教學(xué)相結(jié)合。

1.傳統(tǒng)教學(xué)法的缺陷

（1）專業(yè)課程設(shè)置整合不同步。PLC原理及其應(yīng)用課程涉及的選修課程主要有數(shù)字邏輯、電子技術(shù)、微機(jī)原理、低壓電器、電氣控制、計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)等，涉及的內(nèi)容還有對機(jī)、電、液壓、氣動、儀器儀表的掌握理解等。但由于各種原因，因?qū)I(yè)不同導(dǎo)致課程開設(shè)時(shí)間先后不同和教學(xué)內(nèi)容取舍不同，不可能在學(xué)習(xí)該課程前開設(shè)上述全部課程，同時(shí)因技工學(xué)校招生原因，學(xué)生的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)較差，學(xué)習(xí)的主動性不高，致使本課程教學(xué)難度較大。進(jìn)入實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)教學(xué)階段后，學(xué)生雖較感興趣，但專業(yè)技術(shù)理論知識已遺忘甚多，往往限于模仿性的操作訓(xùn)練，而無法觸類旁通形成系統(tǒng)技能。

（2）理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)教學(xué)相互脫節(jié)。傳統(tǒng)的教學(xué)法把PLC課程分為理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)教學(xué)兩部分。理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)教學(xué)分離，理論教師和實(shí)習(xí)指導(dǎo)教師各負(fù)其責(zé)，在教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法等方面難以形成有機(jī)結(jié)合。且教學(xué)方法單一，教學(xué)內(nèi)容過于理論化，往往采取“注入式”和“滿堂灌”的教學(xué)方式。實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)教學(xué)往往是“簡單驗(yàn)證式”或“機(jī)械重復(fù)式”，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)時(shí)只需要進(jìn)行程序輸入、線路連接等簡單操作即可順利完成。理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)教學(xué)脫節(jié)，教材之間的內(nèi)在聯(lián)系得不到協(xié)調(diào)，教學(xué)內(nèi)容不能合理統(tǒng)籌。

2.采用一體化教學(xué)的特點(diǎn)

（1）教師一體化。專業(yè)理論課教師與實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)課教師構(gòu)成一體，有利于造就一支既能講授專業(yè)理論，又能指導(dǎo)學(xué)生實(shí)習(xí)的“雙師”型教師隊(duì)伍。

（2）教材一體化。理論課教材與實(shí)習(xí)課教材構(gòu)成一體，打破傳統(tǒng)的學(xué)科體系和教學(xué)模式，更好地將理論教學(xué)與實(shí)習(xí)教學(xué)融為一體。根據(jù)職業(yè)教育培養(yǎng)目標(biāo)來重新整合教學(xué)資源，突出能力本位的特點(diǎn)，從以教材為中心向以教學(xué)大綱和培養(yǎng)目標(biāo)為中心轉(zhuǎn)變。提高學(xué)生的綜合應(yīng)用能力，使學(xué)生能學(xué)以致用。

（3）教室一體化。理論課教室、實(shí)習(xí)車間、實(shí)訓(xùn)基地構(gòu)成一體，從以課堂為中心向以實(shí)驗(yàn)室、實(shí)習(xí)車間、實(shí)訓(xùn)基地為中心轉(zhuǎn)變，體現(xiàn)校企合作的人才培養(yǎng)模式，工學(xué)結(jié)合的辦學(xué)體制。

（4）學(xué)習(xí)主客體一體化。培養(yǎng)學(xué)生對PLC課程的興趣，激發(fā)學(xué)生的熱情，實(shí)現(xiàn)教育客體主體化和學(xué)習(xí)主體客體化，教、學(xué)、做融為一體。

實(shí)行一體化教學(xué)模式能較好地解決理論教學(xué)與實(shí)習(xí)教學(xué)的脫節(jié)問題，減少理論課之間及理論課與實(shí)習(xí)課之間知識的重復(fù)，更好地培養(yǎng)學(xué)生對PLC課程的興趣，激發(fā)學(xué)生的熱情，有助于教學(xué)質(zhì)量的提高和高素質(zhì)人才的培養(yǎng)。

為此，技工學(xué)校的老師要根據(jù)本課程的特點(diǎn)，采取不同的教學(xué)方法，努力做到因材施教，讓學(xué)生參與一些有趣的課題項(xiàng)目，培養(yǎng)學(xué)生對PLC課程的興趣，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，引起學(xué)生的思考，從而提高學(xué)生分析問題和解決問題的能力。例如：根據(jù)PLC多變性的特點(diǎn)，對同一個(gè)課題程序設(shè)計(jì)可采取多種編程方法，使學(xué)生在享受成就感的同時(shí)提高了自信心，拓展了學(xué)生的爆炸式思維。授課教師可同時(shí)承擔(dān)理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)，充分實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)訓(xùn)相結(jié)合。比如：在講授PLC的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)之前，老師帶學(xué)生到實(shí)驗(yàn)室觀看PLC示教板，把這一部分理論知識放到實(shí)驗(yàn)室里進(jìn)行講授，讓學(xué)生了解PLC外圍的輸入/輸出，看看實(shí)際的啟動按鈕、停止按鈕、行程開關(guān)與PLC程序中常開觸點(diǎn)、常閉觸點(diǎn)的使用的關(guān)系，演示操作傳感器、信號發(fā)生器等，讓學(xué)生了解輸入/輸出信號的開關(guān)量、模擬量、數(shù)字量，以及PLC輸入/輸出結(jié)果的LED顯示。通過這種雙邊互動式教學(xué)方法，提高學(xué)生對PLC課程的綜合應(yīng)用能力。

二、PLC教學(xué)內(nèi)容存在的問題

目前技工學(xué)校可編程序控制器實(shí)踐教學(xué)的現(xiàn)狀及主要問題包括：

1.教學(xué)大綱內(nèi)容眾多與課時(shí)有限之間的矛盾，教材不適用

目前的PLC課程主要包括兩方面的內(nèi)容：一是低壓電器控制，二是可編程控制器原理及應(yīng)用，另外還可能涉及組態(tài)軟件設(shè)計(jì)。教學(xué)內(nèi)容較多，且都是實(shí)踐性很強(qiáng)的項(xiàng)目，造成教學(xué)內(nèi)容和課時(shí)之間的矛盾。另外，由于該課程包括兩大部分內(nèi)容，使得教材的選擇變得很難，通常兩方面都涉及的教材對PLC的內(nèi)容講述很少，并且主要集中在編程指令的說明上，缺少案例分析，不易于學(xué)生對課程的理解。

2.PLC教學(xué)基礎(chǔ)比較薄弱

目前，技工學(xué)校大部分學(xué)生學(xué)習(xí)基礎(chǔ)差，學(xué)習(xí)積極性不高，自我約束能力差。PLC及其應(yīng)用涉及的課程有電子技術(shù)、電力拖動與自動控制原理、微機(jī)原理等，這些課程具有內(nèi)容多、范圍廣、難度大的特點(diǎn)，從而增加了本課程的教學(xué)難度。

3.三大缺陷endprint

即教學(xué)試驗(yàn)資源有限、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)計(jì)不合理、試驗(yàn)中重復(fù)性編程練習(xí)較多。

PLC 課程是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的專業(yè)課程，但在實(shí)驗(yàn)室做該課程的實(shí)驗(yàn)又有其局限性。一般的 PLC 實(shí)驗(yàn)臺，配備的是一臺 PLC 基本單元，若干實(shí)驗(yàn)掛件，要實(shí)現(xiàn)的控制不但受掛件的限制，還受基本單元的功能的限制。有些實(shí)驗(yàn)雖然控制對象不同，但程序設(shè)計(jì)思路一致，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中做的工作是對相同指令的重復(fù)性編程練習(xí)。

4.四大問題

即偏重編程練習(xí)，對實(shí)際項(xiàng)目缺乏整體認(rèn)識，綜合實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目單一，與實(shí)際工作現(xiàn)場出入太大。

PLC教學(xué)內(nèi)容中，學(xué)生主要學(xué)習(xí)的是PLC的軟件編程，對于其在工業(yè)控制中的地位、作用和用法仍然缺乏整體認(rèn)識。

針對此情況，有些純理論的教學(xué)內(nèi)容可適當(dāng)?shù)?。例如：講PLC工作原理時(shí)，對CPU、存儲器、編程器的原理可淡化處理。這些較難，學(xué)生不易掌握，只要求了解PLC工作過程的示意圖就可以了，同時(shí)可淡化PLC的系統(tǒng)軟件編程和PLC通信原理和方法。要求學(xué)生重點(diǎn)掌握： 基本邏輯指令及應(yīng)用、軟元件、編程軟件的使用和編程方法、步進(jìn)順控指令及應(yīng)用、典型單元程序及應(yīng)用、常用功能指令及應(yīng)用、綜合應(yīng)用案例實(shí)訓(xùn)等。綜合應(yīng)用要強(qiáng)調(diào)技巧，減少語句指令，同時(shí)可減少輸入/輸出點(diǎn)數(shù)，提高PLC的利用率。授課老師不一定強(qiáng)調(diào)學(xué)生掌握將電氣控制原理圖轉(zhuǎn)化為PLC梯形圖的程序設(shè)計(jì)方法，這可能會阻礙學(xué)生的發(fā)散性思路，影響將來PLC程序設(shè)計(jì)員的創(chuàng)新思維。在PLC應(yīng)用課程教學(xué)中，可通過典型案例，如十字路口交通信號燈、小車往返送料、機(jī)械手、電梯等，進(jìn)行安裝、接線、編程和仿真調(diào)試，提高學(xué)生運(yùn)用基本知識分析和解決實(shí)際問題的能力。

三、PLC課程的實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)

1.完善PLC實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)的硬件和軟件

首先技工學(xué)?？筛鶕?jù)實(shí)際情況改善現(xiàn)有的教學(xué)條件，增加硬件和軟件資源投入。在合理設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上針對性地購置相應(yīng)的硬件軟件及外圍元件，然后靈活地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)擴(kuò)充，購買少量的擴(kuò)展模塊，做到硬件和軟件的即時(shí)更新，以擴(kuò)充實(shí)驗(yàn)的深度和廣度。

2.編寫實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)書

技工學(xué)校實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)書應(yīng)根據(jù)企業(yè)對PLC技術(shù)人才的需求進(jìn)行編寫，應(yīng)結(jié)合學(xué)校實(shí)際設(shè)備情況，針對技工學(xué)校本課程的教學(xué)特點(diǎn)和教學(xué)目標(biāo)，以及技校類學(xué)生的特點(diǎn)。指導(dǎo)書要因材施教，按學(xué)生學(xué)習(xí)能力分組，確定每組不同的實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)目標(biāo)，同時(shí)指導(dǎo)書要引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)過實(shí)驗(yàn)理解理論與實(shí)踐之間的關(guān)系。

3.實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)內(nèi)容采用課題式單元教學(xué)

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容應(yīng)尊重由淺入深、由簡單到復(fù)雜的原則，可采用課題式單元教學(xué)，可分為PLC原理基本邏輯指令、時(shí)序控制、計(jì)數(shù)控制、位置控制和特殊功能綜合運(yùn)用。對于大型的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，如電梯、機(jī)械手等，將全班同學(xué)分成不同的小組，由教師明確各小組在實(shí)訓(xùn)中的任務(wù)和目標(biāo)，采取分工合作的教學(xué)形式。實(shí)習(xí)教師可在電路或程序中設(shè)入一些故障現(xiàn)象，讓學(xué)生根據(jù)故障現(xiàn)象，進(jìn)行原因分析，并采取最佳的對策方法。學(xué)生自行分析問題并解決問題，不但提高了學(xué)習(xí)PLC知識的興趣，而且提高了學(xué)生分析問題和解決問題的能力。

實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)內(nèi)容要求學(xué)生會安裝接線與調(diào)試，能寫出輸入/輸出（I/O）分配表，能畫出PLC的接線圖和梯形圖，以及梯形圖的語句指令表。

4.逐步培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問題的能力

為使學(xué)生的PLC課堂知識真正與實(shí)際相結(jié)合，為從事PLC專業(yè)型工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，PLC實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)還要讓學(xué)生掌握了解以下內(nèi)容：

（1）PLC的日常維護(hù)和定期保養(yǎng)。

（2） PLC控制系統(tǒng)的抗干擾措施。

第一，PLC的供電線路要與其他大功率用電設(shè)備或會產(chǎn)生強(qiáng)干擾的設(shè)備（如中頻爐等）分開。一般采用隔離變壓器隔離，它可以減小外界設(shè)備對PLC的影響。

第二，PLC的交流電源線應(yīng)單獨(dú)從機(jī)頂盒進(jìn)入控制柜中，不能與其他的直流信號線、模擬信號線捆在一起，以減小對其他信號的影響。PLC最好接專用的地線，禁止與其他設(shè)備串聯(lián)接地，更不能通過水管、避雷線接地。

第三，當(dāng)輸入端有感性元件時(shí)，為防止感應(yīng)電勢，應(yīng)在輸入端并接RC吸收電路（AC信號）或并接續(xù)流二極管（DC信號）。當(dāng)輸出端接有感性元件時(shí)，為防止產(chǎn)生突變電流或反向感應(yīng)電勢，在負(fù)載的兩端，并接RC吸收電路（AC負(fù)載）或續(xù)流二極管（DC負(fù)載）。根據(jù)實(shí)際情況和現(xiàn)場調(diào)試，這些元件有時(shí)可LAYOUT 成PCB板連接，方便安裝和接線，便于維修。

（3）輸出電路要求學(xué)生掌握了解根據(jù)輸出的點(diǎn)數(shù)、控制的對象以及設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行情況，選擇合適的電源，并留有余量，方便設(shè)備維修與改造。技工學(xué)校的實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)的輸出電路大多是采用模擬仿真，與企業(yè)的實(shí)際輸出有所不同，如：控制輸出的直流電磁閥，要求學(xué)生根據(jù)輸出的點(diǎn)數(shù)和設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行情況，選取合適的直流穩(wěn)壓電源的容量及保險(xiǎn)大小。

（4）開關(guān)量輸出的PLC與儀器儀表（溫度、壓力、流量等）的二次回路的開關(guān)量輸出連接應(yīng)注意的問題。

（5）模擬量的PLC，學(xué)生要增加傳感器與檢測技術(shù)方面的知識，重點(diǎn)是溫度、濕度、壓力、流量、光耦、速度方面的知識。

（6）PLC與EPROM的燒寫，密碼及其保護(hù)。

（7）不同類型的PLC品牌，如三菱、松下、歐姆龍、西門子、施耐德等，雖然設(shè)備品牌不同，但基本的工作原理相同，只是指令相異，一些具體的細(xì)節(jié)功能不同。通過學(xué)習(xí)比較，了解不同類型PLC的共性和不同之處，這樣，學(xué)生就不會在具體的生產(chǎn)實(shí)踐中遇到不同品牌類型的PLC設(shè)備時(shí)，感到束手無策。

四、小結(jié)

教學(xué)實(shí)踐證明，通過以上幾個(gè)方面的教學(xué)改革，可以提高技工學(xué)校學(xué)生的PLC應(yīng)用能力，以適應(yīng)上崗需求。PLC應(yīng)用課程，最重要的特點(diǎn)是綜合應(yīng)用性，因?yàn)橐粋€(gè)實(shí)用的工業(yè)自動化控制系統(tǒng)往往是很復(fù)雜的，其中可能包括機(jī)、電、液、氣等內(nèi)容，而且還會因行業(yè)不同控制要求也有所不同。故在本課程的實(shí)踐教學(xué)中，應(yīng)把機(jī)械、電工、電子、液壓、氣動和計(jì)算機(jī)等知識與PLC技術(shù)有機(jī)地聯(lián)系起來，培養(yǎng)學(xué)生分析和改進(jìn)問題的綜合職業(yè)能力，真正實(shí)現(xiàn)學(xué)生畢業(yè)后在PLC技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域“零距離上崗”的教學(xué)目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)：

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[2]閆麗華.PLC教學(xué)存在的問題和解決對策[J].職教論壇，2004（17）.

（作者單位：湖南兵器工業(yè)高級技工學(xué)校）endprint