技工學校PLC課程教學改革的研究與探討

郭澤賢

摘 要：技工學校PLC課程教學以培養技術應用型人才為主要目標，即培養企業需要的、能適應現代社會崗位的、具有較強實踐能力和應用能力的專門人才。該課程教學內容要密切關注PLC發展的動向，同時要圍繞企業需求，采用一體化教學模式，不斷創新，來完善PLC課程教學。筆者根據幾年來對本課程教學的實踐與探索，提出了PLC課程的教學方法、教學內容及實驗實訓的一些改革見解以供廣大同仁參考。

關鍵詞：PLC課程 一體化教學 教學模式 實驗實訓

可編程控制器（以下簡稱PLC）是在繼電順序控制基礎上發展起來的，以微處理器為核心的工業自動控制裝置。工業自動化的不斷發展極大地推動了PLC的發展，其功能越來越強大，應用范圍廣泛，目前正朝著智能化、網絡化方向發展。PLC及其應用已成為技工學校一門重要的專業課程。筆者根據多年來企業PLC設計管理及本課程教學的實踐與探索，談談對PLC課程教學的一些見解。

一、PLC教學方法：實行一體化教學模式

PLC原理及其應用課程是機電技術應用專業一門綜合性很強的重要專業課程。其應用性和實踐性要求很高，由于新知識不斷增加，教學課時相對減少，傳統的教學方法已難以適應新形勢的需要。所以，需要對課程體系和教學方法進行改革，實行一體化教學模式，讓理論和實踐有機結合，即“實踐—理論—再實踐”的一體化教學模式，將理論教學、實物直觀教學、多媒體教學相結合。

1.傳統教學法的缺陷

（1）專業課程設置整合不同步。PLC原理及其應用課程涉及的選修課程主要有數字邏輯、電子技術、微機原理、低壓電器、電氣控制、計算機應用基礎等，涉及的內容還有對機、電、液壓、氣動、儀器儀表的掌握理解等。但由于各種原因，因專業不同導致課程開設時間先后不同和教學內容取舍不同，不可能在學習該課程前開設上述全部課程，同時因技工學校招生原因，學生的學習基礎較差，學習的主動性不高，致使本課程教學難度較大。進入實驗實訓教學階段后，學生雖較感興趣，但專業技術理論知識已遺忘甚多，往往限于模仿性的操作訓練，而無法觸類旁通形成系統技能。

（2）理論教學與實驗實訓教學相互脫節。傳統的教學法把PLC課程分為理論教學和實驗實訓教學兩部分。理論教學和實驗實訓教學分離，理論教師和實習指導教師各負其責，在教學目標、教學內容和教學方法等方面難以形成有機結合。且教學方法單一，教學內容過于理論化，往往采取“注入式”和“滿堂灌”的教學方式。實驗實訓教學往往是“簡單驗證式”或“機械重復式”，學生在實驗時只需要進行程序輸入、線路連接等簡單操作即可順利完成。理論教學與實驗實訓教學脫節，教材之間的內在聯系得不到協調，教學內容不能合理統籌。

2.采用一體化教學的特點

（1）教師一體化。專業理論課教師與實驗實訓指導課教師構成一體，有利于造就一支既能講授專業理論，又能指導學生實習的“雙師”型教師隊伍。

（2）教材一體化。理論課教材與實習課教材構成一體，打破傳統的學科體系和教學模式，更好地將理論教學與實習教學融為一體。根據職業教育培養目標來重新整合教學資源，突出能力本位的特點，從以教材為中心向以教學大綱和培養目標為中心轉變。提高學生的綜合應用能力，使學生能學以致用。

（3）教室一體化。理論課教室、實習車間、實訓基地構成一體，從以課堂為中心向以實驗室、實習車間、實訓基地為中心轉變，體現校企合作的人才培養模式，工學結合的辦學體制。

（4）學習主客體一體化。培養學生對PLC課程的興趣，激發學生的熱情，實現教育客體主體化和學習主體客體化，教、學、做融為一體。

實行一體化教學模式能較好地解決理論教學與實習教學的脫節問題，減少理論課之間及理論課與實習課之間知識的重復，更好地培養學生對PLC課程的興趣，激發學生的熱情，有助于教學質量的提高和高素質人才的培養。

為此，技工學校的老師要根據本課程的特點，采取不同的教學方法，努力做到因材施教，讓學生參與一些有趣的課題項目，培養學生對PLC課程的興趣，激發學生的學習熱情，引起學生的思考，從而提高學生分析問題和解決問題的能力。例如：根據PLC多變性的特點，對同一個課題程序設計可采取多種編程方法，使學生在享受成就感的同時提高了自信心，拓展了學生的爆炸式思維。授課教師可同時承擔理論教學和實驗教學，充分實現理論與實訓相結合。比如：在講授PLC的結構特點之前，老師帶學生到實驗室觀看PLC示教板，把這一部分理論知識放到實驗室里進行講授，讓學生了解PLC外圍的輸入/輸出，看看實際的啟動按鈕、停止按鈕、行程開關與PLC程序中常開觸點、常閉觸點的使用的關系，演示操作傳感器、信號發生器等，讓學生了解輸入/輸出信號的開關量、模擬量、數字量，以及PLC輸入/輸出結果的LED顯示。通過這種雙邊互動式教學方法，提高學生對PLC課程的綜合應用能力。

二、PLC教學內容存在的問題

目前技工學?？删幊绦蚩刂破鲗嵺`教學的現狀及主要問題包括：

1.教學大綱內容眾多與課時有限之間的矛盾，教材不適用

目前的PLC課程主要包括兩方面的內容：一是低壓電器控制，二是可編程控制器原理及應用，另外還可能涉及組態軟件設計。教學內容較多，且都是實踐性很強的項目，造成教學內容和課時之間的矛盾。另外，由于該課程包括兩大部分內容，使得教材的選擇變得很難，通常兩方面都涉及的教材對PLC的內容講述很少，并且主要集中在編程指令的說明上，缺少案例分析，不易于學生對課程的理解。

2.PLC教學基礎比較薄弱

目前，技工學校大部分學生學習基礎差，學習積極性不高，自我約束能力差。PLC及其應用涉及的課程有電子技術、電力拖動與自動控制原理、微機原理等，這些課程具有內容多、范圍廣、難度大的特點，從而增加了本課程的教學難度。

3.三大缺陷endprint

即教學試驗資源有限、實驗項目設計不合理、試驗中重復性編程練習較多。

PLC 課程是一門實踐性很強的專業課程，但在實驗室做該課程的實驗又有其局限性。一般的 PLC 實驗臺，配備的是一臺 PLC 基本單元，若干實驗掛件，要實現的控制不但受掛件的限制，還受基本單元的功能的限制。有些實驗雖然控制對象不同，但程序設計思路一致，學生在實驗中做的工作是對相同指令的重復性編程練習。

4.四大問題

即偏重編程練習，對實際項目缺乏整體認識，綜合實訓項目單一，與實際工作現場出入太大。

PLC教學內容中，學生主要學習的是PLC的軟件編程，對于其在工業控制中的地位、作用和用法仍然缺乏整體認識。

針對此情況，有些純理論的教學內容可適當淡化。例如：講PLC工作原理時，對CPU、存儲器、編程器的原理可淡化處理。這些較難，學生不易掌握，只要求了解PLC工作過程的示意圖就可以了，同時可淡化PLC的系統軟件編程和PLC通信原理和方法。要求學生重點掌握： 基本邏輯指令及應用、軟元件、編程軟件的使用和編程方法、步進順控指令及應用、典型單元程序及應用、常用功能指令及應用、綜合應用案例實訓等。綜合應用要強調技巧，減少語句指令，同時可減少輸入/輸出點數，提高PLC的利用率。授課老師不一定強調學生掌握將電氣控制原理圖轉化為PLC梯形圖的程序設計方法，這可能會阻礙學生的發散性思路，影響將來PLC程序設計員的創新思維。在PLC應用課程教學中，可通過典型案例，如十字路口交通信號燈、小車往返送料、機械手、電梯等，進行安裝、接線、編程和仿真調試，提高學生運用基本知識分析和解決實際問題的能力。

三、PLC課程的實驗實訓

1.完善PLC實驗實訓的硬件和軟件

首先技工學?？筛鶕嶋H情況改善現有的教學條件，增加硬件和軟件資源投入。在合理設計實驗的基礎上針對性地購置相應的硬件軟件及外圍元件，然后靈活地進行實驗擴充，購買少量的擴展模塊，做到硬件和軟件的即時更新，以擴充實驗的深度和廣度。

2.編寫實驗實訓指導書

技工學校實驗實訓指導書應根據企業對PLC技術人才的需求進行編寫，應結合學校實際設備情況，針對技工學校本課程的教學特點和教學目標，以及技校類學生的特點。指導書要因材施教，按學生學習能力分組，確定每組不同的實驗實訓目標，同時指導書要引導學生經過實驗理解理論與實踐之間的關系。

3.實驗實訓內容采用課題式單元教學

實驗內容應尊重由淺入深、由簡單到復雜的原則，可采用課題式單元教學，可分為PLC原理基本邏輯指令、時序控制、計數控制、位置控制和特殊功能綜合運用。對于大型的實訓項目，如電梯、機械手等，將全班同學分成不同的小組，由教師明確各小組在實訓中的任務和目標，采取分工合作的教學形式。實習教師可在電路或程序中設入一些故障現象，讓學生根據故障現象，進行原因分析，并采取最佳的對策方法。學生自行分析問題并解決問題，不但提高了學習PLC知識的興趣，而且提高了學生分析問題和解決問題的能力。

實驗實訓內容要求學生會安裝接線與調試，能寫出輸入/輸出（I/O）分配表，能畫出PLC的接線圖和梯形圖，以及梯形圖的語句指令表。

4.逐步培養學生解決實際問題的能力

為使學生的PLC課堂知識真正與實際相結合，為從事PLC專業型工作打下堅實的基礎，PLC實驗實訓還要讓學生掌握了解以下內容：

（1）PLC的日常維護和定期保養。

（2） PLC控制系統的抗干擾措施。

第一，PLC的供電線路要與其他大功率用電設備或會產生強干擾的設備（如中頻爐等）分開。一般采用隔離變壓器隔離，它可以減小外界設備對PLC的影響。

第二，PLC的交流電源線應單獨從機頂盒進入控制柜中，不能與其他的直流信號線、模擬信號線捆在一起，以減小對其他信號的影響。PLC最好接專用的地線，禁止與其他設備串聯接地，更不能通過水管、避雷線接地。

第三，當輸入端有感性元件時，為防止感應電勢，應在輸入端并接RC吸收電路（AC信號）或并接續流二極管（DC信號）。當輸出端接有感性元件時，為防止產生突變電流或反向感應電勢，在負載的兩端，并接RC吸收電路（AC負載）或續流二極管（DC負載）。根據實際情況和現場調試，這些元件有時可LAYOUT 成PCB板連接，方便安裝和接線，便于維修。

（3）輸出電路要求學生掌握了解根據輸出的點數、控制的對象以及設備的實際運行情況，選擇合適的電源，并留有余量，方便設備維修與改造。技工學校的實驗實訓的輸出電路大多是采用模擬仿真，與企業的實際輸出有所不同，如：控制輸出的直流電磁閥，要求學生根據輸出的點數和設備的實際運行情況，選取合適的直流穩壓電源的容量及保險大小。

（4）開關量輸出的PLC與儀器儀表（溫度、壓力、流量等）的二次回路的開關量輸出連接應注意的問題。

（5）模擬量的PLC，學生要增加傳感器與檢測技術方面的知識，重點是溫度、濕度、壓力、流量、光耦、速度方面的知識。

（6）PLC與EPROM的燒寫，密碼及其保護。

（7）不同類型的PLC品牌，如三菱、松下、歐姆龍、西門子、施耐德等，雖然設備品牌不同，但基本的工作原理相同，只是指令相異，一些具體的細節功能不同。通過學習比較，了解不同類型PLC的共性和不同之處，這樣，學生就不會在具體的生產實踐中遇到不同品牌類型的PLC設備時，感到束手無策。

四、小結

教學實踐證明，通過以上幾個方面的教學改革，可以提高技工學校學生的PLC應用能力，以適應上崗需求。PLC應用課程，最重要的特點是綜合應用性，因為一個實用的工業自動化控制系統往往是很復雜的，其中可能包括機、電、液、氣等內容，而且還會因行業不同控制要求也有所不同。故在本課程的實踐教學中，應把機械、電工、電子、液壓、氣動和計算機等知識與PLC技術有機地聯系起來，培養學生分析和改進問題的綜合職業能力，真正實現學生畢業后在PLC技術應用領域“零距離上崗”的教學目標。

參考文獻：

[1]常斗南.可編程序控制器原理·應用·實驗[M].北京：機械工業出版社，1998.

[2]閆麗華.PLC教學存在的問題和解決對策[J].職教論壇，2004（17）.

（作者單位：湖南兵器工業高級技工學校）endprint