高職院?！禤LC原理及應(yīng)用》課程的探索

顧丹

摘要：《PLC原理及應(yīng)用》是高等職業(yè)院校一門重要的專業(yè)課程，結(jié)合個人幾年來的教學實踐摸索，本文主要從PLC課程教學內(nèi)容的選取、教學的組織設(shè)計、教學實踐平臺的搭建、課程的考核等幾個方面對《PLC原理及應(yīng)用》這門課程的教學過程進行了探討。

關(guān)鍵詞：PLC；教學組織設(shè)計；教學實踐平臺；教學內(nèi)容

中圖分類號：G42 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）39-0140-02

可編程控制器（PLC）是在20世紀60年代末發(fā)展起來的一種新型的工業(yè)自動化控制裝置，它將傳統(tǒng)的繼電器、接觸器控制技術(shù)融為一體，利用軟件進行過程控制，具有豐富的接口模塊。其可靠性高，抗干擾能力強，擴充方便，性價比高，被廣泛地應(yīng)用于工業(yè)控制的各個領(lǐng)域，成為當代工業(yè)自動化的支柱之一。

為了更好地培養(yǎng)適應(yīng)現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展需要的應(yīng)用型高職高專人才，《PLC原理及應(yīng)用》課程已經(jīng)成為高等職業(yè)院校工科類的一門重要專業(yè)課程。如何在高職院校教好這門課程？結(jié)合近幾年個人對該門課程教學的不斷實踐與探索，本文主要探討對《PLC原理及應(yīng)用》教學的體會。

一、課程內(nèi)容選取

PLC的生產(chǎn)廠家成百上千，比較知名的有德國的西門子、日本的三菱、美國的AB、法國的施奈德等品牌。生產(chǎn)廠家雖多，但在標準化方面做得較差，PLC的軟、硬件體系結(jié)構(gòu)是封閉，而不是開放的；絕大多數(shù)PLC使用專用總線、專用通信網(wǎng)絡(luò)及協(xié)議；各種PLC產(chǎn)品的編程語言在表示方式、尋址方式和語法結(jié)構(gòu)上都不一致，使得它們互不兼容。在教學的過程中，究竟以哪種PLC開展教學呢？目前，關(guān)于PLC課程的教材也有成百上千種，有以西門子系列PLC為對象的教材，也有以三菱系列PLC為對象的教材。有限的教學時間不可能讓學生把每種不同品牌的PLC都進行學習，但作為老師，又應(yīng)該讓學生充分認識到不同PLC產(chǎn)品編程語言的不同與相通性，在未來工作中更好地適應(yīng)不同的工作對象。因此，在PLC教學中，不應(yīng)該簡單地根據(jù)教材以某一種品牌的PLC來進行教學，而應(yīng)該以一種為主，適當補充另一品牌的PLC的內(nèi)容。比如，可以以市面上使用最廣泛的西門子PLC為主要教學內(nèi)容，在教學各個環(huán)節(jié)適當?shù)匮a充三菱PLC進行對照，讓學生既認識到差異，又發(fā)現(xiàn)其相通性。這樣，學生在未來的工作中遇到不同品牌的PLC時才不至于手足無措。

二、教學的組織與設(shè)計

《PLC原理及應(yīng)用》課程的重點在應(yīng)用，學會接線與編程是學生學習的重要目標，但對于高職高專的學生而言，編程是一件很難的事情，作為老師，如何真正教會學生掌握編程的方法，是重要的教學任務(wù)。項目化教學是目前較為推崇的教學方式，關(guān)于PLC課程教學的項目化教程也隨處可見。經(jīng)過幾年的教學摸索發(fā)現(xiàn)，針對《PLC原理與應(yīng)用》這門課程，面對高職高專學生，倘若一開始就進行項目化教學，無疑會讓毫無PLC知識基礎(chǔ)的學生苦不堪言，喪失學習的信心。個人認為，雖然高職教育強調(diào)應(yīng)用，強調(diào)實踐，但有必要先簡單介紹PLC的基本結(jié)構(gòu)、工作原理與編程基礎(chǔ)知識，在此基礎(chǔ)上再開始學習編程。當然，學生學習編程就像學習語言一樣，不能一開始就布置具體的編程任務(wù)，應(yīng)該先教會學生讀懂簡單程序，從模仿開始。在教學的設(shè)計上，可以按照基本理論單元、應(yīng)用實例分析、模擬實驗與實際設(shè)計幾個單元來組織教學。

首先，介紹清楚PLC的基本結(jié)構(gòu)、工作原理、編程的基本要素與規(guī)則。比如，在講PLC的工作原理時，一定要將繼電器的工作原理講清楚，然后引出PLC的觸點、線圈的概念，讓學生充分認識到軟繼電器的含義，利于學生后續(xù)理解編程。之后可以開始讓學生學習編程，學習編程的時候，可以從讀懂簡單的程序開始，在對簡單程序理解分析的基礎(chǔ)上，讓學生進行模仿。在教學的過程中，經(jīng)常有學生感嘆道：我每次都聽懂了，但要讓我自己來編寫程序就感覺無從下手。針對這種情況，練習是最好的解決方法。在課堂的教學中，適當?shù)亓舫鰰r間給學生，針對所講內(nèi)容布置簡單的編程小練習，在練習中逐步學會編寫簡單小程序。在教學中發(fā)現(xiàn)，要充分調(diào)動學生學習的積極性，更重要的是讓學生充分認識到學習這門課程的實際意義，體會到學習的樂趣。雖然有最開始對PLC應(yīng)用領(lǐng)域的總體介紹，但對于學生而言，那是空洞的、抽象的。在簡單的編程練習之后，應(yīng)該引入完整的PLC應(yīng)用實例，比如常見的交通燈模擬控制、自動門的控制等，從學生容易理解的身邊實例開始，再逐步過渡到工業(yè)過程控制中PLC的應(yīng)用。通過實例進行任務(wù)分析與編程設(shè)計，提升學生學習的興趣，理解PLC的應(yīng)用。這一點，我在教學中深有體會。在這部分的教學中，由于學生基本沒有生產(chǎn)實踐知識，對大多數(shù)控制系統(tǒng)的工藝流程及其要求理解不深，導(dǎo)致很多時候無法正確地分析控制的過程。此時，作為老師，可以采取播放相關(guān)工業(yè)控制視頻、與學生一起分析控制任務(wù)、到現(xiàn)場參觀等多種方式來解決這一難題。

PLC基本理論知識的學習、簡單編程的練習與模仿、應(yīng)用實例的分析，有了這些基礎(chǔ)，就可以開始進行簡單的模擬實驗與應(yīng)用設(shè)計了。在應(yīng)用設(shè)計的教學環(huán)節(jié)中，可以以項目化教學方式進行，簡單地講，可以將學生分成若干個項目小組，按照布置項目任務(wù)、任務(wù)分析、項目設(shè)計、項目實施、項目總結(jié)的步驟引導(dǎo)學生完成完整的基于PLC的應(yīng)用設(shè)計。其中，項目任務(wù)可以由老師下達，從任務(wù)分析到項目總結(jié)由每組選派的項目負責人組織進行，在這個過程中，老師作為項目顧問給予幫助和指導(dǎo)。

由于培養(yǎng)的對象是高職高專學生，培養(yǎng)的人才是高素質(zhì)技術(shù)技能型人才，在PLC課程的教學過程中，除了教會技術(shù)，讓學生掌握技能，還應(yīng)該注重素質(zhì)的培養(yǎng)，對學生工程全局意識的培養(yǎng)也應(yīng)該貫穿于整個教學活動中。比如，在介紹到PLC的輸入輸出點數(shù)的概念時，不是簡單告訴學生PLC輸入輸出點數(shù)就是PLC輸入輸出的端子數(shù)，還應(yīng)該告訴學生，PLC的點數(shù)信息可以從說明書中獲得，對實際使用過程中進行PLC選型非常重要，在實際選型過程中需要根據(jù)現(xiàn)場的需要確定點數(shù)，既不過多浪費也要有冗余。另外，在進行實際控制系統(tǒng)的設(shè)計時，除了正確性，還要注意安全性與合理性?？梢酝ㄟ^案例的對比分析加強學生對控制系統(tǒng)安全性的重視，培養(yǎng)此種意識。

三、教學實踐平臺的搭建

PLC課程是一門實踐性很強的課程，好的實踐平臺的搭建是學習好該門課程的關(guān)鍵。首先，在課程的實踐環(huán)節(jié)的設(shè)計上，可以分為三個環(huán)節(jié)：第一，熟悉編程軟件，進行簡單程序編寫的基本環(huán)節(jié)；第二，驗證性的模擬實驗環(huán)節(jié)；第三，項目式的完整應(yīng)用設(shè)計環(huán)節(jié)。在實驗室的建設(shè)中，可以考慮建設(shè)一體化教室，以滿足教師分析案例、講解編程思路，學生動手編程調(diào)試的教學過程的需要。在選用與購買實驗設(shè)備時，為了讓學生真實感受到從PLC外圍接線到編程的與實際現(xiàn)場相同的工作過程，應(yīng)避免選用常見的輸入輸出端插頭式箱體實驗設(shè)備，盡量讓學生自己體會端子的接線。實驗設(shè)備的構(gòu)成單元除了中心控制單元PLC、指示燈之外，還可以適當增加觸摸屏等工業(yè)常用的PLC外圍設(shè)備。在實驗室規(guī)模上，可以根據(jù)具體的班級學生人數(shù)設(shè)置實驗設(shè)備的臺套數(shù)，比如，可以以20組設(shè)備進行設(shè)置，以滿足40名學生同時進行實驗。在電腦配置上，可以一臺設(shè)備配置兩臺電腦，這樣，可以讓更多的學生進行編程練習與分時調(diào)試。同時，又可以讓該實驗室作為專業(yè)機房，進行相組態(tài)軟件等相關(guān)專業(yè)軟件的學習，以提高實驗室的利用率。當然，為了讓學生全面地體會從設(shè)計、接線到實現(xiàn)控制的全過程，除了進行相關(guān)的實驗，還可以在學習的后期開展項目的制作。教師可以設(shè)計幾個簡單的項目任務(wù)，讓學生完成基于PLC的項目設(shè)計。項目不必過于復(fù)雜，但需要由學生完成任務(wù)分析、硬件選型、硬件接線、編程調(diào)試的全過程。有了全過程的參與和體驗，學生以后才能更好地融入與勝任實際的項目。為了完成這個環(huán)節(jié)的教學，在建設(shè)實驗室的時候，有必要在實驗室增設(shè)一個簡單的制作與設(shè)計區(qū)域，可以根據(jù)條件配置幾臺普通的實驗桌，常用的導(dǎo)線與工具即可。在必要的時候，建議專業(yè)教師可以與實驗室設(shè)備廠家共同完成實驗設(shè)備的開發(fā)與設(shè)計，以更好地適應(yīng)教學需要。當然，最后需要教師根據(jù)課程實踐的三個環(huán)節(jié)，結(jié)合具體的實驗單元編寫出適合學生的實驗指導(dǎo)教程。

四、課程的考核

關(guān)于課程的考核，我們不能過多地強調(diào)哪一張試卷。對于實踐性很強的《PLC原理及應(yīng)用》這門課程，既然重視實踐，那么也應(yīng)該重視實踐環(huán)節(jié)的考核，才能更好地督促與引導(dǎo)學生的學習，不能將實踐與理論完全割裂。在教學過程中，嘗試將該課程的考核分成三個部分，以配合教學過程的各個環(huán)節(jié)。第一部分：課堂教學部分成績，主要針對理論教學的過程，考查學生的出勤，小組討論、發(fā)言的積極性，作業(yè)練習完成的情況，約占成績的30%；第二部分：實踐環(huán)節(jié)成績，主要針對學生在實驗、實訓過程中的表現(xiàn)進行考核。該成績由實驗過程表現(xiàn)、實驗結(jié)果檢查、實驗報告書寫三部分成績構(gòu)成。在學生實驗、實訓中，整個過程是最重要的，教師在指導(dǎo)的過程中要監(jiān)控學生的實驗參與情況并進行記錄，同時檢查實驗的最終結(jié)果。由于實驗是分小組完成，此部分既考核了個人，又考核了小組的協(xié)調(diào)配合。約占成績的30%。第三部分：期末的閉卷卷面考試。在出卷的過程中，可以選取平時強調(diào)的知識點進行考核，比如：基本概念性知識、簡單的編程設(shè)計、編程的注意事項等，宜簡不宜難，主要考查學生個人對基本編程知識的掌握情況，起到督促其學習的作用。

參考文獻：

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