問題式教學法在《可編程控制技術(shù)》教學中的應用

姜慧　周惠芳

摘要：可編程控制是電氣自動化的一項核心技術(shù)，因此《可編程控制技術(shù)》成為了高職院校自動控制類專業(yè)中的一門專業(yè)核心必修課。針對高職學生特點將問題式教學法引入《可編程控制技術(shù)》課堂教學中，激發(fā)學生學習動機，提高學習興趣，培養(yǎng)學生的綜合素質(zhì)，提升教學效果，促進教與學的共同進步。達到理想的教學效果。

關(guān)鍵詞：電氣自動化；可編程控制技術(shù)；高職；問題式教學法

1概述

可編程控制器即PLC（Programmable Logic Controller），是以微處理器為基礎，綜合了計算機技術(shù)、半導體集成技術(shù)、自動控制技術(shù)、數(shù)字技術(shù)和通信網(wǎng)絡技術(shù)。PLC在高職院校機械、控制類專業(yè)中都是一門專業(yè)核心必修課。

1.1問題式教學法

問題式教學法最早是由前蘇聯(lián)教學論專家馬赫穆托夫在《現(xiàn)代的課》中提出的，就是以問題為載體貫穿教學過程，讓學生在解決問題的過程中萌生自主學習的興趣和動機，從而逐漸養(yǎng)成自主學習的習慣，提高自主學習能力的一種教學方法。問題教學法以學生為主體，以問題為基礎，能有效地激發(fā)學生自主學習的主動性和積極性。

1.2高職學生的學習特點

新時期的高職學生具有學習積極性不高、目的意識不強、情緒管理和自我調(diào)控能力不足等特點。而PLC的學習對學生的邏輯思維要求較高，如果直接把任務拋給學生，學生會感覺到無從下手。因此如何根據(jù)高職學生的特點，引導學生解決一個較復雜的任務是教學過程中的首要任務。問題式教學法注重理論與實際的緊密結(jié)合，在教學過程中以學生為主體，教師設置合適的問題，通過學生查詢資料、收集信息，讓學生每次掌握一個簡單的知識點，逐步引導學生，直至完成一個復雜的任務，從而讓學生掌握技能并獲取理論知識，因此問題式教學法更加符合當前高職學生學習的特點。

2問題式教學法應用案例分析

在學習PLC的過程中，工作臺或小車自動往返控制是PLC中的經(jīng)典案例，本文將以小車自動往返控制為例來說明問題式教學法在可編程控制教學中的應用。為了更好地培養(yǎng)學生的邏輯思維，本文全部采用經(jīng)驗設計法進行編程。

本次學習的任務要求如下：如圖1所示：小車在A、B兩地間進行自動往返，A、B兩地設置有按鈕式行程開關(guān)SQ1、SQ2，初始狀態(tài)下，小車停在原位即A地，按下啟動按鈕SB1，小車前進，至B地碰到行程開關(guān)SQ2，小車停5S，5S后小車后退，至A地碰到行程開關(guān)SQ1，小車停止10S，時間到后，小車繼續(xù)前進至B地，如此循環(huán)，按下停止按鈕SB2，小車立即停止，按下停止按鈕SB3，小車完成當前周期運動后，返回A地停止。

完成一個PLC控制任務，需要寫出輸人輸出分配、畫出接線圖、寫出程序并進行調(diào)試，由于輸入輸出分配及接線圖比較簡單，課堂上可由學生自主完成，教師進行檢查即可。本文主要討論如何引導學生進行編程，為了方便編程，在此列出輸入輸出分配，如表1所示。

由以上要求可以看出，本次任務編程比較復雜，主要包括小車的原位條件，自動往返的過程，以及兩種不同的停止方式。如果直接把任務給學生，大部分同學會感覺到無從下手，沒有解決任務的信心，從而喪失了學習的興趣；而如果直接把程序給學生，只是進行簡單的調(diào)試，那么又沒有達到學習的目標，無法建立起學生的邏輯思維能力。因此，我們設置了四個子任務，每個子任務引入1至2個知識點，由簡單到復雜，由淺及深地逐漸引導學生解決問題，即能滿足學生挑戰(zhàn)自我的心理，又讓學生不會感到特別吃力，從而吸引學生緊跟課堂，提高課堂效率。具體的實施過程如下：

子任務一：我們先從簡單的單周往返開始，小車停在A、B兩地間的任意一點，即無原位條件，按下啟動按鈕SB1，小車前進，至B地碰到行程開關(guān)SQ2，小車后退，至A地碰到行程開關(guān)SQ1，小車停止。

本任務比較簡單，引導學生讀一句話寫一句程序即可，最后加上互鎖。梯形圖如圖2所示。

子任務二：引入自動往返，停止采用簡單的立即停止：無原位條件，按下啟動按鈕SB1，小車前進，至B地碰到行程開關(guān)SQ2，小車后退，至A地碰到行程開關(guān)SQ1繼續(xù)前進，如此循環(huán)，按下停止按鈕SB2，小車立即停止。

本任務在前一任務基礎之上，加上自動往返，即碰到SQ1切斷后退的同時啟動前進。程序較簡單，此處不再詳述。

子任務三：引入原位條件：初始狀態(tài)下，小車停在原位即A地，按下啟動按鈕SB1，小車前進，至B地碰到行程開關(guān)SQ2，小車后退，至A地碰到行程開關(guān)SQ1繼續(xù)前進，如此循環(huán)，按下停止按鈕SB3，小車完成當前周期運動后，返回A地停止。

自動往返回原位停止需要借助輔助繼電器，記錄下啟動及停止按鈕是否按下，程序如圖3所示，按下啟動按鈕，輔助繼電器M1的線圈得電，按下停止按鈕，輔助繼電器M1的線圈失電。

仔細理解M1的程序，可以知道，啟動、循環(huán)、停止條件都可以借助M1。由于有原位條件的限制，因此啟動條件還需要串聯(lián)上X11的常開觸點，完整的程序可由學生自主完成。

子任務四：自動往返回原位停止加時間：初始狀態(tài)下，小車停在原位即A地，按下啟動按鈕SB1，小車前進，至B地碰到行程開關(guān)SQ2，小車停5S，5S后小車后退，至A地碰到行程開關(guān)SQ1，小車停止10S，時間到后，小車繼續(xù)前進至B地，如此循環(huán)，按下停止按鈕SB3，小車完成當前周期運動后，返回A地停止。

本任務在前一任務的基礎上，將往返的條件改為了定時器，因此只要在碰到行程開關(guān)后啟動相應的定時器，然后用其延時常開觸點啟動前進或后退即可，完整的梯形圖如圖4所示。這里需要注意的一點是，由于有原位條件，在按啟動按鈕之前，小車停在A點，壓住A點的行程開關(guān)，X11的常開觸點是閉合的，那么定時器T2就會啟動定時，時間到后小車自動前進，這樣肯定是不符合任務要求的，因此編程的時候要實現(xiàn)按了啟動按鈕之后才能開始計時，需要串聯(lián)上M1的常開觸點，如梯形圖第20步所示。

在子任務四的基礎上，加上立即停止按鈕的作用，即用X2的常閉觸點切斷所有線圈，就完成了最終的任務。

通過對以上案例的整個實施過程可以看出，教學過程中，老師可以將復雜的任務分解成若干個簡單的任務，層層遞進，讓學生逐漸掌握所有的知識點，幫助學生建立起學習的信心，從而激發(fā)學生的學習興趣，提高教學效果。

3評價方式

由于問題式教學注重學生解決問題的實踐過程，評價方式既要包括任務的完成質(zhì)量，也要將學生在實踐過程中的表現(xiàn)包含進來，因此我們對學生的操作過程及作品質(zhì)量進行考核，重點考核學習態(tài)度、職業(yè)素養(yǎng)以及任務完成情況，包含教師評價、組內(nèi)評價及組外評價，使評價結(jié)合更公平、更客觀?？己嗽u價表如表2所示。

4應用問題式教學法的優(yōu)勢

近幾年，課程團隊在《可編程控制技術(shù)》中對問題式教學法進行了應用實踐，我們發(fā)現(xiàn)該教學方法具有以下幾點優(yōu)勢：

1）有助于激發(fā)學生的學習興趣。問題式教學法以學生為主體，以問題為導向，將枯燥的理論知識融入到具體的問題中，并逐步升級問題難度，由學生親自解決問題以完成復雜的任務，該教學法更加符合當前高職學生學習的特點，能夠更大程度地激發(fā)學生的學習動力，提高學生的學習興趣。

2）有助于提高學生的綜合素質(zhì)。課程的教學采用小組形式，學生通過查閱資料，并與小組成員溝通交流以共同完成任務，在此過程中，學生的溝通能力、合作能力、職業(yè)技能等方面均得到了有效的提高，而這些能力也正是適應當今社會最重要的素質(zhì)。

3）有助于提高教師素質(zhì)。問題式教學法對教師提出了更高的要求，教師要思考如何設置問題，才能更好地激發(fā)學生的興趣，讓學生既能建立起完成任務的信心，又能體會到完成任務的滿足感。另外，教師要對學生完成任務過程中出現(xiàn)的各種問題進行輔導和解答，這需要教師花費大量的時間和精力去研究。

5結(jié)束語

問題式教學法采用“先問題、后學習”的教學策略，更加符合當前高職學生學習的特點。首先，問題的設置能夠促進學生的思考，激發(fā)學生的學習興趣，加強學生對知識的理解和記憶。其次，通過學生查閱資料，與小組成員之間進行討論，能夠培養(yǎng)學生獲取有效信息，溝通交流等方面的綜合素質(zhì)。最后，問題式教學法有助于師生間的互動，增進師生感情，提高教師素質(zhì)。通過近幾年的實踐證明，問題式教學法具有傳統(tǒng)教學法無可比擬的優(yōu)點，能夠有效地激發(fā)學生的學習興趣，培養(yǎng)學生的綜合素質(zhì)，提升教學效果，促進教與學的共同進步。