“三三三”教學(xué)法在可編程序控制器原理及應(yīng)用課程中的應(yīng)用

張玉林

摘 要：可編程序控制器是工業(yè)自動化三大支柱之一，是一種新型、先進(jìn)的控制器，以可靠性高、能適應(yīng)惡劣環(huán)境、使用方便等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動化控制領(lǐng)域。因而，可編程序控制器原理及應(yīng)用是機(jī)電類高技能人才必須掌握的一門重要專業(yè)課程。本文根據(jù)筆者幾年來對該課程教學(xué)的實踐與研究，探討“三三三”教學(xué)法在可編程序控制器原理及應(yīng)用課程的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：可編程序控制器 高技能人才 教學(xué)法

現(xiàn)在，高技能人才緊缺制約了中國制造業(yè)的發(fā)展，大力發(fā)展職業(yè)技術(shù)教育，加強(qiáng)中、高級技術(shù)技能人才的培養(yǎng)已迫在眉睫。為此，《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)高技能人才工作的意見》明確了高技能人才的重要性及如何加強(qiáng)高技能人才的培養(yǎng)。同時，十七大報告提出“大力發(fā)展職業(yè)教育”，十八大報告提出“加快發(fā)展現(xiàn)代職業(yè)教育”，十九大報告提出“建設(shè)技能型勞動者大軍，要弘揚(yáng)勞模精神以及工匠精神，營造勞動光榮的社會風(fēng)尚、精益求精的敬業(yè)風(fēng)氣”。這既是對高技能人才培養(yǎng)工作的充分肯定，也表明黨和國家對高技能培養(yǎng)工作的高度重視，同時提出了新的任務(wù)和要求。職業(yè)學(xué)校作為培養(yǎng)合格技術(shù)技能人才的基地，義不容辭地應(yīng)當(dāng)承擔(dān)起這一社會責(zé)任。

作為工業(yè)自動化三大支柱之一的可編程序控制器，是一新型、先進(jìn)的控制器，以可靠性高、能適應(yīng)惡劣環(huán)境、使用方便等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動化控制領(lǐng)域。因而，可編程序控制器原理及應(yīng)用是機(jī)電類高技能人才必須掌握的一門重要課程，各職業(yè)技術(shù)學(xué)校在教學(xué)及培訓(xùn)中都開設(shè)了該課程。

然而，由于它是一門理論性較深、實踐性較強(qiáng)的綜合性課程，廣大技校學(xué)生及所培訓(xùn)學(xué)員的知識基礎(chǔ)不夠扎實，因而學(xué)起來難度很大，且傳統(tǒng)的教學(xué)方法效果不理想。因此，需要一種行之有效的教學(xué)方法，使廣大的技能型人才能夠通過本課程的學(xué)習(xí)，掌握PLC的基本原理，能夠閱讀PLC程序，分析PLC控制系統(tǒng)，同時根據(jù)現(xiàn)代生產(chǎn)加工以及工藝實際的需要，設(shè)計與之相匹配的PLC控制系統(tǒng)，并編寫與系統(tǒng)對應(yīng)的程序。

下面，筆者根據(jù)幾年來對本課程教學(xué)的實踐與探索，談?wù)劷虒W(xué)中的“三三三”教學(xué)法，以供同仁

參考。

一、“基礎(chǔ)理論、應(yīng)用仿真、技能實操”三段式的課程結(jié)構(gòu)體系

筆者認(rèn)為，學(xué)生所有學(xué)習(xí)的目的，就是要形成與就業(yè)相匹配的職業(yè)技能。為達(dá)到這一目的，筆者在課程中按照“基礎(chǔ)理論、應(yīng)用仿真、技能實操”的三段式課程結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行實踐，取得了較好的教學(xué)效果。

基礎(chǔ)理論段，由教師講授PLC概論、系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)、指令應(yīng)用、程序設(shè)計和系統(tǒng)設(shè)計，使學(xué)生掌握可編程序控制器的產(chǎn)生和發(fā)展、編程資源和使用特點、梯形圖程序編程、順序控制的編程等，在這個階段讓學(xué)生建立學(xué)習(xí)該可編程控制器的興趣，培養(yǎng)學(xué)生基本的理論能力。

應(yīng)用仿真段，通過上機(jī)編程，使學(xué)生掌握可編程序控制器的程序設(shè)計、程序編輯、程序下載及調(diào)試、仿真等。這個階段主要讓學(xué)生在第一個階段的基礎(chǔ)上掌握綜合程序的設(shè)計、編寫、調(diào)試，初步培養(yǎng)學(xué)生的可編程序控制器系統(tǒng)的全局意識。

技能實操段，通過針對性項目的實訓(xùn)，使學(xué)生掌握可編程序控制器控制系統(tǒng)的電氣控制外圍電路的設(shè)計安裝、系統(tǒng)的綜合調(diào)試。這個階段是學(xué)生形成核心能力的階段，學(xué)生在這個階段通過完成相關(guān)任務(wù)形成PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計、安裝、調(diào)試、維護(hù)等綜合技能。在三段式的課程結(jié)構(gòu)體系中，筆者同時引入一體化教學(xué)，使三者有機(jī)結(jié)合，特別是基礎(chǔ)理論段和應(yīng)用仿真段，兩者可以相互融合。

二、“驗證、模仿、應(yīng)用”循序漸進(jìn)的三步學(xué)習(xí)方法

要學(xué)好可編程序控制器原理及應(yīng)用，先修的課程一般有電工基礎(chǔ)、電路技術(shù)、電力拖動、計算機(jī)操作技能等，涉及的主要教學(xué)內(nèi)容有數(shù)字電路、計算機(jī)操作技能、繼電控制等。但是專業(yè)的不同致使所開設(shè)的課程時間先后和教學(xué)內(nèi)容詳略取舍也不同、學(xué)生個體學(xué)習(xí)基礎(chǔ)上的差異等，致使該課程學(xué)生學(xué)習(xí)基礎(chǔ)不一，尤其是對于電子技術(shù)和電力拖動這兩門課程，很大一部分學(xué)生學(xué)習(xí)基礎(chǔ)都較差，導(dǎo)致該課程教學(xué)基礎(chǔ)薄弱（社會培訓(xùn)人員尤其突出），因而教學(xué)難度很大，特別是在編寫程序時，這個問題尤其突出?；诖朔N情況，筆者大膽嘗試讓學(xué)生采用“模仿、應(yīng)用、提高”的循序漸進(jìn)的三步學(xué)習(xí)方法。

第一步，驗證，由老師給出范例，讓學(xué)生掌握；第二步，模仿，學(xué)生在掌握范例的基礎(chǔ)上，做出另一相近項目；第三步，應(yīng)用，在第二步的基礎(chǔ)上，做出一完整的項目，以達(dá)到熟練掌握的目的。

筆者在讓學(xué)生掌握順序控制法的編程時這樣做：

1.驗證

例如，兩盞燈的順序啟動、逆序停止。畫出該范例的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖、梯形圖及輸入輸出分配表，然后向?qū)W生講授狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖的畫法、梯形圖的編寫方法及編程要點，要求大家把例子輸入計算機(jī)，然后進(jìn)行仿真驗證，以掌握例子。

2.模仿

要求學(xué)生根據(jù)例子完成三盞燈的順序啟動、逆序停止。

3.應(yīng)用

要求學(xué)生完成交通燈的控制。

三、“優(yōu)、中、差”三層次進(jìn)行分層次教學(xué)

筆者把學(xué)生分成優(yōu)、中、差三層次，進(jìn)行分層次教學(xué)。筆者把學(xué)生分成優(yōu)、中、差三個層次，進(jìn)行分層次教學(xué)?；谥械葘哟蔚拇蠖鄶?shù)學(xué)生，設(shè)立不同的要求及目標(biāo)；差一點的學(xué)生，能通過教師的范例，照葫蘆畫瓢；優(yōu)秀層次的學(xué)生，筆者給其新項目，加上新功能。如在以上項目的實驗中，有的學(xué)生很快就完成了第三步，筆者就會讓他加上多方式控制。

四、教學(xué)示例

在可編程控制器的應(yīng)用里，順序控制的編程是比較常用且比較重要的一種技能，編程上可以用很多方式來完成，如常見的用“啟保?！薄胺虏竭M(jìn)指令（復(fù)位、置位）”“步進(jìn)指令”“移位寄存器指令”“移位指令”“編碼譯碼指令”等。而在用移位指令完成順序控制中，由于學(xué)生對功能指令掌握較吃力，因此，用此指令完成順序控制學(xué)生學(xué)起來比較吃力。如在學(xué)習(xí)流水線裝配任務(wù)時，按常規(guī)理論教學(xué)或?qū)嵱?xùn)教學(xué)效果都不理想。流水線裝配任務(wù)如下。

在一流水生產(chǎn)線上，通過傳送帶傳送加工零件。程序啟動后，工件經(jīng)過一定時間到達(dá)D工位，在此執(zhí)行操作A加工后又通過傳送帶傳送，經(jīng)過一定時間后到達(dá)E工位，執(zhí)行操作B加工后又通過傳送帶傳送，經(jīng)過一定時間后到達(dá)F工位，執(zhí)行操作C加工完成裝配后又通過傳送帶傳送，經(jīng)過一定時間后到達(dá)G工位，在此工件通過入庫操作H完成入庫。在這個過程中，工件分別在D（操作A）、E（操作B）、F（操作C）三個工位完成三種裝配操作，經(jīng)最后一個工位送入倉庫。

即按下啟動開關(guān)SD，程序按照D→A→E→ B→F→C→G→H流水線順序自動循環(huán)執(zhí)行；在任意狀態(tài)下選擇復(fù)位按鈕RS程序都返回到初始狀態(tài)；選擇移位按鈕ME，每按動一次，工件運行一步。

要求學(xué)生用左移指令完成該任務(wù)。

筆者按如下步驟完成該任務(wù)的教學(xué)。

第一，詳細(xì)講解左移指令的用法。

第二，利用一個例子講解左移指令在程序里的應(yīng)用。

第三，讓學(xué)生輸入程序，領(lǐng)會移位指令的用法。

第四，利用左移指令，完成兩盞燈的順序點亮、逆序熄滅。筆者把狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖和梯形圖在黑板上展示后，詳細(xì)介紹用左移指令完成順序控制的要領(lǐng)。

第五，讓學(xué)生輸入示例，驗證兩盞燈的順序點亮、逆序熄滅的示例程序。

第六，讓學(xué)生仿照例子，完成三盞燈的順序點亮、逆序熄滅程序，重點引導(dǎo)學(xué)生仿照例子，首先畫出狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖，在示例的基礎(chǔ)上自己思考，完成三盞燈的順序點亮、逆序熄滅程序編寫，并調(diào)試驗證。

第七，加入多方式控制，即在循環(huán)控制的基礎(chǔ)上加入循環(huán)控制、單周控制、單步控制、手動控制（在加入多方式控制時，筆者是在兩盞燈的順序點亮、逆序熄滅的示例程序基礎(chǔ)上添加，然后讓學(xué)生完成三盞燈的順序點亮、逆序熄滅程序的多方式控制）。

第八，通過掌握三盞燈的順序點亮、逆序熄滅程序的多方式控制模式，最終完成流水線裝配任務(wù)。

在教學(xué)中，基礎(chǔ)較好的學(xué)生在給出示例程序后，就能夠完成任務(wù)。筆者會給這些學(xué)生增加任務(wù)，如在三盞燈的順序點亮、逆序熄滅程序編寫結(jié)束后，讓學(xué)生再編寫交通燈的程序。另外，有部分學(xué)生，在給出示例的情況下，經(jīng)過教師指點和幫助，也能夠完成任務(wù)。還有部分同學(xué)，只能按照教師給出的示例程序輸入驗證，慢慢領(lǐng)會左移指令在順序控制編程中的關(guān)鍵點。

通過該任務(wù)，學(xué)生基本能夠掌握左移指令的用法，掌握左移指令完成順序控制的要點。同時，在教學(xué)中避免了基礎(chǔ)好的學(xué)生不夠吃、基礎(chǔ)差的學(xué)生吃不了的情況發(fā)生。

筆者在上課中還經(jīng)常和學(xué)生開玩笑講，如果要好好學(xué)可編程控制器，在實訓(xùn)室里面絕對不可能無所事事，好的學(xué)生任務(wù)也完不了，差的同學(xué)任務(wù)也有做的。只要認(rèn)真學(xué)，強(qiáng)者更強(qiáng)，弱者變強(qiáng)！

“三三三”教學(xué)法是筆者在承擔(dān)可編程序控制器原理及應(yīng)用教學(xué)中總結(jié)出來的方法，對于其他課程的培訓(xùn)及授課也有一定借鑒意義。

教有法，但無定法。只要從電工專業(yè)的課程特點出發(fā)，結(jié)合培訓(xùn)學(xué)生及學(xué)員的文化基礎(chǔ)特點，應(yīng)用科學(xué)、合理、有效的教學(xué)方法，就一定能使他們掌握技能型人才所需的理論知識及相應(yīng)的實踐技能，成為一名合格的高素質(zhì)技能型人才。