馬 寶 秋

(石家莊職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機(jī)電工程系，河北 石家莊　050081)

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“可編程控制技術(shù)”課程教學(xué)中存在的問題及對(duì)策
——以石家莊職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電一體化技術(shù)專業(yè)為例

馬 寶 秋

(石家莊職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機(jī)電工程系，河北 石家莊050081)

機(jī)電一體化技術(shù)專業(yè)“可編程控制技術(shù)”課程教學(xué)中存在教學(xué)重點(diǎn)與工業(yè)實(shí)際不吻合，教學(xué)實(shí)訓(xùn)設(shè)備不能滿足要求，教學(xué)缺乏編程算法方面的內(nèi)容等問題.要解決這些問題，需要在課程改革中充分利用機(jī)電一體化實(shí)訓(xùn)基地的相關(guān)實(shí)訓(xùn)室，合理分配各部分內(nèi)容的學(xué)時(shí)，提高教師的實(shí)踐素質(zhì).

開放式教學(xué)；可編程控制技術(shù)；實(shí)訓(xùn)基地

可編程序控制器(Programmable Logic Controller，簡(jiǎn)稱PLC)已廣泛應(yīng)用于各種生產(chǎn)機(jī)械和生產(chǎn)過程中.PLC在實(shí)踐中的重要作用決定了“可編程控制技術(shù)”課程的核心地位.“可編程控制技術(shù)”是機(jī)電一體化專業(yè)的核心課程.能夠合理地使用PLC并為PLC編寫合適的應(yīng)用程序，是合格的PLC工程技術(shù)人員應(yīng)具備的基本能力.“可編程控制技術(shù)”課程的基本目標(biāo)即是培養(yǎng)學(xué)生這方面的能力[1].但在本課程的教學(xué)中仍存在一些問題，因此本文以石家莊職業(yè)技術(shù)學(xué)院(以下簡(jiǎn)稱學(xué)院)機(jī)電一體化技術(shù)專業(yè)為例，對(duì)相關(guān)問題進(jìn)行分析并提出可行的教改建議，以培養(yǎng)合格的PLC工程技術(shù)人才.

1　“可編程控制技術(shù)”課程教學(xué)過程中存在的問題

(1)教學(xué)重點(diǎn)與工業(yè)實(shí)際不吻合

“可編程控制技術(shù)”課程的教學(xué)內(nèi)容往往限于一些簡(jiǎn)單的邏輯量的控制層面上，教學(xué)內(nèi)容滯后于工業(yè)控制實(shí)際.例如，產(chǎn)生高速脈沖信號(hào)、接收高速脈沖信號(hào)、模擬量控制、通信等內(nèi)容在PLC工業(yè)控制應(yīng)用中占很大的比例，能夠合理地使用這些功能是衡量一線工程技術(shù)人員解決問題能力的一個(gè)重要標(biāo)準(zhǔn)，但這部分內(nèi)容卻不是該課程教學(xué)的重點(diǎn).相對(duì)于基本知識(shí)，該部分較復(fù)雜和難理解，屬于“高級(jí)功能”方面的知識(shí).企業(yè)往往希望學(xué)生在入職后能很快地進(jìn)行相應(yīng)的工作，如果學(xué)生在學(xué)校不能掌握這些在實(shí)踐應(yīng)用中急需的內(nèi)容，那么學(xué)生入職后，在沒有指導(dǎo)、沒有實(shí)訓(xùn)設(shè)備的情況下自學(xué)并掌握這些內(nèi)容將會(huì)更加困難.

雖然在實(shí)際的課程教學(xué)中受學(xué)時(shí)、設(shè)備、人才等很多因素的制約，這方面一些復(fù)雜的內(nèi)容不能很好地展開，但是教學(xué)的趨勢(shì)應(yīng)該與企業(yè)需求的趨勢(shì)相一致.企業(yè)需要學(xué)生掌握這部分內(nèi)容，那就應(yīng)該發(fā)揮學(xué)校的能動(dòng)性作用，使學(xué)生掌握這些必要的“高級(jí)功能”知識(shí).

(2)教學(xué)實(shí)訓(xùn)設(shè)備不能滿足要求

首先，實(shí)訓(xùn)室較少，實(shí)訓(xùn)設(shè)備的數(shù)量也不很滿足要求.目前，大部分的“可編程控制技術(shù)”課程教師都意識(shí)到了教學(xué)方法的重要性，經(jīng)過幾年的教學(xué)改革，大家公認(rèn)任務(wù)式的、“教學(xué)做一體化”的方法教學(xué)效果較好，因此大部分專業(yè)課的教師都愿意將在普通多媒體教室的教學(xué)過程逐步改革為任務(wù)式的、在實(shí)訓(xùn)室開展的“教學(xué)做一體化”教學(xué)，這就導(dǎo)致學(xué)院的PLC實(shí)訓(xùn)室即使全天排滿課，也不能滿足相關(guān)課程的使用要求.一些課程不得不繼續(xù)沿用傳統(tǒng)的模式進(jìn)行教學(xué).

其次，實(shí)訓(xùn)設(shè)備與“高級(jí)功能”部分的教學(xué)內(nèi)容不匹配.如果要學(xué)習(xí)“高級(jí)功能”部分的教學(xué)內(nèi)容，還應(yīng)該有與之配套的實(shí)訓(xùn)設(shè)備.由于PLC實(shí)訓(xùn)室建設(shè)時(shí)并沒有考慮到這些內(nèi)容，因此相應(yīng)的教學(xué)實(shí)訓(xùn)設(shè)備及實(shí)訓(xùn)模塊短缺，教師要講授該部分的內(nèi)容只能通過理論課的形式.為增加學(xué)生興趣，教師只能在教學(xué)方法和手段上做文章.

(3)教學(xué)缺乏編程算法方面的內(nèi)容

實(shí)際上，除硬件部分的設(shè)計(jì)外，在工業(yè)中應(yīng)用PLC時(shí)的主要工作是對(duì)其進(jìn)行邏輯編程.在編程中，算法是非常重要的，好的算法不僅使系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，提高效率，而且可以降低系統(tǒng)整體的建設(shè)和維護(hù)成本.因此，在實(shí)際工作中，對(duì)工程師編程能力的評(píng)價(jià)就是要看其能否靈活運(yùn)用“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)+算法”進(jìn)行編程.但在教學(xué)中，往往側(cè)重于對(duì)PLC指令的學(xué)習(xí)，除了PLC中比較常用的順序控制的編程方法外，對(duì)其他的編程算法基本沒有涉及.如何根據(jù)設(shè)計(jì)要求編程，特定情況下處理的程序如何編寫，使用什么樣的算法等內(nèi)容在教學(xué)中也都沒有涉及.而在工業(yè)控制中，數(shù)據(jù)處理、抗干擾功能的實(shí)現(xiàn)等都需要相應(yīng)的算法.例如，在實(shí)踐應(yīng)用中，數(shù)據(jù)處理的過程是不可或缺的環(huán)節(jié)，也是應(yīng)用算法最普遍但難度相對(duì)較低之處.因?yàn)椴杉降暮芏鄶?shù)據(jù)并不能直接使用，必須對(duì)其進(jìn)行一定的處理，如對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行排序、查表、求方差、傅里葉變換、求最大(小)值等.學(xué)生明白數(shù)學(xué)原理并不代表能夠?qū)⑵滢D(zhuǎn)換為用PLC語言編寫的程序，并使PLC計(jì)算出正確的結(jié)果.

實(shí)際上，能夠應(yīng)用一定的算法編寫出優(yōu)秀的程序需要扎實(shí)的基本功和編程經(jīng)驗(yàn).如果希望學(xué)生能夠在專業(yè)上立足，教學(xué)中就必須融入編程算法的內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生使用算法的意識(shí)，使學(xué)生在潛移默化中理解算法的重要性，并逐步學(xué)會(huì)使用一些基本的算法.

要培養(yǎng)學(xué)生的編程能力，需要通過教授編程方法和某些常用關(guān)鍵點(diǎn)算法來實(shí)現(xiàn).編程方法可通過一定數(shù)量的練習(xí)逐步使學(xué)生理解并掌握.對(duì)于關(guān)鍵點(diǎn)的算法，可要求學(xué)生先記住在哪里用，如何用，并加以適當(dāng)練習(xí)，在以后的實(shí)踐中慢慢理解.

2　“可編程控制技術(shù)”課程教學(xué)改進(jìn)意見

(1)合理分配各部分內(nèi)容的學(xué)時(shí)

目前，在“可編程控制技術(shù)”課程總學(xué)時(shí)不可能繼續(xù)增加的情況下，必須合理分配各部分內(nèi)容的學(xué)時(shí)，增加工業(yè)實(shí)踐中應(yīng)用廣泛的“高級(jí)功能”部分內(nèi)容的教學(xué)學(xué)時(shí).因?yàn)榛镜倪壿嬁刂浦噶?、定時(shí)器等內(nèi)容既使自學(xué)也不會(huì)花費(fèi)太長(zhǎng)的時(shí)間，因此，可適當(dāng)壓縮該部分內(nèi)容的學(xué)時(shí).當(dāng)然，壓縮學(xué)時(shí)并不意味著對(duì)基礎(chǔ)內(nèi)容的放松，針對(duì)目前學(xué)生的情況，可采用仿真、微視頻等多種教學(xué)手段，使學(xué)生充分利用課余時(shí)間進(jìn)行學(xué)習(xí)，以加快學(xué)習(xí)進(jìn)度，保證教學(xué)效果.

(2)增加仿真學(xué)習(xí)手段，充分利用自動(dòng)化生產(chǎn)線綜合實(shí)訓(xùn)室

“可編程控制技術(shù)”是一門實(shí)踐要求較高的課程.在目前場(chǎng)地、設(shè)備等實(shí)訓(xùn)資源短缺的情況下，必須考慮合理地使用學(xué)院的各種資源.針對(duì)課程實(shí)訓(xùn)室及實(shí)訓(xùn)設(shè)備使用緊張的問題，可采取以退為進(jìn)的方法，增加仿真的教學(xué)環(huán)節(jié)，將PLC仿真融于日常的教學(xué)中.目前，“可編程控制技術(shù)”課程教學(xué)地點(diǎn)設(shè)在機(jī)電一體化實(shí)訓(xùn)基地的“智能控制綜合實(shí)訓(xùn)室”，可充分利用該實(shí)訓(xùn)室的計(jì)算機(jī)資源進(jìn)行仿真教學(xué).如，可將PLC比較指令的教學(xué)過程分三個(gè)階段進(jìn)行，見圖1.

圖1　PLC指令教學(xué)過程的三個(gè)階段

第一階段要求學(xué)生跟隨教師編寫一個(gè)簡(jiǎn)單的延時(shí)啟動(dòng)多臺(tái)電機(jī)的程序，并進(jìn)行仿真.在這個(gè)階段，教師要采用靈活的策略講解在程序中出現(xiàn)的數(shù)據(jù)比較指令，并給出這些指令的格式；同時(shí)要求學(xué)生修改程序中的參數(shù)，并觀察得到的不同結(jié)果.第二階段進(jìn)行指令的進(jìn)一步學(xué)習(xí)，要求學(xué)生以小組的形式討論如何實(shí)現(xiàn)自動(dòng)的交通燈程序，教師要引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)比較指令編程的思想；學(xué)生可以進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，也可以在生產(chǎn)線實(shí)訓(xùn)設(shè)備上實(shí)踐.第三階段進(jìn)行知識(shí)鞏固，要求學(xué)生在PLC實(shí)訓(xùn)室的交通燈模塊中，實(shí)現(xiàn)不同時(shí)間間隔的仿真交通燈任務(wù).整個(gè)過程中教師要對(duì)學(xué)生指導(dǎo)、點(diǎn)撥、講解.學(xué)生在合作探究中掌握PLC的比較編程指令.使用仿真的方法可加快學(xué)生對(duì)基本指令的學(xué)習(xí)速度，可用富余的學(xué)時(shí)進(jìn)行“高級(jí)功能”知識(shí)的教學(xué).

學(xué)院機(jī)電一體化實(shí)訓(xùn)基地自動(dòng)化生產(chǎn)線綜合實(shí)訓(xùn)室緊鄰“智能控制綜合實(shí)訓(xùn)室”，且有使用的時(shí)間，是一個(gè)可以充分利用的教學(xué)資源.這就可以讓學(xué)生利用自動(dòng)化生產(chǎn)線實(shí)訓(xùn)設(shè)備上的PLC進(jìn)行相應(yīng)知識(shí)點(diǎn)的練習(xí).例如，可以將自動(dòng)化生產(chǎn)線上最簡(jiǎn)單的供料站向?qū)W生開放，在教學(xué)的第一階段或第二階段，讓學(xué)生編寫簡(jiǎn)單的程序，驗(yàn)證所學(xué)指令的功能.最重要的是要在自動(dòng)化生產(chǎn)線上進(jìn)行PLC實(shí)訓(xùn)室所不具備的高速脈沖輸出、高速信號(hào)輸入等“高級(jí)功能”的學(xué)習(xí).自動(dòng)化生產(chǎn)線設(shè)備共有8套，可使教學(xué)分組與其一致，以小組的方式進(jìn)行練習(xí).

(3)進(jìn)一步提高教師的實(shí)踐素質(zhì)

大部分教師在PLC的一些算法、編程思想乃至部分復(fù)雜功能的運(yùn)用等方面并沒有太多的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，往往局限于課本上既有的知識(shí).對(duì)于學(xué)生未來可能要面臨的技術(shù)問題，如果教師一無所知，則無法給學(xué)生正確的指導(dǎo).教師可以通過實(shí)踐，掌握工業(yè)控制中PLC應(yīng)用的資料，為課堂教學(xué)提供方便.教師進(jìn)行一線的實(shí)踐鍛煉并增加實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)是非常必要的.教師可以通過網(wǎng)絡(luò)及時(shí)獲取PLC的相關(guān)信息，不斷提高自身的業(yè)務(wù)素質(zhì)，拓寬知識(shí)面，使課堂內(nèi)容更加豐富多彩，激發(fā)學(xué)生對(duì)PLC控制系統(tǒng)的學(xué)習(xí)興趣.教師通過實(shí)踐更能意識(shí)到探究性教學(xué)方法的重要性，應(yīng)自覺地踐行以學(xué)生為主體、以教師為主導(dǎo)的教育教學(xué)改革理念，注重“主導(dǎo)—主體相結(jié)合”[2]，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維能力,不片面強(qiáng)調(diào)“以教師為中心”或“以學(xué)生為中心”，而是既要充分發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用，又突出學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的主體地位.

學(xué)生通過課堂上教師教學(xué)案例的引導(dǎo)，能從學(xué)習(xí)教材內(nèi)容轉(zhuǎn)到教師提供的相關(guān)參考資料上，通過研究相關(guān)資料能更好地理解教材內(nèi)容，逐漸養(yǎng)成自覺查找、分析、整理和理解資料的意識(shí)，不斷增強(qiáng)分析和解決實(shí)際問題的能力，提高專業(yè)綜合素質(zhì).

(4)使學(xué)生掌握切實(shí)有效的學(xué)習(xí)方法

當(dāng)前，學(xué)生由于沒有養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣，學(xué)習(xí)PLC一段時(shí)間后，仍然只停留在PLC的書本知識(shí)上，對(duì)大多數(shù)的PLC指令一知半解，或根本不知道PLC指令的實(shí)際應(yīng)用.這就需要教師對(duì)學(xué)生不斷地進(jìn)行任務(wù)練習(xí)，通過最基本的方法讓學(xué)生掌握相關(guān)知識(shí).同時(shí)要求學(xué)生在網(wǎng)上尋找關(guān)于PLC的慕課、視頻等內(nèi)容，進(jìn)行網(wǎng)上學(xué)習(xí).經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的鍛煉，相信學(xué)生會(huì)逐步養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣，掌握有效的學(xué)習(xí)方法.

[1]崔秀勇.開放式教學(xué)體系的研究與實(shí)踐[J].科技資訊,2011(4):188.

[2]鄧建平,陸春妹,古玉年.PLC教學(xué)過程中的若干問題分析[J].科技信息,2007(19):32.

責(zé)任編輯：金欣

A strategic study of the teaching of the course of PLC

MA Bao-qiu

(Department of Mechanics and Electrics,Shijiazhuang Vocational Technical Institute,Shijiazhuang,Hebei 050081,China)

The study is aimed at countermeasures to such problems as the teaching focus failing to match industrial practices,unsatisfactory facilities,and insufficient contents of the programming algorithm that exist in course of PLC.So,a full use should be made of the workshops available in the mechanical and electrical base,and reasonable distribution of teaching hours in ratio to teaching practice.

open teaching; PLC; training base

2016-05-30

2015-2016年度石家莊職業(yè)技術(shù)學(xué)院教學(xué)改革研究項(xiàng)目

馬寶秋(1973-)，男，河北石家莊人，石家莊職業(yè)技術(shù)學(xué)院講師.

1009-4873(2016)04-0056-03

G718.5

A