談學(xué)習(xí)可編程序控制器與應(yīng)用課程需具備的正遷移

曹麗紅

（金昌市金川集團(tuán)公司職工培訓(xùn)中心，甘肅 金昌 737100）

談學(xué)習(xí)可編程序控制器與應(yīng)用課程需具備的正遷移

曹麗紅

（金昌市金川集團(tuán)公司職工培訓(xùn)中心，甘肅 金昌 737100）

遷移是先前的學(xué)習(xí)對后繼學(xué)習(xí)的影響，是學(xué)生運(yùn)用已有認(rèn)知結(jié)構(gòu)對新事物進(jìn)行認(rèn)識(shí)——分析——再認(rèn)識(shí)的過程?？删幊绦蚩刂破髋c應(yīng)用是一門綜合性和實(shí)踐性較強(qiáng)的專業(yè)課，需要計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)、數(shù)字電子技術(shù)和繼電接觸控制等知識(shí)和技能的正遷移。通過教師的積極引導(dǎo)，能促進(jìn)學(xué)員思維的遷移，進(jìn)而提高學(xué)員對新知識(shí)的理解能力和學(xué)習(xí)積極性，真正達(dá)到事半功倍的效果。

PLC；正遷移；知識(shí)；技能

為適應(yīng)技術(shù)發(fā)展的需要，可編程序控制器與應(yīng)用已成為職業(yè)技術(shù)院校電工類、維修電工培訓(xùn)的一門主干專業(yè)技術(shù)課。筆者在長期承擔(dān)PLC與應(yīng)用教學(xué)任務(wù)的過程中發(fā)現(xiàn)，如果學(xué)員沒有掌握必備的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，就無法提供知識(shí)點(diǎn)之間的銜接，其理解和操作能力就非常有限，甚至像聽天書一樣，不容易入門，嚴(yán)重影響了學(xué)員的積極性和教學(xué)效果。筆者認(rèn)為相應(yīng)的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)如計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)、數(shù)字電子技術(shù)和工廠電氣控制等課程對學(xué)習(xí)PLC技術(shù)具有良好的正遷移作用。

一、正遷移及其作用

學(xué)習(xí)是一個(gè)連續(xù)的過程，任何學(xué)習(xí)都是在學(xué)習(xí)者已有的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)、認(rèn)知結(jié)構(gòu)、動(dòng)作技能、態(tài)度等基礎(chǔ)上進(jìn)行的。遷移理論認(rèn)為，遷移是指先前的學(xué)習(xí)對后繼學(xué)習(xí)的影響，其實(shí)質(zhì)是學(xué)生運(yùn)用已有認(rèn)知結(jié)構(gòu)對新事物進(jìn)行認(rèn)識(shí)——分析——再認(rèn)識(shí)的過程。正遷移則是一種學(xué)習(xí)對另一種學(xué)習(xí)的積極影響，或已經(jīng)具有的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)使學(xué)習(xí)者順利解決面臨的問題，或一種學(xué)習(xí)使另一種學(xué)習(xí)具有了良好的準(zhǔn)備。并且認(rèn)知心理學(xué)研究表明，學(xué)生知識(shí)的概括層次越高，包容范圍越大，其利用所學(xué)知識(shí)，通過正遷移實(shí)現(xiàn)“下位學(xué)習(xí)”，理解各種細(xì)節(jié)的再遷移能力就越強(qiáng)。因此，教學(xué)中就需要這種有效的正遷移，如學(xué)習(xí)了數(shù)學(xué)知識(shí)，有助于對物理和化學(xué)中的一些數(shù)學(xué)關(guān)系和方程式的理解，電工基礎(chǔ)知識(shí)就有助于電子技術(shù)、工廠供電及電氣控制技術(shù)等課程的學(xué)習(xí)等，起到了知識(shí)和理解的正遷移；又如學(xué)會(huì)使用電流表、電壓表有助于學(xué)習(xí)萬用表的使用方法等，就起到了動(dòng)作技能的遷移。所以，知識(shí)和技能的提高離不開相應(yīng)基礎(chǔ)知識(shí)的正遷移，學(xué)習(xí)PLC技術(shù)也就離不開專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)和技能的正遷移。

二、學(xué)習(xí)PLC與應(yīng)用課程應(yīng)具備的正遷移

可編程序控制器（簡稱PLC），是一種在傳統(tǒng)繼電器控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，與3C技術(shù)（即微型計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)及通信技術(shù)）相結(jié)合，不斷發(fā)展完善起來的新型自動(dòng)化裝置，具有較強(qiáng)的實(shí)踐性和綜合性，那么學(xué)員扎實(shí)的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)和技能就是產(chǎn)生知識(shí)和理解、操作技能有效遷移的一個(gè)有利條件。下面以學(xué)習(xí)S7—200 PLC應(yīng)用為例，分析計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)、數(shù)字電子基礎(chǔ)及繼電接觸控制技術(shù)產(chǎn)生的正遷移。

1.計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)具有的正遷移作用

（1）計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)與可編程序控制器之間的聯(lián)系

可編程序控制器集中了工業(yè)專用機(jī)和通用計(jì)算機(jī)的優(yōu)點(diǎn)。從功能上，PLC不僅能完成邏輯運(yùn)算，計(jì)算機(jī)的復(fù)雜運(yùn)算功能也進(jìn)一步得到利用；從結(jié)構(gòu)上，計(jì)算機(jī)的硬件和技術(shù)越來越多地應(yīng)用到PLC中，如二者都主要由CPU、存儲(chǔ)器、輸入和輸出部分構(gòu)成。有的部件（如存儲(chǔ)器）在兩者中通用；從原理上，在PLC程序執(zhí)行階段，與計(jì)算機(jī)基本相同，都是指令在內(nèi)存中順序存放，CPU從內(nèi)存中順序取指令并執(zhí)行，直到最后一條指令；從語言上，PLC編程語言之一的語句表語言（STL），就類似于計(jì)算機(jī)的匯編語言；在通信方面，PLC與計(jì)算機(jī)可直接相連進(jìn)行信息傳遞，并且計(jì)算機(jī)與PLC之間以及各個(gè)PLC之間的聯(lián)網(wǎng)和通信的能力不斷增強(qiáng)。

（2）計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)對學(xué)習(xí)可編程序控制器的正遷移

S7—200PLC控制系統(tǒng)由硬件和工業(yè)軟件兩大部分構(gòu)成，其中計(jì)算機(jī)就是PLC控制系統(tǒng)中的硬件之一，如果學(xué)員具備了計(jì)算機(jī)的基本理論知識(shí)和操作技能，那么在學(xué)習(xí)可編程序控制器時(shí)，就可以結(jié)合計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)了解PLC主機(jī)結(jié)構(gòu)、CPU的功能、存儲(chǔ)器的作用；理解PLC的掃描周期、執(zhí)行用戶程序的工作過程；進(jìn)一步熟悉常用數(shù)據(jù)類型、編址形式和尋址方式，以提高程序設(shè)計(jì)的能力。并且對計(jì)算機(jī)操作技能，如在編程軟件的使用、程序輸入及調(diào)試運(yùn)行等操作方面具有很好的促進(jìn)作用。

2.數(shù)字電子基礎(chǔ)具有的正遷移作用

（1）數(shù)字電子基礎(chǔ)與PLC之間的聯(lián)系

數(shù)字電路由于抗干擾能力強(qiáng)、系統(tǒng)穩(wěn)定性高、控制功能強(qiáng)大、電路相對簡單、信號容易存儲(chǔ)和傳送等優(yōu)點(diǎn)，所以在自動(dòng)化控制技術(shù)中得到了廣泛的應(yīng)用，如通用計(jì)算機(jī)、單片機(jī)和可編程序控制器等都是由數(shù)字電路所組成的。數(shù)字電子技術(shù)作為自動(dòng)化控制的基礎(chǔ)，其數(shù)字電路基礎(chǔ)知識(shí)、組合邏輯電路、時(shí)序邏輯電路以及數(shù)/模與模/數(shù)轉(zhuǎn)換器等知識(shí)，廣泛應(yīng)用于PLC的指令系統(tǒng)。PLC編程語言之一的邏輯功能圖（FBD），其圖形結(jié)構(gòu)與數(shù)字電路的結(jié)構(gòu)極為相似，常用“與”、“或”、“非”等邏輯功能表達(dá)控制邏輯，對于熟悉邏輯電路和具有邏輯代數(shù)基礎(chǔ)的人來說，是非常方便的。

（2）數(shù)字電子基礎(chǔ)對學(xué)習(xí)可編程序控制器的正遷移

數(shù)字電子基礎(chǔ)作為一門專業(yè)基礎(chǔ)課，對學(xué)習(xí)S7—200系列PLC具有很好的知識(shí)和理解遷移作用。如數(shù)字電路中的“與”、“或”、“非”等邏輯運(yùn)算對應(yīng)于PLC的A、O、NOT位邏輯運(yùn)算指令，編碼、譯碼、顯示譯碼對應(yīng)于PLC的轉(zhuǎn)換指令，比較器對應(yīng)于比較指令，寄存器對應(yīng)于寄存器移位指令，計(jì)數(shù)器對應(yīng)于計(jì)數(shù)器指令，模擬量(A)和數(shù)字量(D)之間的A/D轉(zhuǎn)換器和D/A轉(zhuǎn)換器，則是過程（模擬量）控制系統(tǒng)中模擬量I/0模塊的核心部分等等。因此，學(xué)員若具有扎實(shí)的數(shù)字電路理論知識(shí)和應(yīng)用能力，對知識(shí)的銜接、指令功能的理解及靈活運(yùn)用、程序分析和設(shè)計(jì)具有很好的促進(jìn)作用。

3.繼電接觸控制基礎(chǔ)產(chǎn)生的正遷移作用

（1）繼電接觸控制技術(shù)與PLC之間的聯(lián)系

可編程序控制器發(fā)展到目前，其功能極為強(qiáng)大，既可實(shí)現(xiàn)數(shù)字量的控制，又可實(shí)現(xiàn)模擬量的控制。但PLC最初是為了在數(shù)字量控制中取代繼電接觸控制而產(chǎn)生的。例如，PLC中的通用輔助繼電器如同繼電接觸控制系統(tǒng)中的中間繼電器，定時(shí)器的工作過程與繼電接觸控制系統(tǒng)中的時(shí)間繼電器基本相同；又如，梯形圖(LAD)是從繼電器控制電路圖變化過來的，形式上與繼電器控制很相似，讀圖方法和習(xí)慣也相同，是最常用的一種編程語言，是初學(xué)者理想的編程工具，并且所有廠商的可編程序控制器都支持梯形圖語言。

任何一個(gè)復(fù)雜的控制電路，都是由一些基本控制環(huán)節(jié)組成的，PLC控制系統(tǒng)也是如此。如典型的啟保停電路、可逆控制、時(shí)間繼電器控制星——三角啟動(dòng)、順序控制等基本控制電路原理，在PLC程序設(shè)計(jì)方面就得到了廣泛應(yīng)用。因此，熟悉繼電接觸器控制元件和控制電路，就很容易從思想上接受可編程序控制器的組成結(jié)構(gòu)和編程語言，就可以結(jié)合實(shí)際需要進(jìn)行應(yīng)用設(shè)計(jì)，進(jìn)而將PLC用于實(shí)際控制系統(tǒng)中。

（2）繼電接觸控制技術(shù)對學(xué)習(xí)可編程序控制器的正遷移

繼電接觸器控制系統(tǒng)的基本知識(shí)和應(yīng)用方法，是學(xué)習(xí)可編程序控制器的必修內(nèi)容。如熟悉常用低壓電器的原理、結(jié)構(gòu)及使用，就容易理解PLC中的輸入、輸出繼電器和定時(shí)器等編程元件的功能；掌握了電機(jī)控制的基本環(huán)節(jié)，如單向旋轉(zhuǎn)、可逆旋轉(zhuǎn)、點(diǎn)動(dòng)控制、自動(dòng)往返、降壓啟動(dòng)、制動(dòng)、調(diào)速、順序控制等，就便于進(jìn)行相應(yīng)控制功能的梯形圖設(shè)計(jì)；熟悉繼電接觸控制電路的原理，就有利于將原有的較完善的繼電接觸控制系統(tǒng)很容易地改造為可編程序控制系統(tǒng)；熟悉常用術(shù)語，如自保電路、電氣互鎖、按鈕互鎖等知識(shí)，可以使程序的功能進(jìn)一步完善，梯形圖設(shè)計(jì)思路更加明確。所以，繼電接觸控制基礎(chǔ)知識(shí)和操作技能對學(xué)員建立梯形圖設(shè)計(jì)思維能起到很好的正遷移作用。

三、正遷移作用在教學(xué)中的發(fā)揮

1.加強(qiáng)“上位”學(xué)習(xí)，才能促進(jìn)有效遷移

PLC與應(yīng)用課程需要支撐的理論和技能知識(shí)比較多，所以，教師不僅要掌握所任學(xué)科的知識(shí)體系，而且還要了解本學(xué)科的發(fā)展動(dòng)向，處理好基礎(chǔ)知識(shí)和專業(yè)技能發(fā)展的關(guān)系。并且專業(yè)基礎(chǔ)課要以“必須、夠用”為度，理論與技能并重為原則，精選“下位學(xué)習(xí)”必備的基礎(chǔ)知識(shí)和技能，為“上位學(xué)習(xí)”進(jìn)行知識(shí)和技能儲(chǔ)備。

2.教師是發(fā)揮正遷移作用的關(guān)鍵

通過長期教學(xué)實(shí)踐，認(rèn)為在教學(xué)中“學(xué)為主、教為導(dǎo)”，其實(shí)質(zhì)就是教師訓(xùn)練學(xué)員思維的遷移性，充分利用“上位學(xué)習(xí)”所獲得的知識(shí)和技能去探索新知識(shí)。因此，教師對教材的掌握要達(dá)到廣、精、熟的程度，并且要具有較豐富的基礎(chǔ)知識(shí)和應(yīng)用能力，這樣才能啟發(fā)得當(dāng)。如前蘇聯(lián)當(dāng)代著名教育理論家所說，講課時(shí)“占據(jù)你的注意中心的，將不是關(guān)于教材內(nèi)容的思考，而是對于你的學(xué)員的思維情況的關(guān)心”。例如，在講授計(jì)數(shù)器指令及應(yīng)用時(shí)，首先以數(shù)字電路中的計(jì)數(shù)器知識(shí)為切入點(diǎn)，調(diào)動(dòng)學(xué)員記憶中關(guān)于計(jì)數(shù)器的有關(guān)知識(shí)。如數(shù)字電路中計(jì)數(shù)器是用以累計(jì)輸入脈沖的個(gè)數(shù)、實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)操作功能的，按計(jì)數(shù)器中數(shù)值的增減情況可分為加、減以及可逆計(jì)數(shù)器，其計(jì)數(shù)特點(diǎn)是輸入脈沖個(gè)數(shù)與計(jì)數(shù)長度相對應(yīng)。然后重點(diǎn)講授PLC中計(jì)數(shù)器指令功能和特點(diǎn)，如所有計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)原理相同，PLC中計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)位動(dòng)作值與PV設(shè)定值有關(guān)，可逆計(jì)數(shù)器指令與數(shù)字電路中的可逆計(jì)數(shù)器在計(jì)數(shù)長度上有不同之處等等。最后，學(xué)員通過實(shí)際操作運(yùn)行達(dá)到理解和掌握。又如，講授定時(shí)器指令時(shí)，就以時(shí)間繼電器的動(dòng)作原理為切入點(diǎn)；講授循環(huán)、移位寄存器指令時(shí)，以數(shù)字電路中的雙向移位寄存器（74LS194）的功能為切入點(diǎn)等。經(jīng)過老師如此的實(shí)時(shí)點(diǎn)撥，雖是順口一提，但卻起到了知識(shí)和理解正遷移的功效，就啟發(fā)了學(xué)生的思維，增強(qiáng)了學(xué)生的參與意識(shí)，給教學(xué)過程帶來生氣和活力。

［1］臺(tái)方.可編程序控制器應(yīng)用教程［M］.北京：中國水利水電出版社，2007.

［2］鮮靜林.現(xiàn)代成人培訓(xùn)管理論［M］.蘭州：甘肅教育出版社，2003.

［3］張偉林.數(shù)字電子技術(shù)［M］.北京：中國勞動(dòng)社會(huì)保障出版社，2006.

［4］韓提文.淺談成人教育中“英語”對電子技術(shù)教學(xué)的影響［J］.中國成人教育，2009，（15）.

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