分段式項目教學法在PLC編程實訓中的應用

鄧奔戈

[摘 要] 進入21世紀以來，隨著PLC技術(shù)的不斷成熟，PLC控制系統(tǒng)已逐漸代替繼電控制系統(tǒng)，成為現(xiàn)代電氣控制的主流技術(shù)。在PLC編程實訓中運用分段式項目教學法，通過“教—學—練—教”的循環(huán)式教學模式，以提高學生應用PLC知識處理和解決綜合編程問題的能力。

[關(guān) 鍵 詞] 項目教學法；PLC；編程實訓

[中圖分類號] G712 [文獻標志碼] A [文章編號] 2096-0603（2016）14-0112-02

進入21世紀以來，隨著PLC技術(shù)的不斷成熟，在工廠企業(yè)的電氣控制中，PLC控制系統(tǒng)已逐漸代替繼電控制系統(tǒng)，成為現(xiàn)代電氣控制的主流技術(shù)，在電氣、電力、石油、化工、礦山等工礦企業(yè)的電氣控制中，PLC隨處可見，作為一個現(xiàn)代企業(yè)的電氣工作者，不懂PLC將無法滿足目前的電氣工作需要，因此，結(jié)合目前工廠企業(yè)對PLC編程的要求，如何根據(jù)學員的特點，開展科學有效的PLC編程實訓，是當前PLC教學中亟待研究的一個課題。

項目教學法是通過實施一個完整的教學項目或課題而進行的教學活動，其目的在于把理論知識與編程實訓有機地結(jié)合起來，充分挖掘?qū)W生的創(chuàng)造力和開放性思維的能力，達到提高學生解決現(xiàn)場實際問題的綜合能力，而分段式項目教學法則是根據(jù)項目教學法的要求，針對一個教學項目或課題的教學任務進行分段，根據(jù)每段的要求設(shè)定各階段的教學目標，讓學生按照教學任務的要求，循序漸進地逐一達到各個教學目標，完成各階段的教學任務，整個教學過程是以學生為中心，教師起組織和引導作用，形成“教—學—練—教”的循環(huán)教學模式，以提高學生運用PLC知識解決現(xiàn)場問題的能力。

下面結(jié)合本人近幾年從事PLC編程實訓的教學心得，談談在PLC編程實訓中如何應用分段式項目教學法。

分段式項目教學法在實施過程中一般按“總項目教學任務—總工作計劃—總項目實施和評估—總結(jié)分析討論”等幾個大環(huán)節(jié)展開，而在總項目教學任務里，再按教學知識體系分成若干階段教學任務，每段的教學任務再依次分為“分段工作計劃—分段項目實施和評估—分段總結(jié)分析討論”，總的項目教學任務是一個大的教學循環(huán)，而各分段項目教學任務是一個小的教學循環(huán)，小循環(huán)為大循環(huán)服務。

一、設(shè)定各階段的PLC編程項目任務

在運用分段式項目教學法設(shè)定PLC項目任務時，必須以學生為中心，根據(jù)學生和PLC編程教學的具體要求，設(shè)計具體的教學計劃。例如，在中央空調(diào)控制系統(tǒng)中，要求水泵M1先啟動，水泵M1啟動20秒后風機M2啟動，風機M2啟動30秒后壓縮機M3啟動，停止時逆序停止；當水泵M1出現(xiàn)故障時，10秒后壓縮機M3停止運行，風機M2在壓縮機M3停止后運行30秒停止；當風機M2出現(xiàn)故障時，壓縮機M3立即停止，水泵M1運行30秒后停止；當壓縮機M3出現(xiàn)故障時，水泵M1和風機M2立即停止。在此PLC程序設(shè)計的教學項目中，可以按照系統(tǒng)控制的要求，將總的項目任務分為四個階段性任務，具體如下：

總?cè)蝿帐牵撼绦蚰軡M足控制系統(tǒng)的所有要求。

1.第一階段任務是：水泵M1先啟動，水泵M1啟動20秒后風機M2啟動，風機M2啟動30秒后壓縮機M3啟動，停止時逆序停止。

2.第二階段任務是：當水泵M1出現(xiàn)故障時，10秒后壓縮機M3停止運行，風機M2在壓縮機M3停止后運行30秒停止。

3.第三階段任務是：風機M2出現(xiàn)故障時，壓縮機M3立即停止，水泵M1運行30秒后停止。

4.第四階段任務是：當壓縮機M3出現(xiàn)故障時，水泵M1和風機M2立即停止。

二、制訂工作計劃

此階段教學以學生為中心，教師起組織和引導的作用，學生可以根據(jù)興趣愛好自由組合成學習團隊，也可由教師進行組織，組建學習團隊時，最好將基礎(chǔ)好、能力強、思維敏捷的學生與基礎(chǔ)和能力相對較差的學生組合在一起，這樣既有利于各團隊實力相對平衡，也有利于優(yōu)秀學生對基礎(chǔ)較差的學生進行幫助，同時也可避免部分團隊實力過強提早完成任務，而部分團隊實力較弱無法按時完成任務的現(xiàn)象，這是項目教學法的一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)，是保證教學項目能否如期完成的核心。各學習小組通過討論分析，制訂完成各階段任務的計劃和步驟，以及團隊分工情況，最后匯總，形成各階段的工作計劃。

根據(jù)上例的教學任務要求，制訂總的項目計劃為：

1.根據(jù)案例要求，設(shè)定本控制系統(tǒng)的I/O分配表。

2.進行程序設(shè)計。

3.程序的檢測和調(diào)試工。

結(jié)合總的項目計劃，將總?cè)蝿罩械牡谝豁椖咳蝿赵俜纸獬扇缦路蛛A段任務：

（1）各電動機控制過程的分析。

（2）畫出電氣控制線路圖。

（3）設(shè)定每臺電動機輸入和輸出的分配（I/O分配表）。

（4）畫出I/O的硬接線圖。

由于本階段是項目任務能否完成的核心，也是一個難點，教師要鼓勵各學習團隊積極討論，暢所欲言，充分發(fā)表個人的想法和意見，讓每個學員都參與到整個學習過程，既利于培養(yǎng)學生分析問題、思考問題和解決問題的能力，也可提高學生的協(xié)作和溝通交流的

能力。

三、項目的實施和評估

教學項目的實施和評估是項目教學法中的一個重要環(huán)節(jié)，教師對各學習團隊提交的整套程序設(shè)計計劃和步驟，進行相應的檢查，然后由學生親自在實訓設(shè)備進行現(xiàn)場的編程操作，根據(jù)上一步的各階段項目計劃和各學習小組的人員分工，進行相應的實訓操作，有的進行輸入輸出元器件的定位和連接，有的按程序一句一句地輸入指令，有的按要求進行一步一步的檢查和校驗；在調(diào)試程序時，按照每個階段的任務依次進行程序的調(diào)試，只有當?shù)谝浑A段的任務達到要求，才能開始下一階段的工作任務，直到最后再進行整個控制系統(tǒng)程序的總調(diào)試。

當發(fā)生故障或問題時，教師應及時幫助學習團隊進行故障或問題的分析，此時教師不要直接給出答案，而是引導學生分析故障或錯誤出現(xiàn)的原因，讓學習團隊進行集體的思考、討論和分析，尋找解決問題的思路和辦法，通過不斷的修改和程序調(diào)試，確保程序能達到控制系統(tǒng)的要求；學生在學習團隊中，可以學會如何進行正確的思考，掌握分析問題和解決問題的方法和技巧，以及團隊協(xié)作的精神，同時也可對前面所學的理論知識起到消化及鞏固的作用，也是對前面知識的掌握情況進行考查，還是一個模擬工廠企業(yè)設(shè)備故障或問題的現(xiàn)場，有助于考查學生真正的實際動手能力。

四、總結(jié)分析討論

各學習團隊在完成中央空調(diào)控制系統(tǒng)的程序設(shè)計后，要求各組分別講解是如何根據(jù)總的項目任務，制訂總的工作計劃及各階段的項目任務。在計劃實施的過程中，小組成員是如何進行分工合作，哪些地方比較滿意，哪些地方還需改進和提高，自己的感受和想法等等。每個學習團隊匯報后，各學習團隊進行討論和評議，評出最佳思路、最佳計劃、最佳創(chuàng)意、最佳實效程序。最后由教師對各學習團隊的情況進行點評，并對不同的結(jié)果進行分析和對比，通過總結(jié)分析討論，幫助學員將PLC相關(guān)知識進行有機的串聯(lián)，也是對相關(guān)理論知識的復習和對各知識點實際應用進行拓展，達到培養(yǎng)學生掌握PLC編程的方法和技巧的目的。

分段式項目教學的整個教學過程始終采取先簡單、后復雜，先基本、后高級、再綜合，教師一邊教，學生一邊學、一邊練，教師再根據(jù)學生實訓過程中的學習情況開展下一階段的教學，教師在指導學生學習的過程中，需不斷對學生進行有針對性的引導，激發(fā)學生自主學習和創(chuàng)新的能力，本著導向性、自主性、參與性、開放性和實踐性的原則，圍繞總項目任務，培養(yǎng)學生能根據(jù)總項目任務，合理劃分不同階段的分段項目，并依次設(shè)計各段程序的工作計劃和步驟，引導學生如何在PLC編程實訓中發(fā)現(xiàn)新知識，掌握新內(nèi)容。在教師有目的的引導下，培養(yǎng)學生的團隊合作和解決問題等綜合能力，提升學生應用理論知識的能力及處理和解決綜合問題的能力。

可見，分段式項目教學法是在項目任務的基礎(chǔ)上，以學生編程能力提高為中心，通過“教—學—練—教”的循環(huán)教學模式組織教學，教師在指導學生完成教學項目任務的同時，也發(fā)散了思維，提升了專業(yè)知識水平，可以說，分段式項目教學法是師生共同完成教學項目任務，共同取得進步和提升的一種教學方法。

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