肖原彬

（江蘇理工學院，江蘇 常州 213001）

目前，PLC課程的理論教學環(huán)節(jié)主要突出PLC工作原理，程序指令講解、編程思路分析等內容。學生對理論課程的基本內容掌握較好，但要做到熟練運用，仍需提高自身對一些復雜功能指令和操作技巧的理解，而PLC實驗課程不僅能夠提供理論知識應用于實踐的途徑，達到促使學生更好掌握知識，提升動手能力，熟悉PLC相關設備使用方法，強化邏輯編程思路的效果，而且通過該實驗課程的訓練也可以培養(yǎng)學生獨立解決實際工程問題的能力，同時，為后期學生走向自動化工作崗位奠定了扎實的基礎。本文主要敘述了目前PLC實驗教學中出現(xiàn)的問題，并針對相關問題提出了幾點建議，希望以此提高教學效率，推進學科穩(wěn)步前進。

1 目前教學中出現(xiàn)的問題

（1）教學方式固定，未做到因材施教?，F(xiàn)行的PLC實驗課程教學方式過于程序化，通常采用固定的教學流程：“學生課前預習——教師案例示范——學生分組實驗——小組分析實驗現(xiàn)象——撰寫實驗報告”。采用這種教學方式難免會讓部分學生產生走過場的慣性思維，認為上實驗課只是簡單機械地重現(xiàn)教師演示的實驗步驟，不需要過多思考實驗本身，學生為了實驗而實驗，而學生被動參與教學容易造成以下現(xiàn)象：學生對課前預習不重視、不積極、不主動；上課期間學生注意力不集中，導致教學案例演示效果不佳；分組實驗時，常會出現(xiàn)每組只有一兩位學生在努力接線、編程、調試完成相關實驗，其他組員處于觀摩狀態(tài)參與程度低，或者極端地會出現(xiàn)直接拷貝其他實驗組程序，以應付教師檢查；后期部分學生撰寫實驗報告的雷同程度高。久而久之，學生在整個PLC實驗教學過程中容易流于形式，對相關PLC實驗現(xiàn)象不進行深入思考而浮于表面，對遇到的科學問題不去刨根問底，最終，學生獨立思考，處理工程問題的能力沒有得到很好培養(yǎng)；另一方面，這種程序化的教學方式也極大降低了教師的上課效率，通常由于教師對授課班級學生課業(yè)情況難以做到充分了解，且面臨PLC實驗設備數(shù)量短缺、課時數(shù)有限、班級上課人數(shù)眾多等情況，導致教師在引用教學案例時，一般會采用難度較為適中的案例，這種一刀切的案例會導致部分優(yōu)異的班級在較短時間內就完成相關實驗，剩余時間較多，進而課堂整體時間使用效率不高。

（2）教學過程對PLC硬件設備本身知識講解不夠透徹。由于采購的PLC教學設備是一體裝配的，不可拆卸，且數(shù)量有限，所以在實驗設備講解環(huán)節(jié)，教師大多采用口頭講解方式表述其內部結構及不同廠家設備之間的差異，造成部分學生對PLC設備是看得見卻看不透，很難理解各型號PLC設備之間的差異，俗話說“磨刀不誤砍柴工”，如果學生對PLC硬件構造沒有充分的認識，便直接進行接線編程等實驗操作，一方面，會造成學生盲目接線導致PLC設備損壞，嚴重地造成人員受傷；另一方面，會不利學生對于部分重要功能指令的熟練使用，如為什么高速脈沖指令(PLSY)只能選用三菱FX3u系列的晶體管輸出類型（MT），而不能使用繼電器輸出類型(MR)？針對上述問題，如果直接將兩種設備輸出單元的內部構造展示給學生，便能讓學生對兩者的差異留下深刻印象，從而更好地選用正確型號的設備完成指令功能訓練。

（3）學生忽視實驗操作規(guī)程，造成時間浪費。PLC實驗課程包含線路設計、設備接線、程序撰寫、功能調試、程序優(yōu)化等諸多教學內容，所以實驗的各項注意點多且細，而教師為了在有限的教學時間和教學設備下完成相應的教學內容，一般在使用PLC設備前，會將標準的設備操作規(guī)程和使用注意點進行詳細講解，并配合實物進行演示進行強調，但對于初次接觸PLC設備且動手能相對薄弱的學生而言，諸多注意事項或多或少會感覺枯燥，很難做到印象深刻，這就導致部分學生容易出現(xiàn)在實驗操作過程中忽視操作規(guī)程，引起重復性錯誤，造成不必要的時間浪費，例如，設備接線作為整個PLC實驗過程的基礎工作，由于接線數(shù)量多，接線點復雜，通常耗時也較多，當學生操作過程中未按色號規(guī)定隨意混顏色接線，在后期調試階段，如發(fā)現(xiàn)是接線部位出現(xiàn)問題，實驗故障排查起來將費時費力，導致后期程序調試時間被壓縮，此時，學生能夠按時完成實驗的可能性很小，進而導致部分學生繼續(xù)參與實驗的積極性降低。

（4）學生PLC程序不重視仿真調試，直接上機運行設備損壞率高。PLC實驗中涉及多種運動電器設備如交直流電機、步進電機、伺服電機等，正確的PLC程序是完成相關實驗要求的重要保證，也是PLC實驗教學的重點內容；其中，PLC程序調試是學生通過所學指令知識解決實際問題的內在吸收和升華，是PLC實驗的重要組成部分。但在實際PLC程序調試過程中，經常出現(xiàn)部分學生在初次完成PLC程序編寫后，急于檢驗自己編寫程序的正確性，忽視了軟件模擬調試，而選擇直接上機運行，顯然在有限的時間內，學生由于缺乏相應的編程經驗所編寫的程序通常存在諸多的邏輯錯誤，冒然運行很可能導致電器設備損壞，嚴重的可能造成人員受傷，如三菱PLC控制伺服電機執(zhí)行定點運行時，在設備執(zhí)行程序指令時，如程序中缺乏相應的限位保護程序，就經常會出現(xiàn)電機運行超行程，導致撞機、堵轉等現(xiàn)象極易造成教學設備的損壞；即使部分學生所編程序直接上機運行無誤，但由于沒有養(yǎng)成良好的職業(yè)習慣，也對學生未來就業(yè)安全埋下隱患；同時，也存在部分學生對自己編寫的程序沒有信心而過于謹慎，害怕程序內存在邏輯漏洞導致實驗設備損壞，產生投鼠忌器的心理，即使自己反復檢查過編寫的程序也不敢上機運行。上述兩種情況均達不到有效使用并科學保護實驗設備的目的，且學生工程實踐、程序調試能力得不到有效提升。

2 PLC實驗課程改革建議

（1）引入新教學模式。通過引入線上教學和翻轉課堂相結合的教學模式，來解決現(xiàn)有教學方式所面臨的問題；比如，教師使用線上教學平臺雨課堂，在課前預習階段，一方面，針對所授課班級做線上PLC課程知識問卷調查，根據調查反饋結果，教師可大致了解班級整體及單個學生的專業(yè)知識掌握程度，并依據調查結果，針對班級整體相關薄弱知識點設計難度適中的個性化實驗案例；在對學生實驗分組時，依據調查結果，將優(yōu)秀學生與知識底子薄弱學生進行分組，發(fā)揮幫扶作用，從而更好地因材施教；另一方面，教師可針對實驗中所涉及的重要PLC控制指令、相關實驗電器設備內部構造、使用方法和操作規(guī)程以及常見錯誤錄制短視頻，以此替代枯燥的口頭講解，生動的視頻講解和實物展示可提高學生學習的代入感，使得、知識和各項操作規(guī)程更易被學生所吸收，且學生可隨時隨地反復觀看。課堂上，基于良好的課前預習基礎，教師也有更多的時間用于學生實驗指導，在對學生課前預習情況進行檢查后，采用翻轉課堂的模式，課堂形成學生自主安排為主，教師輔助指導的局面，由此將大部分課堂時間交給學生，激發(fā)他們自身學習的主動性、實驗參與積極性。對于PLC教學案例，教師引導分組學生采用“是什么、做什么、怎么做”三步走的方式進行自主實驗，如“水塔液位動態(tài)平衡實驗”，首先小組成員之間相互提問明確實驗任務考察重點是PID控制指令和電機、變頻器、D/A模塊、A/D模塊等電器設備，即是什么；其次，為了準確完成水塔液位動態(tài)平衡，學生需熟悉PID程序語句的具體含義及以上每一種設備的使用方法，如A/D模塊是將當前水位的液壓轉為數(shù)字量即做什么；然后，在學生完成PLC設備和各類電器接線后，對調試PLC程序控制電機實現(xiàn)水箱液位動態(tài)平衡，具體操作過程中存在的實驗現(xiàn)象和遇到的實驗問題發(fā)起主動探討并提出解決方案，引發(fā)學生的“頭腦風暴”，即怎么做；最終，各小組在完成實驗后，可進行現(xiàn)場簡短的匯報講解，學生講解內容可包含控制編程思路，PID程序調試過程遇到的困難及解決方案；整個教學過程，課堂氛圍活躍，潛移默化地增強了學生的學習自信，培養(yǎng)了學生獨立解決科學問題的能力，教師專注于實驗指導和點評，并保證學生的用電安全，有效提高了課堂教學效率。課后，教師可在線上開辟討論區(qū)作為延伸課堂，進一步解答學生有關實驗操作難點，鞏固教學成果；學生也可就在實驗中出現(xiàn)的現(xiàn)象和問題相互之間做線上交流和溝通，激發(fā)學生的學習活力。

（2）搭建開放PLC實驗室。目前高校PLC相關實驗設備的使用率并不高，學生僅在教學期間可使用，其余時間處于空置狀態(tài)，這種現(xiàn)狀無疑造成了教學資源的隱形浪費；且受制于有限的實驗教學時間，距離熟練使用PLC設備不少學生還存在較大差距，俗話說“曲不離口，拳不離手”，因此，針對上述現(xiàn)象，學院一方面可在確保日常教學任務完成的前提條件下，合理安排PLC實驗室定期對外開放，支持學生利用空閑時刻，申請進入實驗室，進行實操訓練；另一方面，也可以定期舉辦PLC相關競賽，并鼓勵學生參與其中，借此讓學生更多的走進實驗室，多實踐，多編程，多調試，對設備真正做到了如指掌，且在相互競技中逐漸積累操作經驗，使學生應用PLC設備水平不斷提升，同時激發(fā)學生對學科的熱情，最終培養(yǎng)出社會所需要的應用型人才。

（3）強化相關PLC軟件仿真模塊使用，全面提升學生程序調試水平。通常，相關PLC軟件仿真具有以下特點：硬件要求低，只需一臺電腦，任意地點可使用，模擬結果直觀展示，發(fā)現(xiàn)程序問題迅速，程序調試速度大幅提高。以教案三菱PLC控制直流電機定點取物為例，學生在GX works2軟件上完成編程之、后，可在觸摸屏軟件GT Designer3上以實物涉及到、的元器件如傳感器、直流電機、氣動閥、限位器，建立對應的元器件工作指示燈，隨后依次啟動GT Designer3和GX works2軟件仿真模塊，進行程序仿真，通過更改軟件中輸入條件的狀態(tài)，學生可以觀察對應元器件的工作執(zhí)行順序和狀態(tài)是否正確，從而直觀有效檢驗程序的正確性；此外，PLC軟件仿真的使用也解決了由于實驗室設備數(shù)量短缺，單人占用設備調試程序時間長，而造成其他部分學生來不及嘗試程序調試的難題；另一方面，由于學生編寫的程序已經過仿真軟件預先調試過，程序中基本的邏輯錯誤已經得到解決，對學生而言，實驗結果有了較清晰的預期，自信心得到相應提升，有效克服了因程序錯誤損壞設備的心理障礙，學生化被動為主動，再次上機調試會顯得從容不迫；而對于PLC實驗設備，由于調試的程序錯誤減少，一方面，單個學生實際上機調試程序的時間大幅壓縮，設備使用效率得以提高，另一方面，有效降低了程序錯誤造成的設備誤動作頻率，延長了設備的使用壽命。

（4）完善實驗考核體系。PLC實驗課程一直將培養(yǎng)學生的工程實踐能力作為重點，常規(guī)考核方式采用實驗報告和實驗過程考察相結合的模式，雖然已將實驗過程納入考核，但在實際考察環(huán)節(jié)教師多以讓學生演示PLC設備是否正確完成規(guī)定順序動作為評分標準，這樣很難動態(tài)、客觀、準確地反應學生的真實學習效果如實操規(guī)程掌握程度、程序調試水平等情況。建議首先進一步提高實驗過程考察的評分占比，并以此為基礎采用動態(tài)考核方式，可將實驗課題拆分為多個考核單元，并對分組學生隨機考察，比如，臨時更改設備輸入端口，讓學生重新接線調試，這一過程整體操作難度適宜、時間可控，卻可以有效考察學生操作是否符合用電安全，是否按規(guī)定選線、接線、布線，是否熟悉實驗設備，是否掌握程序調試，教師在依據被考察學生整體操作表現(xiàn)進行評分，上述考核體系具有檢驗效果全面、方式靈活多變等特點，且便于教師動態(tài)、客觀、準確把握整體和單個學生的學習情況，為以后的教學改革提供依據，且由于考察方式具有隨機性，能增加每位學生主動參與實驗的積極性，提高學習質量。

3 結語

PLC實驗課程作為學生連接PLC理論課程與實際工程問題的重要橋梁，一直在機電專業(yè)學生培養(yǎng)中占據著重要位置。首先，通過引入線上教學和翻轉課堂相結合的教學模式可促使教師更好地了解學生，真正做到因材施教，并且可將學生轉為課堂的主人，自主進行學習實踐，是不斷提高教學效率的重要途經；注重PLC軟件仿真模塊的使用是不斷提升學生專業(yè)編程調試能力的高效抓手；而搭建開放PLC實驗室是高校培養(yǎng)經驗豐富應用型人才的重要舉措；最后，重視過程考核的評價方式是檢驗教學效果的核心手段。總之，在高校有限教學實驗條件下，如何通過有效的改革舉措，促使學生熟練使用PLC設備，掌握編程技巧，快速程序調試，綜合提高每位學生的專業(yè)素養(yǎng)，是每一PLC實驗課教師不懈努力的追求。