高中勞技可編程控制校本課程的探索與實(shí)施

【摘 要】可編程控制是一門有較高技術(shù)含量、符合松江經(jīng)濟(jì)特色、具有時代特征的勞技課程，有利于培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力和創(chuàng)新意識。本文結(jié)合筆者的教學(xué)實(shí)踐探討如何在勞技中心高中階段開展可編程控制校本課程。

【關(guān)鍵詞】可編程控制 PLC 高中勞技 校本課程

【中圖分類號】G632 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】1674-4810（2015）19-0068-03

一 開設(shè)可編程控制課程的背景

可編程控制器（Programmable Logic Controller）簡稱PLC，是以計算機(jī)技術(shù)為核心的通用工業(yè)自動控制裝置?？删幊炭刂剖钱?dāng)代工業(yè)自動化三大支柱（PLC、機(jī)器人、CAD）之一，是當(dāng)今自動化控制的主流技術(shù)。松江工業(yè)區(qū)是上海市首家市級工業(yè)區(qū)，區(qū)內(nèi)的電子信息產(chǎn)業(yè)及現(xiàn)代裝備制造業(yè)發(fā)達(dá)。

可編程控制既是一門有較高技術(shù)含量、符合松江經(jīng)濟(jì)特色、具有時代特征的勞技課程，又是一門有利于培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力和創(chuàng)新意識的勞技課程。四年前松江勞技中心率先在高中課程中開設(shè)了可編程控制課程。

二 實(shí)施可編程控制課程過程中遇到的主要問題

1.學(xué)生學(xué)習(xí)可編程控制存在知識上的盲點(diǎn)

可編程控制課程是高校及中職機(jī)電相關(guān)專業(yè)開設(shè)的一門專業(yè)課。學(xué)生學(xué)習(xí)可編程控制前必須具備電器控制方面的基礎(chǔ)知識，這樣學(xué)起來才比較容易。而來我中心學(xué)習(xí)可編程控制課程的學(xué)生主要是普通中學(xué)高一、高二的學(xué)生，這些學(xué)生沒有學(xué)習(xí)過電器控制方面的相關(guān)知識，因此學(xué)生直接來學(xué)習(xí)可編程控制存在諸多知識上的盲點(diǎn)，給教學(xué)帶來了較大障礙。

2.沒有面向高中學(xué)生的可編程控制勞技教材及教輔資料

目前市面上的可編程控制教材絕大多數(shù)是面向高校學(xué)生編寫的，少數(shù)是面向中職學(xué)生編寫的，沒有適合普通高中學(xué)生學(xué)習(xí)的可編程控制勞技教材及教輔資料，這給我們的教學(xué)帶來了很大的不便。

3.學(xué)生的學(xué)習(xí)時間短，教學(xué)內(nèi)容多

高校及中職學(xué)生學(xué)習(xí)可編程控制的時間大多為一個學(xué)期50個課時左右，而我們勞技中心的教學(xué)時間集中在一周4天半，共24課時?？删幊炭刂频膬?nèi)容很多，在這 有限的時間里，讓學(xué)生學(xué)習(xí)哪些知識、達(dá)到什么樣的目標(biāo)也是困擾我們的問題。

4.現(xiàn)有教材中的教學(xué)內(nèi)容不適合高中學(xué)生

起初我們也曾參考高校及中職的教材，選擇其中的一部分項(xiàng)目，如電動機(jī)控制、搶答器控制、水塔水位控制等具有實(shí)際應(yīng)用的項(xiàng)目作為學(xué)生的學(xué)習(xí)內(nèi)容，但是實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，學(xué)生對這些雖有實(shí)際用途、但在他們實(shí)際生活中接觸不到的項(xiàng)目并不感興趣，學(xué)生覺得“不好玩”。大部分學(xué)生反映可編程控制課程比較難且枯燥乏味。

三 實(shí)施可編程控制課程過程中進(jìn)行的探索

1.編寫可編程控制校本教材

第一，編寫原則。（1）科學(xué)性。我們編寫可編程控制校本教材是供學(xué)生一周勞技學(xué)習(xí)用的。因此，我們不可能將這門課程所有的內(nèi)容都包含在校本教材中。例如，僅三菱FX2N型PLC的指令就有150余條，在4天半的時間內(nèi)讓學(xué)生學(xué)習(xí)哪些指令呢？在經(jīng)過了為期2年的教學(xué)實(shí)踐之后，我們初步確定了數(shù)十個知識點(diǎn)，作為我們的教學(xué)內(nèi)容。但是可編程控制課程有其自身的科學(xué)體系，我們在編寫可編程控制校本課程時，盡量遵循了課程原有的科學(xué)體系?？删幊炭刂剖且婚T理論性和實(shí)踐性都很強(qiáng)的課程。因此，我們在編寫校本教材的過程中，既有理論部分也有實(shí)踐部分。希望學(xué)生通過一周的勞技學(xué)習(xí)，體驗(yàn)可編程控制設(shè)計的一般過程，從而對可編程控制這門課程有一個初步的了解。（2）可行性。在編寫校本教材的過程中，我們充分考慮到學(xué)生原有的基礎(chǔ)，確保學(xué)生能夠接受這門課程。例如，電器控制方面的基礎(chǔ)知識是學(xué)生學(xué)習(xí)可編程控制的必備知識，而中學(xué)生在其他課程中并未學(xué)習(xí)過，所以必須給學(xué)生補(bǔ)充這方面的知識。但電器控制方面的知識內(nèi)容很多，到底補(bǔ)充哪些知識點(diǎn)呢？通過教學(xué)實(shí)踐我們覺得，繼電器的知識很重要，如果學(xué)生不理解繼電器，那么將給后續(xù)學(xué)習(xí)帶來極大的困難。因此我們決定將繼電器、線圈、常開觸點(diǎn)、常閉觸點(diǎn)以及它們之間的邏輯關(guān)系作為學(xué)習(xí)可編程控制的預(yù)備知識補(bǔ)充在教材中。（3）實(shí)踐性。可編程控制課程具有較強(qiáng)的實(shí)踐性，我們在編寫校本教材的時候，以項(xiàng)目為載體，注重學(xué)生的實(shí)踐操作。我們的校本教材，理論部分的篇幅約占三分之一，實(shí)踐操作部分約占三分之二。（4）趣味性。學(xué)生獲取知識和技能的動力是興趣，沒有興趣，就不能讓他們?nèi)硇牡赝度氲綄W(xué)習(xí)中。我們在編寫校本教材時充分考慮到學(xué)生身心發(fā)展規(guī)律，盡量符合學(xué)生的心理特點(diǎn)。通過兩年的實(shí)踐，我們最終把彩燈、LED數(shù)碼顯示、機(jī)器人、機(jī)械手、電梯等學(xué)生感興趣的項(xiàng)目作為我們的教學(xué)內(nèi)容。

第二，教材內(nèi)容及教學(xué)要求?！渡虾Ｊ兄行W(xué)勞動技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（試行稿）》對自動控制系統(tǒng)有明確的教學(xué)要求。雖然《課程標(biāo)準(zhǔn)》中的控制部分只明確列出了單片機(jī)的教學(xué)內(nèi)容和要求，但實(shí)際上PLC是一種建立在單片機(jī)之上，能直接應(yīng)用于工業(yè)的自動控制裝置。根據(jù)中學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)，參考單片機(jī)的教學(xué)內(nèi)容和要求，我們制定了可編程控制校本課程的教學(xué)內(nèi)容及要求（如下表所示）。

2.可編程控制課堂教學(xué)初探

經(jīng)過兩年的教學(xué)實(shí)踐，我們初步形成了以任務(wù)驅(qū)動為主的教學(xué)模式。所謂任務(wù)驅(qū)動，就是讓學(xué)生在一個典型的PLC程序設(shè)計任務(wù)的驅(qū)動下，展開教學(xué)活動，引導(dǎo)學(xué)生由簡到繁、由易到難、循序漸進(jìn)地完成一系列任務(wù)，在完成任務(wù)的過程中構(gòu)建知識和技能。其中的任務(wù)，既包含了學(xué)生應(yīng)該掌握的知識與技能，也包含了學(xué)生應(yīng)該獲得的能力訓(xùn)練。在完成任務(wù)的過程中，培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力。我們的任務(wù)驅(qū)動的教學(xué)法一般包含如下幾個過程：明確并提出任務(wù)——師生共同分析完成任務(wù)的方法和步驟（補(bǔ)充必要的新知識）——學(xué)生自主或合作完成任務(wù)——教師適時指導(dǎo)——交流及評價。用任務(wù)驅(qū)動教學(xué)模式進(jìn)行教學(xué)，教師的教和學(xué)生的學(xué)都是圍繞如何完成一個具體的任務(wù)進(jìn)行的。首先教師明確教學(xué)任務(wù)即任務(wù)設(shè)計，在任務(wù)設(shè)計時要注意有趣性、實(shí)用性等原則，要求把學(xué)生應(yīng)掌握的知識、技能和能力的提高融入任務(wù)中。然后教師提出一個需要完成的具體任務(wù)，與學(xué)生共同分析解決該任務(wù)所需的知識、方法和步驟，由學(xué)生來完成任務(wù)，可以獨(dú)立完成，也可以合作完成。目的是通過完成任務(wù)，掌握學(xué)習(xí)內(nèi)容，培養(yǎng)綜合能力。在這個過程中，教師參與探索和指導(dǎo)，引導(dǎo)學(xué)生掌握領(lǐng)悟，適時在班級交流，發(fā)現(xiàn)新思路，推廣新思路，鼓勵創(chuàng)新。教師進(jìn)行比較、評講、歸納，學(xué)生從中得出結(jié)論，主動交流，共同進(jìn)步。

3.可編程控制教學(xué)評價初探

評價是勞技教學(xué)中一個重要的環(huán)節(jié)。我們覺得通過一周的課堂教學(xué)，并非讓學(xué)生掌握許多高深的理論知識，也并非讓學(xué)生掌握很多操作的技能與技巧，而是希望通過一周的教學(xué)，使學(xué)生對可編程控制技術(shù)有一個初步的了解，感受到自動控制技術(shù)與我們的生活生產(chǎn)有著密切的聯(lián)系，使學(xué)生初步萌發(fā)職業(yè)理想。因此，在教學(xué)中我們以過程性評價、教師評價為主，自評、互評為輔，關(guān)注學(xué)生在學(xué)習(xí)中的學(xué)習(xí)態(tài)度（包括出席、紀(jì)律、安全、衛(wèi)生等），重視學(xué)生邏輯思維能力、動手能力、合作交流能力及創(chuàng)新意識的培養(yǎng)。

四 已取得的成果

經(jīng)過一年半的實(shí)踐與探索，目前我們已經(jīng)取得了一些成果。我們完成了松江區(qū)勞技中心《可編程控制（高中適用）》第一版校本教材的編寫，并已印刷成冊。配合校本教材，我們制作了多媒體課件、專題教學(xué)網(wǎng)站以方便教學(xué)。2009年，湯銘老師面向全市同行開了一節(jié)《材料分揀可編程控制》公開課，得到了市教研員及其他區(qū)縣教研員的肯定。2010年，我們參加了松江區(qū)首屆勞技教育成果展示活動，我們設(shè)計并制作的作品《機(jī)械手寫“世博”》獲得教師創(chuàng)新作品一等獎。

五 今后需要思考和解決的問題

1.充分激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)可編程控制課程的興趣

通過兩年的教學(xué)實(shí)踐，我們發(fā)現(xiàn)絕大部分參加可編程控制課程學(xué)習(xí)的學(xué)生普遍反映這是一門有難度且枯燥乏味的課程。如何降低學(xué)生的學(xué)習(xí)難度、激發(fā)學(xué)生的興趣，是我們今后要著重思考和解決的問題。下面結(jié)合我們的課程談?wù)劶ぐl(fā)學(xué)生興趣的方法。

第一，創(chuàng)設(shè)情境。好的開始是成功的一半，課堂中情境創(chuàng)設(shè)對一堂課的成功與否至關(guān)重要。創(chuàng)設(shè)良好的情境，可以激發(fā)學(xué)生的好奇心和求知欲。例如在進(jìn)行材料分揀的教學(xué)中，我通過一段UPS生產(chǎn)流水線視頻引入課題，一方面讓學(xué)生知道分揀自動控制系統(tǒng)在生產(chǎn)中有著廣泛的應(yīng)用，另一方面使學(xué)生對本節(jié)課的內(nèi)容感興趣，從而產(chǎn)生強(qiáng)烈的求知欲。

第二，設(shè)置項(xiàng)目。有趣的學(xué)習(xí)內(nèi)容會激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。在實(shí)施可編程控制課程初始階段，我們也曾參考高校及中職的教材，選擇其中的一部分項(xiàng)目，如電動機(jī)控制、搶答器控制、水塔水位控制等具有實(shí)際應(yīng)用的項(xiàng)目作為學(xué)生的學(xué)習(xí)內(nèi)容。但是實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，學(xué)生對這些具有實(shí)際用途的項(xiàng)目并不感興趣，學(xué)生覺得“不好玩”。通過一年半的實(shí)踐，我們發(fā)現(xiàn)學(xué)生對機(jī)器人、帶傳動、音樂編程等項(xiàng)目比較感興趣。今后我們準(zhǔn)備根據(jù)學(xué)校的條件可再開發(fā)一些學(xué)生感興趣的項(xiàng)目。

第三，重視操作。學(xué)生對于自己學(xué)校中“灌輸”的知識已經(jīng)厭煩了，如果我們勞技課堂再給學(xué)生講很多理論性的知識，學(xué)生肯定不喜歡，因此除了一些必需講的知識外，勞技教師要盡可能地給學(xué)生提供動手操作的機(jī)會。在我們的課程中，我們除了周一上午講一些理論知識之外，其余時間基本上都是以項(xiàng)目的方式組織教學(xué)，讓每個學(xué)生都有動手操作的機(jī)會。

第四，科學(xué)評價。在教學(xué)中，教師要充分發(fā)揮體態(tài)、手勢、表情語言的作用，對學(xué)生的點(diǎn)滴進(jìn)步給予肯定和贊揚(yáng)。在教學(xué)中，對于學(xué)生好的想法、方法，教師應(yīng)及時給予肯定和鼓勵，對于學(xué)生好的作品，要及時與學(xué)生分享?？傊處熞朴诎l(fā)現(xiàn)學(xué)生的閃光點(diǎn)，使學(xué)生體會到自身的價值，享受到成功的喜悅。

總之，教師應(yīng)該想方設(shè)法調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，激發(fā)學(xué)生的興趣，當(dāng)學(xué)生對可編程控制有興趣之后，必然會喜歡學(xué)習(xí)這門課程。

2.完善可編程控制校本教材，做好初中課程的延伸

起初我們設(shè)立可編程控制課程主要是面向高中學(xué)生的，實(shí)際上來我們勞技中心學(xué)習(xí)可編程控制課程的學(xué)生既有高中生也有初中生，一般來說第一學(xué)期以高中生為主，第二學(xué)期則以初中生為主。初中生和高中生的知識水平、理解能力、思維能力存在著明顯的差異，因此，不同階段的學(xué)生應(yīng)該采用不同的教材、不同的教學(xué)方法。在今后的教學(xué)中，我們一方面要完善現(xiàn)有可編程控制（高中適用）校本教材，而且要做好可編程控制初中課程的延伸，編寫適合初中學(xué)生的校本教材，以滿足教學(xué)的需要。

3.開發(fā)學(xué)生感興趣的可編程控制項(xiàng)目

可編程控制是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，實(shí)驗(yàn)操作是本課程重要的一個環(huán)節(jié)，給學(xué)生設(shè)置什么樣的操作項(xiàng)目，直接影響到教學(xué)的效果。目前我們可編程控制課程可以提供的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目有交通信號燈、機(jī)器人、挖掘機(jī)、機(jī)械手、四層電梯、帶傳動、電動機(jī)等。其中有些項(xiàng)目學(xué)生并不感興趣，因此在今后的教學(xué)中我們要結(jié)合學(xué)校的條件，開發(fā)一些學(xué)生感興趣的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目以滿足他們的需要。

參考文獻(xiàn)

[1]劉云生.項(xiàng)目學(xué)習(xí)——信息時代重要的學(xué)習(xí)方式[J].河北教育，2001（12）

[2]夏國宏、黃松柏.“可編程控制器”課程教學(xué)改革探討[J].黃石理工學(xué)院學(xué)報，2012（2）

[3]郭利霞.高職PLC原理及控制技術(shù)課程一體化教學(xué)模式探討[J].教育與職業(yè)，2008（6）

〔責(zé)任編輯：龐遠(yuǎn)燕〕