段春霞,韓 英

(洛陽理工學院自動化系,河南洛陽 471023)

PLC教學改革的探索

段春霞,韓 英

(洛陽理工學院自動化系,河南洛陽 471023)

深化教學改革的關(guān)鍵,在于打破傳統(tǒng)的教學模式,研究、探索和實踐與教學體系相適應(yīng)的實踐教學模式、教學方法和教學手段。傳統(tǒng)教學模式以教師為中心,抑制了學生學習的積極性和主動性,束縛了創(chuàng)新型人才的成長。針對這種情況,設(shè)計了一種將傳統(tǒng)的“以教師為中心”和完全“以學生為中心”兩種教學模式的優(yōu)勢結(jié)合在一起的新型教學模式。在 PLC課程教學過程中實踐新型教學模式,理論與實踐并進,可以為社會培養(yǎng)高素質(zhì)的創(chuàng)新型人才。

可編程控制器;探索;教學改革

引言

“PLC”(Programmable Logic Controller)即可編程邏輯控制器,是一種工業(yè)控制計算機,現(xiàn)已成為當今工業(yè)自動化領(lǐng)域的三大支柱之一,目前被廣泛應(yīng)用于各種自動化控制中。PLC課程是自動化專業(yè)的專業(yè)課程,是一門知識覆蓋面廣、涉及內(nèi)容多、更新發(fā)展快、強調(diào)理論而又偏重實踐應(yīng)用的課程。高校中 PLC課程安排一般設(shè)置為,本科生三年級下學期開設(shè),大專生三年級上學期開設(shè)。在教學方式上,傳統(tǒng)教學中 PLC課程理論與實踐脫節(jié),偏重理論,采用以“系統(tǒng)知識傳授為核心”的傳統(tǒng)教學模式,忽視學生的作用。隨著自動化技術(shù)及信息技術(shù)的發(fā)展及其在工業(yè)控制中的廣泛應(yīng)用,PLC控制技術(shù)發(fā)生了深刻的變革。因此, PLC課程的教學內(nèi)容和教學評價等方面也要隨之進行改革。PLC課程教學體系改革幾年來雖有一定的進展,但還遠不能滿足科學技術(shù)發(fā)展的需求。要進一步更新教育思想,更新實踐教學觀念。為了使學生在有限時間內(nèi)很快地掌握這門技術(shù)以及培養(yǎng)他們的創(chuàng)新能力、學習能力以及實踐能力等,在教學過程中,對實踐性強的 PLC課程研究并實踐新的教學模式、教學內(nèi)容和考核方式等就顯得很重要了。

1 PLC課程教學模式的設(shè)計

在調(diào)查分析當前教育技術(shù)應(yīng)用及教學模式現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,同時借鑒國內(nèi)外教學改革的一些成功經(jīng)驗,新的教學模式可用“一個中心,三種學習方式”來描述。一個中心是指以“教師”和“學生”共同為中心,三種學習方式分別是指“有意義接受學習方式”、“互助學習方式”和“自主學習方式”。這種教學模式不單以教師為中心,也不完全以學生為中心,而是既要發(fā)揮教師的主導作用,又要充分體現(xiàn)學生的認知主體作用。建立這個模式的目的就是要把傳統(tǒng)的“以教師為中心”和“以學生為中心”兩者的優(yōu)勢有機地結(jié)合起來。目前,人們對講解式教學的批評越來越多,認為講解式教學會導致機械記憶,智力上的被動。然而,美國著名認知心理學家奧蘇貝爾認為,教學是否機械、被動、無意義,并非看其是否采用講解式教學,而是取決于講解式教學如何運用。因此,在傳統(tǒng)的課堂講授型教學中,應(yīng)該依據(jù)奧蘇貝爾在有意義的接受學習基礎(chǔ)上提出先行組織者的教學活動程序。即先呈現(xiàn)組織作用的概念,讓學生在認知結(jié)構(gòu)中形成同化信息的下位知識的框架,再呈現(xiàn)具體材料,使學生的認知結(jié)構(gòu)從一般到個別,漸進分化,同時注意知識的橫向聯(lián)系,使之達到融會貫通。在互助學習方式中,學生以學習小組的形式開展互助協(xié)作,而會話是互助協(xié)作過程中不可缺少的環(huán)節(jié)。學習小組成員之間通過會話商討學習計劃、交流思維成果。學習者以自己的方式建構(gòu)對于事物的理解,從而不同人看到的是事物的不同方面,不存在唯一標準的理解。因而,學習者通過互助協(xié)作過程可以使理解更加豐富和全面。教師在這一學習方式中以學生學習的幫助者、促進者的身份出現(xiàn)。自主學習方式中的學習具有以下特點:1)教師是學生學習的“指導者”、“引導者”,其主要作用是:引導學生圍繞所要掌握的內(nèi)容進行學習,避免放任自流,促使學生獲得自學方法。2)學生主動地參與到學習知識的過程中,獨立地掌握系統(tǒng)的書本知識。3)能適應(yīng)學生的個別差異。自主學習方式建立的目的是培養(yǎng)學生自學的能力,讓學生獲得自學的方法。

2 實踐教學改革背景分析

21世紀的高等教育,應(yīng)以培養(yǎng)具有基礎(chǔ)理論扎實、知識面寬、創(chuàng)新能力強、綜合素質(zhì)高的應(yīng)用性、復合性人才為發(fā)展方向,以新的教育教學理念改革人才培養(yǎng)模式,以時代對人才的需求轉(zhuǎn)變教學觀念、更新教學內(nèi)容、探索教學手段,這樣才能跟上時代發(fā)展脈搏,培養(yǎng)出具有創(chuàng)新精神和實踐能力的高級工程技術(shù)人才。PLC是高等院校自動化、機械制造等專業(yè)的必修課程,也是一門實踐性強、應(yīng)用性廣、易于學生增長才干的重要課程。PLC課程的重要特點:1)實踐性強,要有實踐平臺作支持。如果按照以往的教學模式,只注重理論教學,輕視實踐教學,甚至沒有實驗室,學生就不能真正掌握其技術(shù)的核心及應(yīng)用,使得理論教學與實踐應(yīng)用嚴重脫節(jié),影響到學生的能力培養(yǎng)和教學質(zhì)量的提高。2)技術(shù)先進,為學生所重視的課程。學生們十分渴望在學校里有動手實踐的機會,并把掌握專業(yè)實踐技能作為就業(yè)的敲門磚,找到從學校大門跨入現(xiàn)代企業(yè)大門的捷徑。但由于缺乏實踐條件,學生們總是抱著希望而來,帶著失望而去。3)應(yīng)用面廣,PLC技術(shù)人才為企業(yè)所急需。從近幾年各企業(yè)、公司的招聘中獲悉,招聘會上急需懂技術(shù)及工程應(yīng)用的技術(shù)人才,急需自動控制系統(tǒng)集成并有實踐經(jīng)驗的工程技術(shù)人才。為此,本課程教學改革旨在對實踐教學進行改革,創(chuàng)建一流的控制技術(shù)實驗室,努力構(gòu)筑課堂理論教學與實際應(yīng)用的橋梁,努力創(chuàng)造學生綜合能力培養(yǎng)的科技環(huán)境,使學生在學校里就能學到對不同控制對象的控制思路與自動化解決方案,為社會輸送更多的工程技術(shù)人才。

3 PLC課程的教學內(nèi)容

因為 PLC的生產(chǎn)廠家和型號、種類繁多,不同型號自成體系,有不同的程序語言和使用方法,這給教師講課、學生聽課、編程設(shè)計和實習操作均帶來一定的困難。在眾多品牌的 PLC中,西門子 PLC以“博大精深”著稱,其品種齊全,可控制規(guī)模非常大;三菱 PLC則以豐富多彩為其特色,不僅類型多,而且比較獨特,不同機型間有不同點;OMRON PLC則以“精巧實用”為典范,并不斷有新品推出。它們已成為國內(nèi)主流的 PLC品牌,每種品牌能夠完成的功能基本是一樣的。只要一種品牌的編程等方法掌握了,其它原理基本都一樣。圍繞 PLC用于順序控制、過程控制、運動控制、信息處理及遠程控制五大主題,以目前國內(nèi)最常用的 3大 PLC品牌之一西門子 PLC的應(yīng)用編程為實例,系統(tǒng)地介紹 PLC。主要分為以下幾個部分:第一部分,介紹編程基礎(chǔ)知識。詳細介紹西門子 PLC的編程語言、軟器件、指令系統(tǒng)、編程環(huán)境及編程算法概念。第二部分,介紹 PLC用于順序開關(guān)量控制設(shè)計的理論及算法。集中介紹基本邏輯設(shè)計法、高級邏輯設(shè)計法及工程設(shè)計法,介紹 PLC用于過程模擬量控制程序設(shè)計。過程模擬量控制是 PLC控制程序設(shè)計的難點,重點在于弄清 PLC PI D指令的概念和用法,正確地選定控制參數(shù),就能設(shè)計好相應(yīng)的控制程序。介紹PLC用于運動脈沖控制程序設(shè)計,主要介紹開、閉環(huán)運動控制程序設(shè)計及實例,還將運動控制用到的脈沖量用于過程控制。第三部分,介紹 PLC數(shù)據(jù)處理程序設(shè)計的理論、算法及其程序設(shè)計方法。在 PLC實現(xiàn)控制的同時,兼有數(shù)據(jù)終端功能。因此設(shè)計數(shù)據(jù)處理程序是 PLC程序設(shè)計的基本功。第四部分,介紹 PLC與 PLC、與監(jiān)控組態(tài)軟件及智能裝置通信的程序設(shè)計。PLC與計算機聯(lián)網(wǎng),是當今使用PLC的一個發(fā)展趨勢,因此通信的程序設(shè)計必不可少。除了介紹各種通信程序設(shè)計,還介紹 PLC的通信協(xié)議。最后介紹 PLC控制的可靠性問題以及 PLC的外部接線、程序的調(diào)試等。

4 PLC課程的教學方式

首先,教學手段創(chuàng)新。改變粉筆加黑板這一傳統(tǒng)教學手段,充分采用現(xiàn)代教育技術(shù)手段,賦予教學手段全新的內(nèi)容,使教學手段向計算機、數(shù)字音像、多媒體和網(wǎng)絡(luò)通訊等現(xiàn)代教學手段方向發(fā)展。其次,實驗室是學生進行自主學習的重要場所。因此,提供滿足不同學生需要的實驗條件,利用實驗設(shè)備能夠為學生創(chuàng)造一個接近工程實際應(yīng)用的環(huán)境和承擔工程項目的機會。實驗時,根據(jù)提出的工藝條件編制出相應(yīng)的控制程序,再在設(shè)備上進行調(diào)適和檢驗,相當于在現(xiàn)場完成一個小型的工程項目。這對于加深理解 PLC的內(nèi)容和原理,熟練掌握 PLC使用和操作方法,以及建立工業(yè)控制系統(tǒng)概念、積累工程現(xiàn)場經(jīng)驗,培養(yǎng)能力等方面將會有很大幫助。第三,走聯(lián)合教學的道路,開展多渠道、多層次教學模式。應(yīng)該和企業(yè)、行業(yè)保持緊密聯(lián)系,在有條件的情況下進行聯(lián)合教學,實行“請進來、走出去”的方針,聘請有經(jīng)驗的工程師及相關(guān)專業(yè)人員來校上課,學生也可以根據(jù)需要到工廠、行業(yè)進行動手實習、授課等。

5 PLC課程的教學評價

目前 PLC課程在教學評價的手段上比較單一,主要采用期末考核一種形式,不太注重學生平時的表現(xiàn),導致在評價內(nèi)容方面的片面。教學評價作為一種檢驗學生學業(yè)成績的方法,其結(jié)果反映的應(yīng)是學生掌握知識的數(shù)量和質(zhì)量、技能的熟練程度以及能力的發(fā)展水平,所以評價應(yīng)以知識、能力和素質(zhì)為目標,體現(xiàn)三者的統(tǒng)一,在現(xiàn)階段尤其要重視學生自主學習能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。將 PLC課程的成績分為三個部分來考核:第一部分基礎(chǔ)理論考核,考察學生對 PLC基礎(chǔ)知識的理解和認識,成績占 50%。第二部分實踐能力考核,給學生準備考題,然后根據(jù)考題要求由學生獨自上機完成。這部分主要注重學生的基本操作技能,成績占 20%。第三部分是綜合考核,給學生布置一個工程實例題目,對學生從硬件接線、排錯的能力、軟件編程、調(diào)試的能力、選擇元部件、應(yīng)用工具的能力進行記錄,到最后調(diào)試完成全過程,最后適當答辯。這部分注重對學生運用知識解決問題能力的考核,成績占 30%。這種考核形式,一方面比較全面地反映了學生的學習狀況,同時也促進了學生對 PLC課程的學習和理解,為培養(yǎng)理論與實踐相結(jié)合的專業(yè)人才提供了一個良好的平臺。

[1]李道霖等.電氣控制與 PLC原理及應(yīng)用[M].北京:電子工業(yè)出版社,2006.52-112.

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[3]楊李色等.深化實驗教學改革提高非電專業(yè)的電工實驗教學質(zhì)量[J].實驗室科學,2005,(5):10-20.

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Exploration of PLC Education Reform

DUAN Chun-Xia,HAN Ying
(Depar tment ofAutomation Technology,Luoyang Institute of Technology,Luoyang,Henan 471023)

The key of deepening teaching reform is to break the traditional teaching mode,to study,explore and practice teaching method and teaching means corresponding to the teaching system of practice teaching mode.The teacher was center in traditional teaching mode,which inhibited the students’enthusiasm and initiative,bounded the developmentof innovative talents.In view of this situation,the new teaching mode is invented,which combines the advantages of traditional“teacher-centered"and the complete“student-centered”mode.The application of this new teachingmode in the teaching of PLC promotes to cultivate the qualified creative talents for the society.

PLC;exploration;education reform

T M571.61-4

A

1008-8156(2010)02-0071-02

2010-03-20

修回日期:2010-03-31

段春霞 (1980-),女,河南葉縣人,洛陽理工學院自動化系講師,碩士。研究方向:自動控制。