中職PLC教學(xué)存在的問(wèn)題和解決措施

朱靜

摘 要：本文將職業(yè)技術(shù)類院校的蓬勃發(fā)展作為研究背景，以中職院校、電氣專業(yè)、《時(shí)代汽修》課程PLC教學(xué)為例，將課程教學(xué)作為切入點(diǎn)，從教學(xué)問(wèn)題與教學(xué)策略兩個(gè)維度展開(kāi)分析。本文的研究旨在總結(jié)出一套行之有效的《時(shí)代汽修》教學(xué)策略，助力學(xué)生專業(yè)技術(shù)水平的提升。

關(guān)鍵詞：PLC技術(shù) 中職 教學(xué)策略

Abstract：This paper takes the vigorous development of vocational and technical colleges as the research background， takes the PLC teaching of secondary vocational colleges， electrical majors， and “Times Auto Repair” courses as examples， takes course teaching as the starting point， and analyzes from the two dimensions of teaching problems and teaching strategies. The research of this paper aims to summarize a set of effective teaching strategies of “Times Auto Repair” to help students improve their professional and technical level.

Key words：PLC technology， middle vocational， teaching strategy

1 引言

可編程邏輯控制器（PLC）是中職院校電氣專業(yè)的一門(mén)核心課程，在電氣專業(yè)課程體系中占據(jù)著重要地位。中職院校若想滿足社會(huì)各行業(yè)對(duì)電氣專業(yè)人才的需求，在教學(xué)實(shí)踐中不應(yīng)局限于PLC理論知識(shí)的傳授，而應(yīng)將教學(xué)重點(diǎn)放在學(xué)生知識(shí)運(yùn)用方面，以此保證應(yīng)屆畢業(yè)生的就業(yè)問(wèn)題，使其在步入社會(huì)后能夠?yàn)楦餍袠I(yè)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化發(fā)展貢獻(xiàn)自身的社會(huì)價(jià)值。

2 中職PLC教學(xué)潛存問(wèn)題

2.1 根底未深，家校合作障礙

雖然近年來(lái)國(guó)內(nèi)職業(yè)技術(shù)類院校迅速崛起，但在地方上，絕大多數(shù)的中職院校均被國(guó)民群眾認(rèn)知為后進(jìn)生的收容所，加之國(guó)家在職業(yè)技術(shù)類院校發(fā)展上給予的幫扶政策，如學(xué)費(fèi)方面的優(yōu)惠，一度使國(guó)民群眾堅(jiān)定地認(rèn)為中職院校不堪托付。與此同時(shí)在中職院校迅速發(fā)展的過(guò)程中為保證每屆學(xué)生的數(shù)量，各地區(qū)的中職院校大多打破了分?jǐn)?shù)線的局限，秉持著全盤(pán)接收的包容態(tài)度歡迎新生。經(jīng)過(guò)了多年的發(fā)展，中職院校似乎被國(guó)民群眾貼上了一個(gè)隱形的負(fù)面標(biāo)簽，但若從職業(yè)技術(shù)類院校發(fā)展層面上看，全盤(pán)接收是為了保證生源數(shù)量，大力開(kāi)展職業(yè)教育則是為了快速向社會(huì)輸送專業(yè)型、技能型人才。所以在這一矛盾的態(tài)勢(shì)下，家長(zhǎng)不認(rèn)可中職院校，家校無(wú)法合作、生源基礎(chǔ)差，班內(nèi)后進(jìn)生偏多成為了阻礙中職PLC有效教學(xué)的一大難題。

2.2 聽(tīng)而不聞，學(xué)習(xí)態(tài)度較差

基于中職院校生源的特點(diǎn)，在日常PLC教學(xué)實(shí)踐中，電氣專業(yè)的學(xué)生所體現(xiàn)出來(lái)的學(xué)習(xí)狀態(tài)大多為毫無(wú)興趣，甚至少部分學(xué)生在課堂教學(xué)中開(kāi)展與課堂學(xué)習(xí)無(wú)關(guān)的活動(dòng)，不具備端正的學(xué)習(xí)態(tài)度。而學(xué)習(xí)興趣與學(xué)習(xí)態(tài)度是支撐學(xué)生全身心投入學(xué)習(xí)活動(dòng)的兩大關(guān)鍵，所以興趣低、學(xué)習(xí)態(tài)度差是現(xiàn)階段中職PLC教學(xué)過(guò)程中潛存的一大問(wèn)題。經(jīng)過(guò)授課教師對(duì)班級(jí)學(xué)生的了解，以及授課教師與班主任教師的交互得以獲知，中職院校絕大多數(shù)學(xué)生，其興趣點(diǎn)、關(guān)注點(diǎn)并非為學(xué)習(xí)，而是游戲、電子書(shū)、音樂(lè)、籃球等。如此現(xiàn)狀無(wú)論教師在課堂教學(xué)中傳授了不知凡幾的PLC知識(shí)，均不會(huì)取得理想的“教”與“學(xué)”效果。

2.3 膚見(jiàn)谫識(shí)，實(shí)踐能力薄弱

中職院校中存在少部分學(xué)生具備一定的學(xué)習(xí)興趣與端正的學(xué)習(xí)態(tài)度，且此類學(xué)生能夠配合教師的教學(xué)引導(dǎo)開(kāi)展PLC相關(guān)知識(shí)的學(xué)習(xí)。但學(xué)生的知識(shí)結(jié)構(gòu)主要以理論知識(shí)為主，實(shí)踐應(yīng)用為輔，甚至存在理論與實(shí)踐嚴(yán)重失衡的問(wèn)題，如果將學(xué)生的學(xué)習(xí)視為100%，利用數(shù)字表示學(xué)生的知識(shí)結(jié)構(gòu)失衡，那么總結(jié)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)可以得出，中職院校的學(xué)生知識(shí)結(jié)構(gòu)應(yīng)為90%+10%，前者為理論知識(shí)，后者為實(shí)踐應(yīng)用能力。這一知識(shí)結(jié)構(gòu)雖然能夠保證成績(jī)，但并不利于學(xué)生日后的發(fā)展，且與當(dāng)前我國(guó)教改所提倡的思想相背離。

3 中職PLC教學(xué)優(yōu)化對(duì)策

3.1 主動(dòng)出擊，解決生源問(wèn)題

教師應(yīng)直面中職院校生源較差的問(wèn)題，接受生源較差的現(xiàn)實(shí)，并在日常的教學(xué)實(shí)踐中結(jié)合具體的實(shí)例、基于學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中可能產(chǎn)生的錯(cuò)誤認(rèn)知提出相對(duì)應(yīng)的教學(xué)問(wèn)題，幫助學(xué)生全面掌握知識(shí)，從而循序漸進(jìn)地塑造中職學(xué)生。

例如教師在執(zhí)教“PLC數(shù)據(jù)類型”中“位”與“字節(jié)”的過(guò)程中，首先可向班級(jí)學(xué)生講解學(xué)習(xí)PLC數(shù)據(jù)類型的緣由，使學(xué)生明確為什么要學(xué)習(xí)PLC的數(shù)據(jù)類型，強(qiáng)化學(xué)生對(duì)PLC數(shù)據(jù)類型的重視：“數(shù)據(jù)的傳輸是工廠制造設(shè)備周而復(fù)始自動(dòng)化的關(guān)鍵，在設(shè)備自動(dòng)化過(guò)程中由電線或總線連接著多種元器件，如驅(qū)動(dòng)器、執(zhí)行器、設(shè)備的儀表以及傳感器等，我們都知道現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)需要通過(guò)PLC程序的處理，傳輸至相應(yīng)的執(zhí)行器，才能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)備自動(dòng)化，那么如果我們是編程技術(shù)人員，如若想應(yīng)用PLC進(jìn)行自動(dòng)化編程，則需要明確可以供我們使用的數(shù)據(jù)類型”。

其次，教師應(yīng)就具體的實(shí)例結(jié)合教學(xué)內(nèi)容“逐步”展開(kāi)針對(duì)性的分析，如以具備代表性的品牌西門(mén)子S7-1200系列為例，該系列的PLC將Bit（位）、B yet（字節(jié)）、Word（字）、DWORD（雙字）綜合在一起，其中的“位”所指的是一個(gè)Bit，數(shù)值為二進(jìn)制的0或1。此環(huán)節(jié)中為強(qiáng)化學(xué)生的理解，教師需就二進(jìn)制的“位”數(shù)據(jù)做詳細(xì)教學(xué)講解，如：“同學(xué)們應(yīng)該知道計(jì)算機(jī)本身就是一個(gè)二進(jìn)制系統(tǒng)，所有數(shù)據(jù)最終均會(huì)被轉(zhuǎn)化為二進(jìn)制，才能被計(jì)算機(jī)自帶的芯片所識(shí)別，而PLC也屬于計(jì)算機(jī)的一種，所以PLC也是以二進(jìn)制為基礎(chǔ)的，如果位數(shù)據(jù)向我們呈現(xiàn)的是一個(gè)傳感器的狀態(tài)，那么位數(shù)據(jù)0表示無(wú)信號(hào)或電機(jī)無(wú)輸出，位數(shù)據(jù)1則表示有信號(hào)或電機(jī)有輸出”。

最后，教師開(kāi)展下一環(huán)節(jié)的教學(xué)活動(dòng)。即字節(jié)數(shù)據(jù)教學(xué)，教師板書(shū)：1 Byte=8 Bits。Byte：Bit7、Bit6、Bit5、Bit4、Bit3、Bit2、Bit1、Bit0。與之相對(duì)應(yīng)的位數(shù)則為：0、0、0、0、1、0、0、1。待學(xué)生理解字節(jié)數(shù)據(jù)后教師可以假設(shè)Byte0，在西門(mén)子PLC中則表示為MB0或者QB0等，其中M、Q為存儲(chǔ)區(qū)域類型，如M為中間存儲(chǔ)區(qū)，Q為輸出存儲(chǔ)區(qū)。以M區(qū)為例，上面的Byte可以表示為：MB0=0000 1001（一個(gè)字節(jié)中的位從左到右，依次從高位到低位），即：M0.0=1（Bit0），M0.1=0（Bit1），M0.2=0（Bit2），教師可就字節(jié)中的位提問(wèn)班級(jí)學(xué)生其他字節(jié)的位：“M0.3=1（Bit3），M0.4=0（Bit4），M0.5=0（Bit5），M0.6=0（Bit6），M0.7=0（Bit7）“。其中M0.0、M0.1等寫(xiě)法是字節(jié)MB0中的各個(gè)位的表示形式。此環(huán)節(jié)中教師可以應(yīng)用問(wèn)題式教學(xué)法，通過(guò)提出總結(jié)性的教學(xué)問(wèn)題使學(xué)生在自我探究中深化對(duì)字節(jié)數(shù)據(jù)的理解，如：“每個(gè)字節(jié)的數(shù)值只有0或者1，是否正確？”，因片刻之前教師已經(jīng)講解過(guò)字節(jié)相對(duì)應(yīng)的位數(shù)，所以絕大多數(shù)學(xué)生在分析這一問(wèn)題的過(guò)程中均會(huì)表示正確，對(duì)此教師則應(yīng)及時(shí)地做教學(xué)講解更正學(xué)生的錯(cuò)誤認(rèn)知，“因?yàn)橐粋€(gè)字節(jié)有8個(gè)位，所以每個(gè)字節(jié)的數(shù)值并不只有0或1，字節(jié)的數(shù)值至多可以表示2的8次方個(gè)值，十進(jìn)制范圍為0-255或-128-+127”。

3.2 提升興趣，端正學(xué)習(xí)態(tài)度

關(guān)于學(xué)生興趣低、毫無(wú)學(xué)習(xí)態(tài)度的教學(xué)問(wèn)題教師在教學(xué)實(shí)踐中應(yīng)理清興趣與態(tài)度二者間的順序，因興趣主導(dǎo)著主體的行為，引領(lǐng)著主體的態(tài)度，學(xué)生對(duì)于PLC的學(xué)習(xí)若存在極為強(qiáng)烈的學(xué)習(xí)興趣，那么學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度必然會(huì)端正、積極，所以本研究認(rèn)為興趣培養(yǎng)應(yīng)為先，學(xué)習(xí)態(tài)度需為后。教師應(yīng)在電氣專業(yè)學(xué)生剛剛接觸PLC知識(shí)時(shí)，通過(guò)創(chuàng)新教學(xué)方法將相對(duì)枯燥的PLC知識(shí)以更為直觀、形象、易于理解的形式呈現(xiàn)在學(xué)生面前，若想達(dá)成這一目的，教師可以利用信息技術(shù)開(kāi)展教學(xué)實(shí)踐。例如在PLC內(nèi)涵講解的過(guò)程中，教師可預(yù)先準(zhǔn)備教學(xué)課件。待課堂教學(xué)中板書(shū)：Programmable Logic Controller（PLC），告知學(xué)生PLC是經(jīng)過(guò)編程的特殊計(jì)算機(jī)，屬于計(jì)算機(jī)的一種，在石油、鋼鐵或汽車等行業(yè)中控制某些過(guò)程，每一個(gè)PLC由三個(gè)部分組成，板書(shū)：輸入、CPU、輸出。并將生活中較為常見(jiàn)的電機(jī)、按鈕作為教學(xué)舉例，呈現(xiàn)教學(xué)課件，結(jié)合課件為班級(jí)學(xué)生做詳細(xì)解答：“假設(shè)我們有一個(gè)電機(jī)和一個(gè)按鈕，我們希望在按下按鈕時(shí)打開(kāi)電動(dòng)機(jī)，什么時(shí)候再次按下按鈕，我們要關(guān)閉馬達(dá)，此功能類似于電視遙控器上的電源按鈕功能。為此，我們必須編寫(xiě)一個(gè)程序，在計(jì)算機(jī)上執(zhí)行此操作，然后將其下載到CPU，連接切換到輸入，電機(jī)切換到輸出，此時(shí)我們按下按鈕信號(hào)將被發(fā)送到PLC。PLC輸入將把該信號(hào)傳遞給CPU，因?yàn)镃PU是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)無(wú)法處理原始的電信號(hào)，所以必須以CPU可以處理的格式顯示它，CPU將處理后的數(shù)據(jù)結(jié)果發(fā)送至輸出，輸出將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為原始電信號(hào)，再次將其應(yīng)用于電機(jī)并打開(kāi)，現(xiàn)在假定我們繼續(xù)按下按鈕，重復(fù)此過(guò)程，電機(jī)將關(guān)閉”。

通過(guò)詳盡的教學(xué)講解與多媒體課件，班內(nèi)學(xué)生均能夠更為直觀、全面的理解PLC的內(nèi)涵，由此拉近了PLC知識(shí)與學(xué)生之間的距離，從而使學(xué)生由了解PLC過(guò)渡至喜歡PLC。而關(guān)于學(xué)習(xí)態(tài)度的端正，教師在教學(xué)實(shí)踐之中僅需通過(guò)言傳身教即可使學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度得到潛移默化的改變，例如上述教學(xué)環(huán)節(jié)，教師詳盡的講解無(wú)形之中體現(xiàn)出了嚴(yán)謹(jǐn)、認(rèn)真的品質(zhì)，那么通過(guò)長(zhǎng)久的教學(xué)講解，學(xué)生在學(xué)習(xí)PLC知識(shí)的過(guò)程中亦會(huì)秉持著嚴(yán)謹(jǐn)、認(rèn)真的學(xué)習(xí)態(tài)度。所以本研究認(rèn)為教師的榜樣作用對(duì)于學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度存在積極影響。

3.3 個(gè)性延伸，調(diào)整結(jié)構(gòu)失衡

本研究認(rèn)為在現(xiàn)有的PLC教材內(nèi)容的基礎(chǔ)上開(kāi)展、開(kāi)發(fā)實(shí)訓(xùn)課程，是強(qiáng)化學(xué)生實(shí)踐應(yīng)用能力、調(diào)整學(xué)生PLC知識(shí)結(jié)構(gòu)失衡的重要手段。教師可總結(jié)經(jīng)驗(yàn)開(kāi)發(fā)與PLC相關(guān)的實(shí)訓(xùn)課程，主動(dòng)為學(xué)生創(chuàng)設(shè)知識(shí)實(shí)踐應(yīng)用的契機(jī)。例如，基于牛奶企業(yè)的自動(dòng)化發(fā)展教師可以開(kāi)發(fā)PLC牛奶輸送通道遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，牛奶輸送流程圖見(jiàn)下圖1所示。

PLC設(shè)計(jì)意圖介紹：在傳統(tǒng)的牛奶生產(chǎn)線上，流水線工人操作包裝機(jī)核查牛奶輸送通道上存在質(zhì)量缺陷的牛奶產(chǎn)品，一般情況下通道前端的工人主要以電話或微信的形式告知通道后端的工人，在裝封箱環(huán)節(jié)攔截存在質(zhì)量缺陷的牛奶產(chǎn)品。但操作現(xiàn)場(chǎng)的工作環(huán)境相對(duì)嘈雜，通道前后兩端工人無(wú)法保證溝通的及時(shí)性，所以極易出現(xiàn)質(zhì)量缺陷牛奶產(chǎn)品攔截?zé)o效的問(wèn)題，影響產(chǎn)品的整體質(zhì)量。基于此需設(shè)計(jì)一個(gè)遠(yuǎn)程控制開(kāi)關(guān)連接通道前后兩端設(shè)備，并設(shè)置停止與復(fù)位按鈕，為操作工人更好的分離不合格的牛奶產(chǎn)品爭(zhēng)取更多的時(shí)間，實(shí)現(xiàn)流水線的規(guī)范化，提高流水線的操作效率。

PLC設(shè)計(jì)構(gòu)思：對(duì)系統(tǒng)的硬件組成結(jié)構(gòu)與PLC程序邏輯關(guān)系進(jìn)行構(gòu)思，見(jiàn)下圖2、3所示。

在理清PLC設(shè)計(jì)意圖與設(shè)計(jì)構(gòu)思后教師可開(kāi)展PLC牛奶輸送通道遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)活動(dòng)，首先教師應(yīng)確立實(shí)訓(xùn)活動(dòng)的目的，即學(xué)生能夠掌握牛奶輸送通道的基本工藝流程，學(xué)生能夠掌握PLC基本程序的應(yīng)用與編寫(xiě)。并給予學(xué)生提供可供實(shí)訓(xùn)的器材，涵蓋可編程控制器、編程計(jì)算機(jī)、編程電纜以及輸入電路板。其次，教師鼓勵(lì)班級(jí)學(xué)生結(jié)合牛奶輸送通道的工藝流程與自動(dòng)化控制原理設(shè)計(jì)I/O分配表與接線圖。

而后，教師指導(dǎo)班級(jí)學(xué)生開(kāi)展實(shí)踐操作，在學(xué)生操作的過(guò)程中教師應(yīng)關(guān)注以下幾點(diǎn)：其一，檢查學(xué)生操作的過(guò)程中電源開(kāi)關(guān)是否處于斷開(kāi)的狀態(tài)；其二，督導(dǎo)學(xué)生嚴(yán)格按照接線圖接線；其三，接線完成后指導(dǎo)班級(jí)學(xué)生打開(kāi)PLC主機(jī)的電源開(kāi)關(guān)，將自己編好的梯形圖下載至PLC中，而后將PLC串口置于RUN狀態(tài)；其四，要求學(xué)生能夠在操作過(guò)程中結(jié)合四層電梯控制系統(tǒng)，并觀察整個(gè)自動(dòng)化控制的現(xiàn)象。最后，待實(shí)踐操作結(jié)束后，為強(qiáng)化學(xué)生對(duì)PLC基本程序應(yīng)用與編寫(xiě)的掌握教師應(yīng)提出“為什么我們正確下載了程序，但程序并未正常運(yùn)行？”、“在整個(gè)程序運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)了質(zhì)量不合格的牛奶，但報(bào)警燈并未亮起，為什么？”的實(shí)訓(xùn)問(wèn)題。通過(guò)師生間的進(jìn)一步交互強(qiáng)化學(xué)生的知識(shí)實(shí)踐運(yùn)用能力。

4 中職PLC教學(xué)方法創(chuàng)新——任務(wù)驅(qū)動(dòng)

在教育領(lǐng)域深化改革的背景下眾多新興的教學(xué)方法被應(yīng)用于課堂教學(xué)之中，為提高課堂教學(xué)的有效性提供了莫大的助力，其中任務(wù)驅(qū)動(dòng)式教學(xué)法，將具體的教學(xué)內(nèi)容轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)習(xí)任務(wù)，在整個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)中學(xué)生的主體地位得到了凸顯，教師的角色實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)變。本研究嘗試將其應(yīng)用于中職PLC教學(xué)之中，為詳盡表述，本節(jié)以較為典型的PLC控制“十字路口交通信號(hào)燈控制”為例就任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)方法的實(shí)施過(guò)程展開(kāi)分析，具體見(jiàn)下述內(nèi)容：

教學(xué)目標(biāo)：擬定三維教學(xué)目標(biāo)，即學(xué)生能夠掌握PLC程序設(shè)計(jì)的基本控制環(huán)節(jié)，了解交通信號(hào)燈的控制原理；學(xué)生能夠正確分配 I/O地址，編寫(xiě)PLC程序。學(xué)生的問(wèn)題解決能力與團(tuán)隊(duì)意識(shí)能夠得到培養(yǎng)。

項(xiàng)目導(dǎo)入：教師利用教室內(nèi)的多媒體設(shè)備創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境，為學(xué)生呈現(xiàn)十字路口的情境，并表示該路段為新修路段尚未通行，目前需要各團(tuán)隊(duì)為其設(shè)計(jì)一個(gè)控制功能保證十字路口的指示燈能夠常態(tài)化、自動(dòng)化亮起。

教師將班級(jí)學(xué)生平均分為若干小組，每小組人數(shù)4-6人，并分發(fā)十字路口信號(hào)燈控制功能表。

任務(wù)驅(qū)動(dòng)：教師板書(shū)任務(wù)流程并引導(dǎo)各小組學(xué)生按照各任務(wù)內(nèi)容分工，主要涵蓋電路草圖的繪制與接線、閃爍與計(jì)時(shí)電路程序的編寫(xiě)、控制電路的圖表繪制，硬件接線以及程序編寫(xiě)。教師鼓勵(lì)并指導(dǎo)各組學(xué)生協(xié)同完成學(xué)習(xí)任務(wù)。

任務(wù)延伸：在現(xiàn)有的信號(hào)燈控制空能基礎(chǔ)上增設(shè)凌晨模式與應(yīng)急模式，如凌晨2：00后東西南北黃燈閃爍、如東西應(yīng)急開(kāi)關(guān)打開(kāi)時(shí)，南北方向紅燈常亮，東西方向綠燈常亮。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，本文圍繞中職院校電氣專業(yè)PLC教學(xué)實(shí)踐從教學(xué)問(wèn)題與教學(xué)策略兩個(gè)層面進(jìn)行了簡(jiǎn)要的論述，與此同時(shí)提出了將任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法應(yīng)用于PLC教學(xué)的設(shè)想。通過(guò)本文上述的理論研究得以明確中若想提升中職PLC教學(xué)的整體效果，教師還應(yīng)最大限度地保證班內(nèi)每一位學(xué)生不掉隊(duì)，在班內(nèi)構(gòu)造一個(gè)良好的學(xué)習(xí)氛圍，關(guān)注學(xué)生的參與，積極開(kāi)展教學(xué)交互，以此助力中職PLC“教”與“學(xué)”的高效開(kāi)展。

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