朱娟娟

陕西理工大学 陕西汉中 723000

可编程控制器（Programmable Logic Control，PLC）作为一种通用的工业控制器可以用于所有的工业领域，并取得了相当可观的技术经济效益[1]。PLC是高等院校自动化专业、电气工程专业等工科专业学科一门非常重要的课程，同时PLC也是一门实践性很强的课程。PLC控制系统的设计主要包括硬件设计和软件设计，其中软件程序设计是整个系统中工作量最大、最复杂的一项工作，只有通过大量的实验、实践练习和创新探索新知识，不断研究、总结学习经验才能有效地学好这门课。但是在实际教学过程中由于很多因素导致学生对PLC课程的学习兴趣不浓、实践技能弱，不能熟练掌握程序设计方法。为此需不断地探索研究并改进PLC课程教学和实验实践技能的新方法，希望通过新的教学方法能有效地提高学生在程序设计方面的能力和实践动手能力[2]。

1 PLC课程教学模式改革

1.1 课堂教学和实验教学相融合

目前，PLC课程的教学方法大多数都是先进行课堂理论课讲解，然后再到实验室进行实验教学，但是PLC中的许多概念和内容比较抽象，需要实践操作才能真正掌握这些知识点，如果只进行理论讲解，不但使学生对所学知识理解掌握比较困难，而且会很容易忘记所学的知识内容，在实验过程中还会引发许多安全问题。例如：PLC的配置组态这章内容中讲解了PLC的硬件外观构造、硬件组态、接线方法及功能等，在纯课堂讲述中比较枯燥、抽象，教学效果也大打折扣，还容易因为学生对硬件的不熟悉导致PLC模块的损坏，从而打击学生的学习积极性，不能让他们放开手脚，大胆做创新实验。

将课堂教学和实验教学相互融合设计出新的PLC课程教学方法，也就是以现有的实验平台为基础，按照实验设备的数量将学生分组、分类划分，根据教学要求将理论课中需要进行实践验证的内容进行分类选出，然后再将选出的内容结合实验设备放在实验室进行理论讲授，同时进行PLC实践操作。将课堂内容放在实验室的理论讲座，同时进行实践操作验证和创新，再将实践过程中的问题反馈到课堂中进行讲解学习。采用新的方法可以将实验中PLC的硬件认识学习、软件使用练习过程、基本指令练习、简单的验证性等实验教学内容放在平时的授课中。通过课堂教学和实验教学相融合的教学方式可以给实验环节节省出许多时间，后面就可以开展更多更好的实验内容，给学生提供更多的实践训练时间让他们去学习程序设计，能更有效地提高课堂效率和学生的动手实践能力。

1.2 进行启发式、研讨式教学

因材施教，根据教学目的和内容在课堂中引入以“问”“思”“答”为中心的“启发、研讨”教学方式代替过去单一的课堂灌输式的教学模式[3]。新的教学模式增加了大量的课堂互动环节，让教师和学生有了更多的交流机会，使教师对学生的学习情况更加了解，并及时对教学中的问题进行处理和改进。

做好课前预习，教师可以在课前根据将要讲述的课堂内容难点、特点给学生提出一些相关的知识点和问题让他们进行课前预习，然后在课堂中进行抽查提问，例如：在位逻辑指令这一节课程内容中，可以让学生先预习“逻辑运算指令中嵌套式表达和先‘与’后‘或’的内容，CPU在执行程序时的逻辑顺序是什么？PLC中梯形图使用的标准触点和继电器控制的特点是什么？本章节内容学习的难易程度和问题？”等问题。让学生带着问题上课，学习状态和思维就会更加活跃，学习积极性就能被充分调动起来。

教师根据学生的预习情况总结学生在此次课程中易出现的问题，然后寻找教学内容中的重点、难点着重讲述。在课堂中选取基于某个与课程有关的典型案例让学生进行分析、交流和讨论，在讨论过程中让学生相互提问、讨论，最后教师答疑，高效完成教学内容和教学目标。教师将学生的预习情况、课堂中完成效果等情况记录下来，在以后的学习考试中作为考评依据，给学生一些“压力”和“动力”，能充分调动学生的学习积极性。通过相互讨论、学习、钻研进而加深学生对课程中基本原理和概念的理解，提高学生分析、解决问题的能力。

2 实践教学改革

2.1 实验教学模式改革

在以往传统的PLC实验教学模式中，实验内容基本都是先从熟悉软件的使用方法和简单的基本指令练习开始的，然后再做几个较复杂的验证性实验，学生按照教师给定的程序和要求进行硬件接线，然后再把已给定的程序输入PLC中进行结果验证，最后写一份实验报告，就算完成了整个实验过程。但是这些实验过程只是让学生对PLC的程序设计方法有了初步了解，并不能让学生完全熟练掌握PLC的编程方法，更不可能将其灵活运用到工程实践中，无法充分发挥实验在整个课程教学中的真正作用。实验教学是PLC学习中很重要的环节，所以我们要不断加强实验教学的改革创新。

2.1.1 合理增加设计性实验内容

在制订实验内容时可选择一些典型的验证型实验作为基础实验内容，然后在此基础上增加适量的设计性实验。设计性实验可根据不同的教学要求和实验仪器设备条件进行[4]。例如：可以在前面所做过的基础验证性实验上进行加大难度的改进或在实现不同的功能要求上进行设计，或者根据教学任务要求进行全新的内容设计。设计型实验是由学生根据指定的实验目的要求和实验条件自行设计实验方案并加以实现的实验。学生要掌握实验的基本原理，结合实验目的和实验条件考虑实验的合理性和可操作性。

设计过程是一个复杂的学习过程，学生在不断地探索学习，加强学生动手能力、程序设计能力和自学能力，调动了学生的主观能动性，增强了学习成就感[5]。

2.1.2 系统培养学生的程序设计能力

PLC是一门实践性很强的课程，要想真正学好PLC这门课程，就要从基础知识进行扎实学习，进行大量的程序设计练习，通过多思、多问、多练，不断积累编程设计经验，经过严格的系统性训练才能有效提高编程水平[6]。

第一阶段：首先从基本指令编程练习开始学习，熟悉PLC实验装置，熟练掌握编写“与、或、非”“置位/复位”、定时器、计数器及其扩展、基本编程方法等基本指令的应用。例如：“置位/复位”的经典组合应用、“定时指令”构成信号闪烁控制程序等基础程序段一定要熟练掌握。然后再寻找包含基本指令的经典的小程序分析其每个程序段的功能及编程特点，输入到PLC中进行运行验证并观察执行过程，观察运行结果，通过监视情况逐句分析，直到完全理解整个程序执行过程和设计方法为止，并记录整个实验过程中的问题，对这些问题进行整理、分析，总结重要知识点和方法。用上述方法对大量的经典程序进行学习，练就扎实的基本功。

第二阶段：经过第一阶段的训练之后，再要求学生对一些经典的、难度适中的PLC程序进行“填空式”改编。将稍大程序根据功能和应用的指令方法不同拆分成块，给出程序的一部分内容和实验要求，让学生用所学知识进行“填空”补全程序，运用所学基本指令知识逐个修改条件，观察运行结果，通过观察监控情况发现程序中的问题，再反过来重新修改。例如：先给出三层电梯控制程序的部分程序，把一些重点、难点程序段空出来，让学生填入程序，完成整个程序的功能要求。学生在实验中对程序进行了3～5次以上的反复修改与调试，并对修改的数据结果做下记录，直到实验结果达到要求为止。多选取一些经典实用程序利用上述方法让学生进行大量练习，使学生能亲身体验到学习的成就感并掌握程序设计方法和实验内容。

第三阶段：经过第一、二阶段的学习训练之后，学生已经能熟练使用基本指令进行基本编程设计了。然后利用现有实验仪器设备资源让学生自己独立设计稍有难度的程序，学生不仅要自编程序完成不同的功能，还要写出调试程序过程中的问题及分析解决方法。例如：前两个阶段已将三层电梯控制程序熟练掌握，然后让学生自编四层或五层电梯的控制程序或者是一些常用的较复杂的程序。通过一步步大量的自编程序练习，学生具备了一定经验，接着应该考虑复杂指令的应用以及程序的优化等。

2.2 开展多样化的课外创新科技活动

课外科技活动是锻炼学生综合运用所学科学理论知识进行设计、技术改造的学习过程[7]。一般是由参与创新设计的学生自主完成整个实践环节，旨在调动学生的主动性、积极性和创造性，激发学生的创新思维和创新意识。它能培养学生分析解决工程实际问题的能力，增强学生的创新意识和进行设计、技术改造的能力。在校园内形成创新教育氛围，鼓励学生踊跃参加各种创新活动，全面提升学生的创新实验能力。例如：自动化、电气专业的学生这几年在西门子杯PLC设计大赛、学校自己组织的各种PLC比赛及技术项目中取得了优异的成绩。这些课外活动让学生更加喜爱学习PLC这门课，也使学生的编程水平和技巧得到了提升。

3 结语

PLC在现代化工业发展中的应用越来越广泛，它是当代工业自动化的重要支柱，同时它也是工科院校一门非常重要的专业基础课程。要不断地改进PLC课程教学模式、实验教学法，创新教学理念，利用现有的各种实验平台和资源开展多样化的实验和实践教学活动，让学生能扎实掌握这门课的理论基础知识，有效提高学生的动手实践能力、程序设计能力和自学能力，熟练、灵活地将这些理论知识应用到各个工程实践中[8]。