陳再發(fā)

（ 浙江國際海運職業(yè)技術(shù)學(xué)院,浙江 舟山 316021）

一、引言

可編程控制器(Programmable Logic Control，PLC)作為一種通用的工業(yè)控制器可應(yīng)用于所有的工業(yè)領(lǐng)域，并取得了相當(dāng)可觀的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。各高等院校中所開設(shè)的PLC課程主要面向電氣自動化類、工業(yè)控制類、機械工程等應(yīng)用型工科專業(yè)學(xué)生，是其專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)必修課。同時，也是一門實踐性很強、工業(yè)現(xiàn)場應(yīng)用面極其廣泛的核心課程。本課程教學(xué)大綱要求有一半的實踐學(xué)時，并設(shè)有為期一周的課程設(shè)計周，更重要的是，該課程知識可作為高職畢業(yè)設(shè)計的一個重要選題方向。若能把該課程的實踐教學(xué)水平和質(zhì)量提升，那將對學(xué)生今后的就業(yè)起到一個大的推動作用。浙江國際海運職業(yè)技術(shù)學(xué)院作為高職院校，針對現(xiàn)階段該課程的教學(xué)條件和設(shè)備資源，提出本課程的實踐教學(xué)改革方法，并在教學(xué)過程中逐步實施，力爭讓PLC 課程的實踐教學(xué)達(dá)到較為理想的效果。

二、PLC課程教學(xué)模式改革

（一）課堂教學(xué)和實驗教學(xué)相融合

目前，PLC課程的教學(xué)方法大多數(shù)都是先進(jìn)行課堂理論課講解，然后再到實驗室進(jìn)行實驗教學(xué)，但是PLC中的許多概念和內(nèi)容比較抽象，需要實踐操作才能真正掌握這些知識點，如果只進(jìn)行理論講解，不但使學(xué)生對所學(xué)知識理解掌握比較困難，而且會很容易忘記所學(xué)的知識內(nèi)容，在實驗過程中還會引發(fā)許多安全問題。

將課堂教學(xué)和實驗教學(xué)相互融合設(shè)計出新的PLC課程教學(xué)方法，也就是以現(xiàn)有的實驗平臺為基礎(chǔ)，按照實驗設(shè)備的數(shù)量將學(xué)生分組、分類劃分，根據(jù)教學(xué)要求將理論課中需要進(jìn)行實踐驗證的內(nèi)容進(jìn)行分類選出，然后再將選出的內(nèi)容結(jié)合實驗設(shè)備放在實驗室進(jìn)行理論講授，同時進(jìn)行PLC實踐操作。將課堂內(nèi)容放在實驗室的理論講座，同時進(jìn)行實踐操作驗證和創(chuàng)新，再將實踐過程中的問題反饋到課堂中進(jìn)行講解學(xué)習(xí)。采用新的方法可以將實驗中PLC的硬件認(rèn)識學(xué)習(xí)、軟件使用練習(xí)過程、基本指令練習(xí)、簡單的驗證性等實驗教學(xué)內(nèi)容放在平時的授課中。通過課堂教學(xué)和實驗教學(xué)相融合的教學(xué)方式可以給實驗環(huán)節(jié)節(jié)省出許多時間，后面就可以開展更多更好的實驗內(nèi)容，給學(xué)生提供更多的實踐訓(xùn)練時間讓他們?nèi)W(xué)習(xí)程序設(shè)計，能更有效地提高課堂效率和學(xué)生的動手實踐能力。

（二）進(jìn)行啟發(fā)式、研討式教學(xué)

因材施教，根據(jù)教學(xué)目的和內(nèi)容在課堂中引入以“問”“思”“答”為中心的“啟發(fā)、研討”教學(xué)方式代替過去單一的課堂灌輸式的教學(xué)模式。新的教學(xué)模式增加了大量的課堂互動環(huán)節(jié)，讓教師和學(xué)生有了更多的交流機會，使教師對學(xué)生的學(xué)習(xí)情況更加了解，并及時對教學(xué)中的問題進(jìn)行處理和改進(jìn)。

做好課前預(yù)習(xí)，教師可以在課前根據(jù)將要講述的課堂內(nèi)容難點、特點給學(xué)生提出一些相關(guān)的知識點和問題讓他們進(jìn)行課前預(yù)習(xí)，然后在課堂中進(jìn)行抽查提問，例如：在位邏輯指令這一節(jié)課程內(nèi)容中，可以讓學(xué)生先預(yù)習(xí)“邏輯運算指令中嵌套式表達(dá)和先‘與’后‘或’的內(nèi)容，CPU在執(zhí)行程序時的邏輯順序是什么？PLC中梯形圖使用的標(biāo)準(zhǔn)觸點和繼電器控制的特點是什么？本章節(jié)內(nèi)容學(xué)習(xí)的難易程度和問題？”等問題。讓學(xué)生帶著問題上課，學(xué)習(xí)狀態(tài)和思維就會更加活躍，學(xué)習(xí)積極性就能被分調(diào)動起來。

教師根據(jù)學(xué)生的預(yù)習(xí)情況總結(jié)學(xué)生在此次課程中易出現(xiàn)的問題，然后尋找教學(xué)內(nèi)容中的重點、難點著重講述。在課堂中選取基于某個與課程有關(guān)的典型案例讓學(xué)生進(jìn)行分析、交流和討論，在討論過程中讓學(xué)生相互提問、討論，最后教師答疑，高效完成教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)目標(biāo)。教師將學(xué)生的預(yù)習(xí)情況、課堂中完成效果等情況記錄下來，在以后的學(xué)習(xí)考試中作為考評依據(jù)，給學(xué)生一些“壓力”和“動力”，能充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。通過相互討論、學(xué)習(xí)、鉆研進(jìn)而加深學(xué)生對課程中基本原理和概念的理解，提高學(xué)生分析、解決問題的能力。

三、實踐教學(xué)改革

（一）教學(xué)模式改革

在以往傳統(tǒng)的PLC實驗教學(xué)模式中，實驗內(nèi)容基本都是先從熟悉軟件的使用方法和簡單的基本指令練習(xí)開始的，然后再做幾個較復(fù)雜的驗證性實驗，學(xué)生按照教師給定的程序和要求進(jìn)行硬件接線，然后再把已給定的程序輸入PLC中進(jìn)行結(jié)果驗證，最后寫一份實驗報告，就算完成了整個實驗過程。但是這些實驗過程只是讓學(xué)生對PLC的程序設(shè)計方法有了初步了解,并不能讓學(xué)生完全熟練掌握PLC的編程方法，更不可能將其靈活運用到工程實踐中，無法充分發(fā)揮實驗在整個課程教學(xué)中的真正作用。實驗教學(xué)是PLC學(xué)習(xí)中很重要的環(huán)節(jié)，所以我們要不斷加強實驗教學(xué)的改革創(chuàng)新。

1. 合理增加設(shè)計性實驗內(nèi)容

在制訂實驗內(nèi)容時可選擇一些典型的驗證型實驗作為基礎(chǔ)實驗內(nèi)容，然后在此基礎(chǔ)上增加適量的設(shè)計性實驗。設(shè)計性實驗可根據(jù)不同的教學(xué)要求和實驗儀器設(shè)備條件進(jìn)行。例如：可以在前面所做過的基礎(chǔ)驗證性實驗上進(jìn)行加大難度的改進(jìn)或在實現(xiàn)不同的功能要求上進(jìn)行設(shè)計，或者根據(jù)教學(xué)任務(wù)要求進(jìn)行全新的內(nèi)容設(shè)計。設(shè)計型實驗是由學(xué)生根據(jù)指定的實驗?zāi)康囊蠛蛯嶒灄l件自行設(shè)計實驗方案并加以實現(xiàn)的實驗。學(xué)生要掌握實驗的基本原理，結(jié)合實驗?zāi)康暮蛯嶒灄l件考慮實驗的合理性和可操作性。設(shè)計過程是一個復(fù)雜的學(xué)習(xí)過程，學(xué)生在不斷地探索學(xué)習(xí)，加強學(xué)生動手能力、程序設(shè)計能力和自學(xué)能力，調(diào)動了學(xué)生的主觀能動性，增強了學(xué)習(xí)成就感。

2. 系統(tǒng)培養(yǎng)學(xué)生的程序設(shè)計能力

PLC是一門實踐性很強的課程，要想真正學(xué)好PLC這門課程，就要從基礎(chǔ)知識進(jìn)行扎實學(xué)習(xí)，進(jìn)行大量的程序設(shè)計練習(xí)，通過多思、多問、多練，不斷積累編程設(shè)計經(jīng)驗，經(jīng)過嚴(yán)格的系統(tǒng)性訓(xùn)練才能有效提高編程水平。

第一階段：首先從基本指令編程練習(xí)開始學(xué)習(xí)，熟悉PLC實驗裝置，熟練掌握編寫“與、或、非”“置位/復(fù)位”、定時器、計數(shù)器及其擴(kuò)展、基本編程方法等基本指令的應(yīng)用。例如：“置位/復(fù)位”的經(jīng)典組合應(yīng)用、“定時指令”構(gòu)成信號閃爍控制程序等基礎(chǔ)程序段一定要熟練掌握。然后再尋找包含基本指令的經(jīng)典的小程序分析其每個程序段的功能及編程特點，輸入到PLC中進(jìn)行運行驗證并觀察執(zhí)行過程，觀察運行結(jié)果，通過監(jiān)視情況逐句分析，直到完全理解整個程序執(zhí)行過程和設(shè)計方法為止，并記錄整個實驗過程中的問題，對這些問題進(jìn)行整理、分析，總結(jié)重要知識點和方法。用上述方法對大量的經(jīng)典程序進(jìn)行學(xué)習(xí)，練就扎實的基本功。

第二階段：經(jīng)過第一階段的訓(xùn)練之后，再要求學(xué)生對一些經(jīng)典的、難度適中的PLC程序進(jìn)行“填空式”改編。將稍大程序根據(jù)功能和應(yīng)用的指令方法不同拆分成塊，給出程序的一部分內(nèi)容和實驗要求，讓學(xué)生用所學(xué)知識進(jìn)行“填空”補全程序，運用所學(xué)基本指令知識逐個修改條件，觀察運行結(jié)果，通過觀察監(jiān)控情況發(fā)現(xiàn)程序中的問題，再反過來重新修改。例如：先給出三層電梯控制程序的部分程序，把一些重點、難點程序段空出來，讓學(xué)生填入程序，完成整個程序的功能要求。學(xué)生在實驗中對程序進(jìn)行了3～5次以上的反復(fù)修改與調(diào)試，并對修改的數(shù)據(jù)結(jié)果做下記錄，直到實驗結(jié)果達(dá)到要求為止。多選取一些經(jīng)典實用程序利用上述方法讓學(xué)生進(jìn)行大量練習(xí)，使學(xué)生能親身體驗到學(xué)習(xí)的成就感并掌握程序設(shè)計方法和實驗內(nèi)容。

第三階段：經(jīng)過第一、二階段的學(xué)習(xí)訓(xùn)練之后，學(xué)生已經(jīng)能熟練使用基本指令進(jìn)行基本編程設(shè)計了。然后利用現(xiàn)有實驗儀器設(shè)備資源讓學(xué)生自己獨立設(shè)計稍有難度的程序，學(xué)生不僅要自編程序完成不同的功能，還要寫出調(diào)試程序過程中的問題及分析解決方法。例如：前兩個階段已將三層電梯控制程序熟練掌握，然后讓學(xué)生自編四層或五層電梯的控制程序或者是一些常用的較復(fù)雜的程序。通過一步步大量的自編程序練習(xí)，學(xué)生具備了一定經(jīng)驗，接著應(yīng)該考慮復(fù)雜指令的應(yīng)用以及程序的優(yōu)化等。

（二）實施方法改革

1. 興趣引導(dǎo)

“興趣是最好的老師”，這句話在PLC 課程的教學(xué)中得到真切的體現(xiàn)，在我?guī)н^的每屆學(xué)生中，成績最突出的、最終選擇與PLC相關(guān)的崗位就業(yè)的同學(xué)在學(xué)習(xí)過程中都表現(xiàn)出濃厚的學(xué)習(xí)興趣，他們學(xué)習(xí)進(jìn)度絕對是超前大多數(shù)同學(xué)的，尤其對功能指令及功能指令對應(yīng)的內(nèi)部存儲空間變化有更多的興趣去研究和發(fā)掘。畢業(yè)后，隨著工作的深入，他們的能力都得到了很大的提升。有位去著名工控企業(yè)工作的學(xué)生就跟我說過：在深入學(xué)習(xí)的過程中，PLC 的功能讓他感覺到震撼?？梢?，想要學(xué)好PLC，老師首先要積極引導(dǎo)，使學(xué)生對該課程產(chǎn)生濃厚的學(xué)習(xí)興趣。在教學(xué)的過程中，怎樣去引導(dǎo)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣呢？首先，闡述PLC作為專業(yè)必修課程，在工科類專業(yè)課中地位的重要性和學(xué)好它的必要性，闡述PLC廣泛的應(yīng)用場合和廣闊的就業(yè)前景；

其次，收集查找并播放一些先進(jìn)且現(xiàn)代化的PLC控制工業(yè)過程視頻，給學(xué)生一種觸動，增加學(xué)生們想學(xué)習(xí)并要學(xué)好PLC的動力；同時，在第一次上實訓(xùn)課程時，可用一些簡短的程序?qū)崿F(xiàn)對電機或仿真彩燈的控制，讓他們深刻感受到如此簡潔的程序就能實現(xiàn)想要的控制，并進(jìn)行程序的簡單更改而不用改變硬件接線就可以實現(xiàn)控制的多樣性變化。最后，開展班級的PLC程序設(shè)計比賽，再開展學(xué)院的競賽，進(jìn)而開展工科專業(yè)的PLC設(shè)計競賽，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)的每個階段都處在一種濃濃的學(xué)習(xí)氛圍中，知道自己所處的位置，努力提升自己，達(dá)到學(xué)習(xí)進(jìn)取的目的。

2. 任務(wù)驅(qū)動

構(gòu)建“驗證型、設(shè)計型、綜合型、工程應(yīng)用型”實踐教學(xué)內(nèi)容體系，實現(xiàn)任務(wù)驅(qū)動的教學(xué)方法。課程的任課老師集體自編實訓(xùn)指導(dǎo)書及題庫，并且要求每一種題型對應(yīng)有多少比例的學(xué)生掌握，并以此為考核評定依據(jù)，具體要求見表1。

表1 實踐教學(xué)體系表表

所謂“驗證型實驗”任務(wù)驅(qū)動教學(xué)，是指面向所有授課的學(xué)生，在講授基本知識過程中由教師設(shè)計大量的驗證實例，讓學(xué)生在實驗的過程中去熟悉并掌握PLC中的各類指令的基本作用和簡單應(yīng)用，故要求95%以上的學(xué)生都要掌握。所謂“設(shè)計型實驗”任務(wù)驅(qū)動教學(xué)，是指所有學(xué)生在進(jìn)一步深入學(xué)習(xí)的過程中，由教師提出一些設(shè)計性的任務(wù)，讓學(xué)生分組或獨立的去完成，對于完成效果較好的小組，老師還可以在原任務(wù)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步的深入拓展，增加設(shè)計任務(wù)的深度和難度，讓學(xué)生積極開拓自己的思維，探索編程的方法和技巧，所以要求80%左右的學(xué)生都要掌握?！熬C合型實訓(xùn)”任務(wù)驅(qū)動教學(xué)是針對教學(xué)后期，大多數(shù)學(xué)生已經(jīng)把常用的指令和編程思路和技巧掌握后，為進(jìn)一步提升他們學(xué)習(xí)PLC的能力，由教師收集一些難度系數(shù)大，綜合應(yīng)用面廣的題型，讓學(xué)生在課上、課后完成的題型，對這類題型，優(yōu)秀的學(xué)生能自我尋找思路，反復(fù)編程驗證，最終能出色的地完成任務(wù)，但部分同學(xué)只能局部的編寫一部分程序，或只能看懂或聽懂對實例的講解，所以能有40%左右的學(xué)生具有這樣的綜合能力即認(rèn)為達(dá)到教學(xué)目的?！肮こ虘?yīng)用型實訓(xùn)”任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法是針對每個班最突出的學(xué)生，由教師收集并選取具有實踐工程應(yīng)用價值的任務(wù)，整個任務(wù)的程序設(shè)計過程均要學(xué)生自己完成，該任務(wù)中可能會包括一些課內(nèi)沒講過的內(nèi)容，在授課教師的引導(dǎo)下，需要學(xué)生自學(xué)獲取相關(guān)的知識，由于該類題型難度較大，故只要求少部分同學(xué)具有這樣的應(yīng)用能力，有10%左右的學(xué)生具有這樣的設(shè)計能力即認(rèn)為達(dá)到教學(xué)效果。

3. 以賽促教、以賽促學(xué)

學(xué)習(xí)的過程需要有競爭和動力，PLC課程的學(xué)習(xí)也一樣。為了給學(xué)生們創(chuàng)造一個有競爭、有動力的學(xué)習(xí)環(huán)境，可廣泛開展班級間、院系間的PLC實訓(xùn)競賽，競賽的主要對象是學(xué)過PLC課程的同學(xué)，但我們也面臨這樣的問題：PLC課程一般是在大三下學(xué)期開設(shè)，而這個階段的學(xué)生總有一部分已經(jīng)變得懶惰厭學(xué)，也會有一部分學(xué)生又要著手準(zhǔn)備自己工作、升學(xué)或外出實習(xí)的事項，難免會影響到專業(yè)課程的學(xué)習(xí)效果，部分學(xué)生也表現(xiàn)出參賽積極性不高等現(xiàn)狀，為了彌補此類不良現(xiàn)象，可采取在大一的新生選修課中提前開設(shè)該課程的選修課程，發(fā)掘有興趣學(xué)習(xí)PLC的好苗子，引導(dǎo)其參加各類PLC的比賽，建立課外、年級外的參賽團(tuán)隊和學(xué)生“傳、幫、帶梯隊機制”，形成“大三帶大二幫大一”的梯隊。教師負(fù)責(zé)組織、指導(dǎo)、提出參賽課題和督促整個過程，希望能以這樣的方式營造共同學(xué)習(xí)，共同進(jìn)步的氛圍。

四、結(jié)語

PLC作為電氣類專業(yè)學(xué)生的一個主要課程，每年都有不少學(xué)生選擇其作為畢業(yè)設(shè)計課題方向，針對這一情況，院系可提前成立PLC課題小組，請有企業(yè)經(jīng)驗的實訓(xùn)老師和系主任擔(dān)任題目的審核人，其他小組成員收集整理畢業(yè)設(shè)計課程相關(guān)題目，大家從企業(yè)同學(xué)或朋友處獲取真實的應(yīng)用項目，給學(xué)生列出課程設(shè)計參考題目，讓學(xué)生選擇完成?？傮w而言，通過實踐教學(xué)突出學(xué)生的主體地位，堅持“以學(xué)生為主體，以教師為引導(dǎo)”的教學(xué)模式，提高學(xué)生對專業(yè)知識、能力、素質(zhì)的渴求，使學(xué)生真正領(lǐng)會到“釣勝于魚”的思想，突出學(xué)生綜合能力的提升，以培養(yǎng)適應(yīng)社會發(fā)展和需要的應(yīng)用型技術(shù)人才。