周 敏，劉 彬

(太原工業(yè)學(xué)院自動化系，山西太原030008)

0 引言

“嘗試錯誤說”，又稱“試誤說”，與“頓悟說”相對，是由美國心理學(xué)家E.L.桑代克提出的一種關(guān)于人類學(xué)習(xí)過程的理論，它基于被關(guān)在籠子里的餓貓亂抓亂撞、反復(fù)嘗試打開籠門求食的實(shí)驗(yàn)，說明學(xué)習(xí)是一種漸進(jìn)的、盲目的、嘗試錯誤的過程［1]。錯誤教學(xué)法源自于這一理論。

有意錯誤，就是教師在教學(xué)過程中，為了達(dá)到某一教學(xué)目的，有意識地“犯”下了錯誤。讓學(xué)生在修正過程中認(rèn)識錯誤，從而完成正確結(jié)論的傳授［2]。

辨識錯誤，就是使學(xué)生能夠辨別“正確”與“錯誤”。

嘗試錯誤，就是激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，敢于自己設(shè)置錯誤并改正之。使學(xué)生明白學(xué)習(xí)是一個不斷犯錯，又不斷改進(jìn)的過程。

所謂錯誤教學(xué)法，就是教師把有意錯誤、辨識錯誤和嘗試錯誤等思想，充分應(yīng)用在教學(xué)中，啟發(fā)學(xué)生思考問題和解決問題［3]。教師在分析了教學(xué)內(nèi)容后，將“錯誤”穿插于教學(xué)中，激發(fā)學(xué)生尋找“錯誤”，比較“正確”與“錯誤”的區(qū)別和聯(lián)系，并且在不斷地修正“錯誤”后，得到“正確”的結(jié)論和方法。

1 PLC課程學(xué)習(xí)中常遇的困難

可編程控制器作為一種專用于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī)，其使用場合越來越廣泛，隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，可編程控制器也由小型整體式PLC向網(wǎng)絡(luò)化、模塊式PLC轉(zhuǎn)變。在“PLC技術(shù)”課程的教學(xué)過程中，軟件使用、硬件配置、編程語言等越來越嚴(yán)謹(jǐn)和復(fù)雜，這一進(jìn)步導(dǎo)致了學(xué)生在學(xué)習(xí)中會遇到各種困難。具體有:①對硬件I/O點(diǎn)與軟件I/O變量對應(yīng)關(guān)系的不清楚;②對PLC工作方式的不理解;③編程難度增加。

“PLC技術(shù)”是一門技術(shù)性、應(yīng)用性很強(qiáng)的課程，從理論教學(xué)到實(shí)驗(yàn)教學(xué)，特別當(dāng)學(xué)生面對實(shí)際技術(shù)性問題時，這些困難顯得更加突出。

2 錯誤教學(xué)法應(yīng)用

將錯誤教學(xué)法應(yīng)用到PLC課程教學(xué)中，對克服上述困難是有效的。采用傳統(tǒng)的分析原理、介紹指令、解釋程序的教學(xué)方法，不能從根本上幫助學(xué)生解決學(xué)習(xí)和實(shí)踐中的問題。經(jīng)過對“PLC技術(shù)”課程的內(nèi)容進(jìn)行分解，在不同的教學(xué)階段，對不同的教學(xué)內(nèi)容分別采用有意錯誤、辨識錯誤和嘗試錯誤等教學(xué)方法獲效是明顯的。

2.1 有意錯誤教學(xué)法的應(yīng)用

在編程軟件ME的學(xué)習(xí)中，可以采用有意錯誤教學(xué)方法，使學(xué)生在遇到有意制造的錯誤—修改錯誤—再制造錯誤—修改錯誤—再制造錯誤—再修改錯誤……的過程中，最終獲得正確結(jié)果。例如:學(xué)習(xí)硬件I/O點(diǎn)與軟件I/O變量的對應(yīng)關(guān)系時，使用該方法的教學(xué)過程如表1所示。

表1 有意錯誤教學(xué)法在ME軟件教學(xué)中的應(yīng)用

在此教學(xué)過程中，完成了幾個方面的工作:

(1)首先教會學(xué)生解決有意制造錯誤的一般方法;

(2)由學(xué)生自己解決這類錯誤，使之學(xué)會在硬件配置過程中發(fā)生地址沖突時的解決方法;

(3)當(dāng)硬件配置與梯形圖編程使用的變量地址不一致時，引起PLC的運(yùn)行不能達(dá)到預(yù)期效果，只有當(dāng)硬件配置和程序變量地址一致時，問題才能得以解決，使學(xué)生進(jìn)一步理解PLC使用中硬件軟件使用統(tǒng)一配置的重要性。

2.2 辨識錯誤教學(xué)法的應(yīng)用

針對學(xué)生對PLC工作方式的不理解，在指令學(xué)習(xí)過程中，設(shè)計(jì)相關(guān)的實(shí)例進(jìn)行辨識錯誤教學(xué)，讓學(xué)生明白“錯誤”和“正確”在程序?qū)崿F(xiàn)過程中是相對的，也是可以相互轉(zhuǎn)換的。

對于移位指令、數(shù)據(jù)傳送指令、數(shù)學(xué)運(yùn)算指令等，當(dāng)源區(qū)地址和目的區(qū)地址一致或有重疊時，不同編程方式的PLC運(yùn)行結(jié)果是不同的，如圖1所示。一般情況下，若要求按鈕按下后只完成一次操作，圖1(b)的程序是正確的;而當(dāng)需要每個掃描周期都進(jìn)行一次操作時，圖1(a)的程序是正確的，同時圖1(a)還可為完成掃描周期計(jì)算提供必要的數(shù)據(jù)。

圖1 數(shù)學(xué)運(yùn)算指令和移位指令源地址和目的地址相同時應(yīng)用舉例

對兩種不同編程方法的使用和不同應(yīng)用場合的要求，并不能簡單地說，哪種程序是正確或是錯誤的。比如，當(dāng)源區(qū)地址和目的區(qū)地址不同時，圖2(a)和圖2(b)所得到的結(jié)果是一樣的。

圖2 數(shù)學(xué)運(yùn)算指令源地址和目的地址不重疊應(yīng)用舉例

從兩種不同編程方法所得到的不同運(yùn)行結(jié)果來看，在PLC的學(xué)習(xí)中，“正確”與“錯誤“不是完全絕對的，而將”錯誤”與“正確”進(jìn)行正確的辨識卻是必要的，也是使學(xué)生進(jìn)一步理解可編程控制器的工作方式，理解掃描周期的概念，學(xué)習(xí)和掌握PLC編程指令的一種行之有效的教學(xué)方法。

2.3 嘗試錯誤教學(xué)法的應(yīng)用

很多學(xué)生在學(xué)習(xí)編程中所遇到的問題是:隨著教師對課程的講解，能看懂現(xiàn)有的程序，而自己動手編寫程序卻有一定的難度。

針對這種情況，在編程教學(xué)中采取逐步編程的嘗試錯誤教學(xué)法，即，按照控制要求初步編程—嘗試提出問題—修改程序—找出錯誤—再修改程序—由不同學(xué)生提出不同的修改意見—用不同的方法修改程序……直到完成程序的編寫。在此過程中，不僅能使大多數(shù)學(xué)生知道如何嘗試提出問題，如何修改程序，還能使學(xué)生學(xué)會從不同的角度完成程序的修改。多次使用此方法，加強(qiáng)“出錯改錯”的編程思想，最終學(xué)會編寫程序。

例如:用延時通定時器實(shí)現(xiàn)如圖3所示時序。

圖3 時序要求

編程過程如圖4所示，由圖4(a)到4(b)再到4(c)的修改過程，也是“嘗試錯誤”和“糾正錯誤”的過程。

編程教學(xué)過程小結(jié)如下:

(1)首先采用自鎖的編程思想和延時開定時器的基本原理編寫%Q1啟動和停止程序如圖4(a)。

(2)發(fā)現(xiàn)%Q1重復(fù)輸出線圈，導(dǎo)致程序運(yùn)行的結(jié)果錯誤，或者編譯警告或錯誤。

(3)采用中間繼電器%M2，以解決重復(fù)輸出引起的錯誤，如圖4(b)所示。

(4)解決細(xì)節(jié)性錯誤，將程序改為如圖4(c)，完成編程。

圖4 編程過程舉例

3 結(jié)語

在PLC課程的整個教學(xué)中，從引起學(xué)生注意并加深記憶角度看，采用不同形式的錯誤教學(xué)法，符合教育學(xué)要求和心理學(xué)特點(diǎn)，使刻板的課堂教學(xué)變得活躍，學(xué)生樂于接受，教學(xué)效果明顯。

［1] 姚宏亮，汪海燕.嘗試錯誤教學(xué)法與PLC教學(xué)［J] ，宿州:宿州學(xué)院學(xué)報(bào)，2011，vol.26(2):124-125

［2] 許寶成.淺談有意錯誤教學(xué)法［J] ，延安:延安教育學(xué)院學(xué)報(bào)，2003，vol.17:75-76

［3] 李倩.錯誤教學(xué)法在《數(shù)控編程與操作》教學(xué)中的嘗試［J] ，南京:改革與開放，2010，04:110