段春霞,韩 英

(洛阳理工学院自动化系,河南洛阳 471023)

PLC教学改革的探索

段春霞,韩 英

(洛阳理工学院自动化系,河南洛阳 471023)

深化教学改革的关键,在于打破传统的教学模式,研究、探索和实践与教学体系相适应的实践教学模式、教学方法和教学手段。传统教学模式以教师为中心,抑制了学生学习的积极性和主动性,束缚了创新型人才的成长。针对这种情况,设计了一种将传统的“以教师为中心”和完全“以学生为中心”两种教学模式的优势结合在一起的新型教学模式。在 PLC课程教学过程中实践新型教学模式,理论与实践并进,可以为社会培养高素质的创新型人才。

可编程控制器;探索;教学改革

引言

“PLC”(Programmable Logic Controller)即可编程逻辑控制器,是一种工业控制计算机,现已成为当今工业自动化领域的三大支柱之一,目前被广泛应用于各种自动化控制中。PLC课程是自动化专业的专业课程,是一门知识覆盖面广、涉及内容多、更新发展快、强调理论而又偏重实践应用的课程。高校中 PLC课程安排一般设置为,本科生三年级下学期开设,大专生三年级上学期开设。在教学方式上,传统教学中 PLC课程理论与实践脱节,偏重理论,采用以“系统知识传授为核心”的传统教学模式,忽视学生的作用。随着自动化技术及信息技术的发展及其在工业控制中的广泛应用,PLC控制技术发生了深刻的变革。因此, PLC课程的教学内容和教学评价等方面也要随之进行改革。PLC课程教学体系改革几年来虽有一定的进展,但还远不能满足科学技术发展的需求。要进一步更新教育思想,更新实践教学观念。为了使学生在有限时间内很快地掌握这门技术以及培养他们的创新能力、学习能力以及实践能力等,在教学过程中,对实践性强的 PLC课程研究并实践新的教学模式、教学内容和考核方式等就显得很重要了。

1 PLC课程教学模式的设计

在调查分析当前教育技术应用及教学模式现状的基础上,同时借鉴国内外教学改革的一些成功经验,新的教学模式可用“一个中心,三种学习方式”来描述。一个中心是指以“教师”和“学生”共同为中心,三种学习方式分别是指“有意义接受学习方式”、“互助学习方式”和“自主学习方式”。这种教学模式不单以教师为中心,也不完全以学生为中心,而是既要发挥教师的主导作用,又要充分体现学生的认知主体作用。建立这个模式的目的就是要把传统的“以教师为中心”和“以学生为中心”两者的优势有机地结合起来。目前,人们对讲解式教学的批评越来越多,认为讲解式教学会导致机械记忆,智力上的被动。然而,美国著名认知心理学家奥苏贝尔认为,教学是否机械、被动、无意义,并非看其是否采用讲解式教学,而是取决于讲解式教学如何运用。因此,在传统的课堂讲授型教学中,应该依据奥苏贝尔在有意义的接受学习基础上提出先行组织者的教学活动程序。即先呈现组织作用的概念,让学生在认知结构中形成同化信息的下位知识的框架,再呈现具体材料,使学生的认知结构从一般到个别,渐进分化,同时注意知识的横向联系,使之达到融会贯通。在互助学习方式中,学生以学习小组的形式开展互助协作,而会话是互助协作过程中不可缺少的环节。学习小组成员之间通过会话商讨学习计划、交流思维成果。学习者以自己的方式建构对于事物的理解,从而不同人看到的是事物的不同方面,不存在唯一标准的理解。因而,学习者通过互助协作过程可以使理解更加丰富和全面。教师在这一学习方式中以学生学习的帮助者、促进者的身份出现。自主学习方式中的学习具有以下特点:1)教师是学生学习的“指导者”、“引导者”,其主要作用是:引导学生围绕所要掌握的内容进行学习,避免放任自流,促使学生获得自学方法。2)学生主动地参与到学习知识的过程中,独立地掌握系统的书本知识。3)能适应学生的个别差异。自主学习方式建立的目的是培养学生自学的能力,让学生获得自学的方法。

2 实践教学改革背景分析

21世纪的高等教育,应以培养具有基础理论扎实、知识面宽、创新能力强、综合素质高的应用性、复合性人才为发展方向,以新的教育教学理念改革人才培养模式,以时代对人才的需求转变教学观念、更新教学内容、探索教学手段,这样才能跟上时代发展脉搏,培养出具有创新精神和实践能力的高级工程技术人才。PLC是高等院校自动化、机械制造等专业的必修课程,也是一门实践性强、应用性广、易于学生增长才干的重要课程。PLC课程的重要特点:1)实践性强,要有实践平台作支持。如果按照以往的教学模式,只注重理论教学,轻视实践教学,甚至没有实验室,学生就不能真正掌握其技术的核心及应用,使得理论教学与实践应用严重脱节,影响到学生的能力培养和教学质量的提高。2)技术先进,为学生所重视的课程。学生们十分渴望在学校里有动手实践的机会,并把掌握专业实践技能作为就业的敲门砖,找到从学校大门跨入现代企业大门的捷径。但由于缺乏实践条件,学生们总是抱着希望而来,带着失望而去。3)应用面广,PLC技术人才为企业所急需。从近几年各企业、公司的招聘中获悉,招聘会上急需懂技术及工程应用的技术人才,急需自动控制系统集成并有实践经验的工程技术人才。为此,本课程教学改革旨在对实践教学进行改革,创建一流的控制技术实验室,努力构筑课堂理论教学与实际应用的桥梁,努力创造学生综合能力培养的科技环境,使学生在学校里就能学到对不同控制对象的控制思路与自动化解决方案,为社会输送更多的工程技术人才。

3 PLC课程的教学内容

因为 PLC的生产厂家和型号、种类繁多,不同型号自成体系,有不同的程序语言和使用方法,这给教师讲课、学生听课、编程设计和实习操作均带来一定的困难。在众多品牌的 PLC中,西门子 PLC以“博大精深”著称,其品种齐全,可控制规模非常大;三菱 PLC则以丰富多彩为其特色,不仅类型多,而且比较独特,不同机型间有不同点;OMRON PLC则以“精巧实用”为典范,并不断有新品推出。它们已成为国内主流的 PLC品牌,每种品牌能够完成的功能基本是一样的。只要一种品牌的编程等方法掌握了,其它原理基本都一样。围绕 PLC用于顺序控制、过程控制、运动控制、信息处理及远程控制五大主题,以目前国内最常用的 3大 PLC品牌之一西门子 PLC的应用编程为实例,系统地介绍 PLC。主要分为以下几个部分:第一部分,介绍编程基础知识。详细介绍西门子 PLC的编程语言、软器件、指令系统、编程环境及编程算法概念。第二部分,介绍 PLC用于顺序开关量控制设计的理论及算法。集中介绍基本逻辑设计法、高级逻辑设计法及工程设计法,介绍 PLC用于过程模拟量控制程序设计。过程模拟量控制是 PLC控制程序设计的难点,重点在于弄清 PLC PI D指令的概念和用法,正确地选定控制参数,就能设计好相应的控制程序。介绍PLC用于运动脉冲控制程序设计,主要介绍开、闭环运动控制程序设计及实例,还将运动控制用到的脉冲量用于过程控制。第三部分,介绍 PLC数据处理程序设计的理论、算法及其程序设计方法。在 PLC实现控制的同时,兼有数据终端功能。因此设计数据处理程序是 PLC程序设计的基本功。第四部分,介绍 PLC与 PLC、与监控组态软件及智能装置通信的程序设计。PLC与计算机联网,是当今使用PLC的一个发展趋势,因此通信的程序设计必不可少。除了介绍各种通信程序设计,还介绍 PLC的通信协议。最后介绍 PLC控制的可靠性问题以及 PLC的外部接线、程序的调试等。

4 PLC课程的教学方式

首先,教学手段创新。改变粉笔加黑板这一传统教学手段,充分采用现代教育技术手段,赋予教学手段全新的内容,使教学手段向计算机、数字音像、多媒体和网络通讯等现代教学手段方向发展。其次,实验室是学生进行自主学习的重要场所。因此,提供满足不同学生需要的实验条件,利用实验设备能够为学生创造一个接近工程实际应用的环境和承担工程项目的机会。实验时,根据提出的工艺条件编制出相应的控制程序,再在设备上进行调适和检验,相当于在现场完成一个小型的工程项目。这对于加深理解 PLC的内容和原理,熟练掌握 PLC使用和操作方法,以及建立工业控制系统概念、积累工程现场经验,培养能力等方面将会有很大帮助。第三,走联合教学的道路,开展多渠道、多层次教学模式。应该和企业、行业保持紧密联系,在有条件的情况下进行联合教学,实行“请进来、走出去”的方针,聘请有经验的工程师及相关专业人员来校上课,学生也可以根据需要到工厂、行业进行动手实习、授课等。

5 PLC课程的教学评价

目前 PLC课程在教学评价的手段上比较单一,主要采用期末考核一种形式,不太注重学生平时的表现,导致在评价内容方面的片面。教学评价作为一种检验学生学业成绩的方法,其结果反映的应是学生掌握知识的数量和质量、技能的熟练程度以及能力的发展水平,所以评价应以知识、能力和素质为目标,体现三者的统一,在现阶段尤其要重视学生自主学习能力和创新能力的培养。将 PLC课程的成绩分为三个部分来考核:第一部分基础理论考核,考察学生对 PLC基础知识的理解和认识,成绩占 50%。第二部分实践能力考核,给学生准备考题,然后根据考题要求由学生独自上机完成。这部分主要注重学生的基本操作技能,成绩占 20%。第三部分是综合考核,给学生布置一个工程实例题目,对学生从硬件接线、排错的能力、软件编程、调试的能力、选择元部件、应用工具的能力进行记录,到最后调试完成全过程,最后适当答辩。这部分注重对学生运用知识解决问题能力的考核,成绩占 30%。这种考核形式,一方面比较全面地反映了学生的学习状况,同时也促进了学生对 PLC课程的学习和理解,为培养理论与实践相结合的专业人才提供了一个良好的平台。

[1]李道霖等.电气控制与 PLC原理及应用[M].北京:电子工业出版社,2006.52-112.

[2]常晓玲.电气控制与可编程控制器[M].北京:机械工业出版社,2006.149-187.

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[4]李权康.基于《PLC技术应用》为核心的电类专业教学改革[J].职业教育研究,2008,(6):93-94.

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[6]陈怀义.教学模式改革的有益尝试[J].高等教育研究学报,2003,26(3).

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,河南叶县人,洛阳理工学院自动化系讲师,硕士。研究方向:自动控制。