任務驅動法在PLC教學中的探索

李彪，曹吉花，郝保明（宿州學院機械與電子工程學院，安徽宿州2 3 4 0 0 0）

任務驅動法在PLC教學中的探索

李彪，曹吉花，郝保明
（宿州學院機械與電子工程學院，安徽宿州2 3 4 0 0 0）

P L C課程是兼具理論性和實踐性的一門重要的專業(yè)課程，傳統(tǒng)的教學方法存在不足之處，在分析傳統(tǒng)教學方法基礎上，結合自身教學實踐，在實際教學中采用任務驅動法能有效地提高學生的學習興趣，對增強學生學習主觀能動性、提高教學效果有一定的指導意義.

教學管理；電氣控制；實踐教學

P L C是機電類專業(yè)學生必修的一門專業(yè)課程，課程內容實踐性很強，要求學生具有一定的電工電子學的基礎知識和常用電工電子工具、儀器儀表的使用能力，以及對電機控制線路的分析、設計和調試能力[1].學生和教師是教育過程中的雙主體，雙主體的互動是關鍵，這樣可以有效提高學生的學習興趣，調動學生的積極性.任務驅動法是機電類專業(yè)最直觀的教學方法，符合實踐性很高的課程學習，是把教學過程以若干具體任務為中心，通過講解引導學生制定設計方案，增強學生提出問題，分析問題，解決問題的能力，在實際操作中體會設計的整體流程，這樣既可增強本門課程的學習又為在以后的工作中奠定一定基礎[2].

1 PLC傳統(tǒng)教學方法存在的問題及原因分析

作為教師，職責是傳道、授業(yè)、解惑，承擔各自專業(yè)教學任務，每天都在完成教書育人工作，但是對于教學方法是否有效又有多少考慮呢？教師完成一節(jié)課的教學任務，學生?又能聽懂多少？我們的教學方法是否和教學目的相一致，是否為以后的就業(yè)奠定堅實的基礎呢？我們所使用的教學方法是否有利于學生綜合素質的培養(yǎng)，成績優(yōu)秀是否能代表一個學生的整體素質，社會真正需要什么樣的畢業(yè)生？等等，這些問題值得我們每一位從事教學工作人員思考.如何在教學工作開展中把學生培養(yǎng)成社會需要的人才是教學的真正目的.

雖然各大高校不斷的改進管理辦法，不斷的吸取成功的教學經驗，但是傳統(tǒng)的教學方式在各大高校仍然盛行，對于傳統(tǒng)的教學方法存在的問題方方面面.

首先，是學習過程的主體，教師處于主動地位，學生處于從動地位.“填鴨式”教學方法依然存在，特別是在剛從事教學工作的老師尤為突出.老師照本宣科，把書本內容搬上黑板，沒有知識的擴展，完全不顧學生的興趣，不管學生到底聽懂沒有，這是高校存在的一個很嚴重的問題，各門課程息息相關，這樣不但扼殺了學生的學習興趣，而且會影響相關課程的學習.

其次，理論和實際嚴重脫節(jié).特別是對于我們工科應用型專業(yè)更是如此.這關系到學生今后的就業(yè)，關系到興趣的培養(yǎng).當然，這個問題呈現多樣化，比如，實驗室儀器缺少，實驗儀器集成化太高和實際情況完全不符，教師缺乏實踐經驗等等.

2 任務驅動法在PLC教學中實施

P L C是計算機技術與繼電接觸器控制技術相結合的產物，主要應用于工業(yè)控制，而單純依靠P L C起不到任何控制作用，需要低壓控制電器的配合.要完成一個完整的工業(yè)控制系統(tǒng)，不但要求學生具有扎實的專業(yè)基礎知識，還要有分析問題、解決問題以及合作協(xié)商的精神.這正是我們任務驅動法的思想，通過布置任務的形式，把所學知識綜合應用起來，把問題由簡單到復雜解決完成，主要考驗學生的合作精神，系統(tǒng)分析能力以及解決問題的能力.讓學生從整體上把握系統(tǒng)設計的整體流程，盡量貼近工業(yè)現場的實際應用[3].

2.1 實施任務教學法的條件

首先，對于教師，合理選擇一個既能啟發(fā)學生思維又能把所學專業(yè)知識綜合運用的題目是關鍵.它是以系統(tǒng)整體控制為研究對象，要求教師具有豐富的專業(yè)基礎知識、實際操作技能和解決實際問題的能力.同時教師也要準確把握教材，選取更合適項目任務，制定出更合理的實施方案[4].

其次，對于學生，要求學生已經具備電工電子、電機與拖動等相關專業(yè)基礎知識和常用儀器儀表的使用能力.特別是對于傳統(tǒng)的繼電接觸器控制線路的分析、設計、制作調試能力.在此基礎上，熟練掌握利用現行P L C進行整體系統(tǒng)設計的流程，包括電氣原理圖、元器件安裝接線圖、軟件編寫及系統(tǒng)調試等等[5].

2.2 任務教學法的具體實施

整體的實施方案：以其中一個4 8人班級為對象，由于班級人數較多，此任務教學法分兩個階段進行.抽取班級人數的一半進行分組，每3人一組，共8組，然后把事先準備好的8個任務分別分配給每個小組，并給出每個任務的基本要求以及發(fā)揮功能，要求在規(guī)定的時間內完成，收取相關材料以答辯的形式進行驗收.

2.2.1 準備階段

單純的P L C起不到任何控制作用，必須配合外圍低壓電器及相應程序才能組成一個完整的控制系統(tǒng)，這就涉及到常用的繼電器、接觸器、熔斷器等相關低壓電器的使用知識.不僅學生要掌握他們的工作原理，最重要的是如何選型.產品選型非常重要，這關系到整個控制系統(tǒng)的工作穩(wěn)定性和可靠性.另外，為了完全模擬實際，要求學生給出系統(tǒng)設計原理圖、元器件安裝接線圖、軟件編寫、系統(tǒng)的接線和現場調試.這也要求學生要熟悉傳統(tǒng)的繼電接觸器控制系統(tǒng)的設計方法并在此基礎上完成P L C的系統(tǒng)設計，同時要熟悉P L C軟件的使用，特別是在現場調試過程中，如果某個控制功能出現問題，要學會如何利用軟件進行現場監(jiān)控，解決問題.

2.2.2 實施過程

針對學生對已學知識的掌握情況，選取合理的設計題目，要求學生在完成基本控制功能的基礎上進行擴展功能的設計.

比如十字路口交通燈的控制，基本功能：接通啟動按鈕后，信號燈開始工作，南北向紅燈、東西向綠燈同時亮；東西向綠燈亮3 0 S，閃爍3次（每次0.5 S），接著東西向黃燈亮，2 S后東西向紅燈亮，3 5 S后東西向綠燈又亮……，如此不斷循環(huán)，直至停止工作；南北向紅燈亮3 5 S后，南北向綠燈亮，3 0 S后南北向綠燈閃爍3次（每次0.5 S），接著南北向黃燈亮，2 S后南北向紅燈又亮……，如此不斷循環(huán)，直至停止工作.

擴展功能：人行道的指示燈如何配合工作；如何根據每天上下班的高峰期進行分時控制；在節(jié)假日如何單獨控制.

這樣學生根據這8個題目的基本功能和擴展功能選擇熟悉的任務，然后開始設計，并且限制時間，這里規(guī)定一天的時間.在整個設計過程中并沒有指定組長，沒有相應的提示說明，讓學生按照設計任務自由發(fā)揮，這里可以更好的鍛煉他們在實施過程中相互配合、相互協(xié)調解決問題的能力，即團隊合作精神.因為一個復雜的控制系統(tǒng)需要多人的配合，完成各自的設計任務后在一起進行整合.這個過程中，觀察到有些學生進行了功能分解，三位同學有的進行原理圖和安裝接線圖的設計，有的進行軟件的編寫，有的進行硬件的接線等等分工明確最后在一起進行整合調試.還有的在一起進行協(xié)商，遇到問題一起找到解決的方法，三個人參與到設計的每個環(huán)節(jié).到最后調試的時候出現的問題較多，大部分都是軟件的錯誤，在編寫的過程中考慮不夠周全，在修改某一個控制功能影響到別的控制功能，或者在擴展功能的實現上方法不對.出現問題很正常，但是最后的調試更重要，如何進行現場程序的修改完成任務的設計要求，找出問題進行糾正這才是真正鍛煉他們解決問題、相互合作的目的.基本功能在規(guī)定的時間內都能完成，只是擴展功能完成情況良莠不齊.

2.2.3 任務的驗收

對任務完成情況的評定也是一個重要環(huán)節(jié)，可以看出學生對所學知識的掌握情況以及教師的教學效果.這里我們以答辯的形式進行，答辯組由擔任P L C教學任務的教師組成.每組學生抽出一位進行介紹，教師對學生的設計原理圖、接線圖以及實際控制功能進行現場驗收.特別是學生在調試環(huán)節(jié)出現什么問題，如何解決的，教師現場給予點評.同時，通過此次設計，學生對老師在今后的教學過程中如何改進、哪方面需要加強等問題給出建議.有效的評價有著重要的意義：（1）鍛煉自己語言表達能力，對各自完成的功能進行解說.（2）了解團隊協(xié)同工作的重要性.（3）教師根據學生反饋的信息合理調整教學思路，增加學生學習的興趣.

3 任務驅動法有待完善的問題

經過驗收階段反映出采用任務驅動法在提高教學質量上具有一定的可行性.但是中間也有些環(huán)節(jié)尚需完善：（1）首先是選題，教師能夠根據學生掌握的知識情況選取合適的題目非常重要.基本功能大都可以完成，特別是擴展階段，如何啟發(fā)學生思維，引導學生把所學知識應用于此模塊，是對學生一個很好的鍛煉[6].（2）實驗器材的準備.實驗室資源有限，畢竟有別于工業(yè)現場，在無法模擬工業(yè)現場的情況下如何利用現有的資源幫助學生完成任務，通過解說和實際應用的對比也是重要的一方面.（3）團隊協(xié)作精神.一個復雜的控制系統(tǒng)需要多方面的配合，如何把任務分解，如何整合，這需要很強的團隊合作精神.在實施過程中，有些同學只顧及自身的任務，不管如何與其他模塊的整合，結果調試過程出現問題，也有些同學思想懶散，心想反正有其他同學在做.這些現象都是我們在具體實施某些教學方法需要注意和改進的方面.

4 結束語

通過任務驅動法在教學過程中的實際應用，對P L C指令的應用、P L C設計的整體過程、P L C系統(tǒng)的調試等環(huán)節(jié)都收到很好的教學效果.教學有法，教無定法，根據學生專業(yè)知識的掌握情況，實施合適的教學方法尤為重要.任務教學法，完全模擬工業(yè)現場，學生親自動手實踐，增強了學習興趣，鍛煉了實踐能力，提高學生的學習主動性，對P L C等實踐性比較強的專業(yè)課程具有一定的指導意義.

〔1〕王文義.可編程控制器原理及應用[M].北京：科學出版社，2010.

〔2〕劉邦祥,吳全全.德國職業(yè)教育行動導向的教學組織研究[J].中國職業(yè)技術教育,2007(5)：52.

〔3〕賀平.項目教學法的實踐探索[J].中國職業(yè)技術教育，2006（22）：43-44.

〔4〕姜金鑫.工作過程導向的實踐性課程構建[J].職教通訊：江蘇技術師范學院學報，2008（5）：31-34.

〔5〕姜大源.職業(yè)教育的教學方法論[J].中國職業(yè)技術教育，2007（25）：1-8.

〔6〕徐涵.項目教學的理論基礎、基本特征及對教師的要求[J].職教論壇，2007（3）：9-12.

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高等學校省級優(yōu)秀青年人才基金項目（2011SQRL156），宿州學院教學研究項目（szxyjyxm201118，szxyjyxm201122）