高校“可编程控制器”教学方法的探索与实践
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摘要：可编程控制器是自动化及相关专业一门重要的专业课，其传统教学方法不够灵活，教学手段相对单一，实践环节较薄弱，教学方法和教学内容跟不上自动化专业发展的需要。随着学科知识的飞速发展和教学理念的不断革新，通过不断探索和实践一些新的课程教学方法，激发学生学习的兴趣，培养其创新性，帮助学生获得应用专业知识分析和解决实际问题的综合技能，取得满意的教学效果。
关键词：可编程控制器；教学方法；教学理念
作者简介：丹（1977-），女，湖北枝江人，武汉工程大学电气信息学院，讲师。（湖北 武汉 430070）
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）30-0117-02
可编程控制器（简称PLC）是自动化类专业的核心专业课程，对学生的综合专业技能的培养和形成非常关键。本课程的作用是通过学习使学生掌握可编程控制器的工作原理及基本构成，掌握可编程控制器的应用范围与应用环境等；重点在于培养学生设计、安装、调试、运营、管理以可编程控制器为核心的自动控制系统的能力，同时培养学生能够运用可编程控制器改造继电控制系统、提高生产设备可靠性和生产效率的能力，为今后从事实际工作打下重要的基础。
一、传统教学方法改革的必要性
传统教学方法“黑板+粉笔”是典型的普通教育中课堂教学的惯用手法。这种方法采用教师上面讲、学生下面听为主的满堂灌教学方式。课堂教学以教师为主体，学生成为被动学习状态。授课内容按教材章节顺序展开，先讲常用的低压电器元件的原理和使用，以继电接触控制系统为代表的电气控制系统设计与实例分析、PLC的结构和工作原理，针对实验机型详细介绍PLC内部资源、PLC指令系统及编程、PLC系统设计及实例分析。在传统教学理念的作用下，教师只采用讲授为主的单一形式传授知识和解题技能，学生得到暂时性的知识扩充，以应付考试为主要目的，却没有真正获得应用专业知识解决实际问题的能力。传统教学过程中，课程实验环节往往在课堂教学之后完成，教学手段单一，理论与实际并不能紧密联系，这些问题都导致学生的动手能力不能得到很好的锻炼，而且学习兴趣不大、积极性不高，使整个课程的学习陷入困境。
传统的教学模式不适合高校自动化专业学生的特点，不能很好地挖掘学生学习的潜能，也不能激发他们学习的兴趣和积极性，久之将致使学生丧失学习热情，失去实践能力，也使教师缺乏教学信心。因此，必须转变传统教学理念并在课程教学方法上探索新路，对以往的教学方法进行大胆改进和创新。
二、教学理念的转变
中国大学课程与教学改革发展正提倡从“专门教育”模式到“通识（普通）教育+专业教育”的人才培养模式转变，以专业技术发展和社会需求为导向，把课堂扩大到教室以外的实训基地或实验室，采用“教、学、练”一体化教学，成为高校专业课程教学改革的新方向。
“可编程控制器”作为一门实践性特别强的课程，针对传统教学方法和教学理念提出革新很有必要。经过摸索和尝试，笔者认为可从以下几个方面进行教学理念的转变，以更灵活的方式从源头激活学生的创新能力，使学生喜欢课堂，加深对专业知识的理解和技能应用，满足他们职业规划的需要。
1.从传授知识的教育理念向注重能力培养的教育理念转变
注重对学生创新能力的培养。在教学过程中采用项目驱动式、启发式、讨论式、互动式等多种教学方法相结合的方式组织教学，注重对学生综合能力的培养。首先建立、巩固、完善设备先进的校内实训基地或实验室，其次完善实践教学体系，采取任务驱动式实践教学模式，注重对学生合作能力的培养。
2.从单一接受教学方法向创新教学方法转变
教学过程中采用传统的单向传授学习方法能很好地传授给学生有关PLC的基本概念、PLC的基本工作原理以及相关基本知识。但是PLC课程性质是具有很强的实践性和操作性的，要想使学生在对PLC基础形成基本认知之后自觉再实践，提高自身的创造能力，必须有创新的教学方法。在课程教学过程中采用实际案例教学、项目驱动教学等多种新型教学方式，激发了学生的兴趣，努力实践学生为主体、学练结合并相互促进的教学模式。
3.从“教师如何教好”向“教师如何让学生学好”转变
陶行知先生说过：“先生的责任不在教，而在教学生学。”现代教学论也特别强调教学方法的作用不仅在传授知识，还在于激发学生的求知欲，引起学生的学习兴趣，培养学生继续学习自主学习的能力。针对自动化类专业学生的特点和培养目标，为提高其实践能力和动手能力，课程教学各环节都围绕着帮助学生“如何学”、“如何学好”开展。
在教学改革过程中坚持新的教学理念，设计技能目标驱动的系列理论教学和实践教学相融合的课程模式，采用了灵活的教学方法和手段，使有限的学时获得饱和利用，呈现较好的教学效果。
1.案例教学法
从案例入手讲解PLC指令系统、程序设计方法、系统设计思路，易于理解，效果较好。案例教学法中学生真正被摆到学习主体的位置上，他们不会被要求强记内容，但必须开动脑筋，积极思考。如此反复训练，学生分析问题、解决问题的能力得到了有效提高。
课程中采用一些典型案例，比如混料灌的自动控制系统、交通信号灯系统自动控制、电力拖动系统控制等。这些精选的案例内容完整规范，紧密联系实际并且通用。
教学过程中，按照PLC控制系统基本设计步骤介绍教学案例的几大模块，其中包括：工艺过程、系统控制要求、PLC系统选型、控制系统的输入/输出及地址分配、电气控制系统原理图（包括主电路和控制回路等）、系统程序设计等。
2.项目驱动式教学法
项目式教学法即让学生在“做”中学。随着课程的改革和教学理念的转变，教师不断更新现在所用的PLC教案。教学知识点的传授过程从按照教材顺序依次讲解的模式转变为采用多个具有针对性的项目式教学任务为重点的模式。选择一个或多个经典项目作为每章的教学任务，提供项目准备条件，提出项目要求和实现目标，在执行项目过程中将一些基本的概念、原理、指令等渗透到其中，整个执行过程能培养学生的协作精神和实干作风。项目教学法在提高学生学习积极性和主动性方面都有较好的效果。
以可编程控制器课程中的章节内容“PLC应用设计”为例，将PLC基本指令系统、梯形图程序设计方法、PLC控制系统设计基础等知识环节相联系，进行项目化教学模块划分，教师在课堂讲解各项目基础知识，包括系统工艺、设备工作原理、PLC基本指令等，给学生提供设计条件，针对学生的学习和设计提出要求和预期目标。模块之一是针对电力拖动系统的PLC控制系统设计，其中包含4个子项目，分别是：三相异步电动机单向点动和连续运行控制；三相异步电动机正反转控制；三台电动机顺序启动、逆序停止控制；三相异步电动机的星-三角形降压启动控制等。各个项目由学生分组独立完成设计，在实践过程中使学生积极参与，动手动脑，发挥主观能动性。这一过程包括查阅资料确定设计方案，根据方案分工实施设计、安装、编程、调试等环节，撰写设计报告并进行评价。
项目式教学方法通过项目仿真和实训能培养学生的创新思维与专业技术综合应用能力。这种新型教学方法符合PLC课程很强的实践特性，让学生在课堂学习中掌握了初步操作技能。
3.讨论式和启发式教学法
讨论和启发式教学法可以说是互动式教学法的一种直接体现。互动式教学法是创新教育的一种教学方法，它遵循创新教育的指导思想“学生为主体，教师为主导”，师生互动，以启发和讨论交流为主。启发讨论式教学法注重调动学生学习的积极性并促进学生潜能的挖掘，激发了学生发散性及探索性思维，实现教学中的相互促进、教学共进。
带着问题上课能启发学生去思考。用讨论法来突出教师为主导、“学生为主体”的教学理念，体现了师生之间语言和思维上的互动。对问题的讨论可以使学生深入问题的本质而不是停留在表面，能充分调动学生的学习兴趣。比如在项目式教学过程中，针对电力拖动系统的PLC控制软件设计过程提出问题，梯形图的编程有继电器电路移植法和经典环节应用设计法，那么哪种方法更为简洁和实用？这两种方法编写出来的程序有没有值得优化的地方？随着项目设计的进行，设置悬念吸引学生的注意并激发学生的思维。同时，在平时教学过程中应留下让学生提问的时间。只有学生提出问题，教师才能及时发现学生掌握知识的程度和情况。
另外，互动式教学过程可以采用“学生讲，老师听”的角色换位方法。角色互换可以发挥学生的学习主体，将教学的难点和重心转向学生；调动学生参与教学活动，提高学生的学习积极性。这种方法可以结合项目式教学法进行。在项目设计的过程中有方案设计和方案陈述环节，让学生做老师，陈述项目的设计思路，提出软件和硬件设计方案，并对实验预期结果等进行展示。学生在得到讲解任务后需要查阅大量资料，做足前期准备，培养了文献检索以及正确筛选应用知识点的能力。同时通过角色换位法能锻炼学生的口头表达能力，增强他们的自信心。学生在自己陈述之前会主动探索，这样的学习要求客观上促进了其对课程的进一步学习，同时其他听讲的学生会更投入，也会对不懂的问题积极发问，大大提高了听课效率，课堂气氛热烈，学生积极性高涨。
在“通识教育”人才培养模式的指导下，创新教育已经成为教育教学的主流。“可编程控制器”课程的教学要转变原有教学理念和传统教学方法，把注重能力培养作为新的教学理念的重点和核心并在实际教学过程中不断实践。实践证明，创新型教学方法在教学过程中确实提高了学生的学习兴趣和学习主动性，取得了较好的教学效果。
参考文献：
[1]邓朝阳.互动式教学在可编程控制器教学中的应用[J].职业教育研究，2006，（1）.
[2]郑金洲.案例教学指南[M].上海：华东师范大学出版社，2000.
[3]陈万仙.任务驱动法在计算机教学中的应用探讨[J].中国职业技术教育，2003，（13）.