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浅谈中职PLC可编程教学中的改革与创新探讨

摘要:PLC可编程控制器是自动控制技术、微计算机技术和通信技术相结合的通用工业控制装置,目前已被广泛地应用于机电一体化、工业自动化控制等各个领域,被誉为现代化工业生产自动化的三大支柱(PLC技术、机器人、计算机辅助设计和制造)之一。基于PLC广阔的发展空间,PLC课程已成为中职院校的机电、电气类等专业的核心课程。 
  
PLC可编程课程实践性、应用性较强,强调理论知识和技能训练并重。传统的教学方式是依照教材,按基本工作原理、基本指令、基本应用、基本操作的顺序进行理论讲授和实验训练。一方面由于中职生整体学习能力较弱,另一方面由于指令多而抽象,大多学生在学习过程中学了后面的就忘了前面的,对各指令的功能混淆不清,不能正确地理解与应用,学生学习的主动性和积极性差。为了改变这一状况,采用“项目导向,任务驱动”的项目式教学,通过师生共同完成学习项目和学习任务,有效地提高了学生的实践动手能力、分析问题和解决问题的能力,提高了教学效果与教学质量。 
本文主要针对
PLC可编程教学中出现的问题进行探索,从教学理念、培养学生创新意识,方法与手段、考核方法等方面的改革与创新进行了一系列探讨,并在实践当中进行了一些有益的尝试。  
一、更新教育理念,培养学生的创新意识:
   从未来的趋势看,生产一线对工业自动化人才需求的层次越来越高;既需求技能型人才,更需要具有积极进取开拓创新能力的人才。现代教学理论认为:传统模式过分看重知识的传授,强调教育在课堂上的核心作用,忽视了学生的个性差别,从而严重损失教学效率;过多强调学习,从而损失了学生的发现、创新兴趣;传统模式以教师为中心,学生成为被动的“填鸭”对象,或装知识的容器,抹杀了学生的主动精神和创造潜能。这样的模式很难培养学生的创新意识,更不用说培养创造性人才。
  因此,更新教育理念,变传统教育模式为创造型模式及以学生为中心,加强学生在
PLC可编程教学中的主体地位,是未来教育的发展趋势。在教学中,不仅要传授学生知识,更要授与学生探索问题和解决问题的方法和能力,启发学生自觉运用知识、不断创新的意识。
  创新是一个人的才智因素和非才智因素的综合发挥,创新并非神秘莫测,大多数人经过学习和训练,都会提高创新意识,开发出创新能力。创新思维一般程序为:发现问题、提出问题、提出假设、解决方法及检验、否定、再另寻求解决方法及检验,直到真正解决并通过检验等。程序的每一过程,都要有良好的思维意识,创新教育强调的是“发现”知识的过程,而不是简单的获取结果,强调的是创造性解决问题的方法和形成探索的精神。随着现代科学技术的发展,传统教学理念已不适应
PLC可编程课程的教学。因此,我们尝试采用创新型教学模式,激发学生自觉学习的积极性。
  
PLC可编程教学核心内容是根据控制要求进行编程设计,编程设计是要强调个性化的,这就要充分发挥学生在学习中的主观能动性、积极性和创造性。通过提出各种课题来鼓励学生自主思考,标新立异,勇于质疑,培养学生的发散思维,引导学生想出更多的方法来解决问题。如在讲解PLC的基本指令时,为了加深对指令的理解,每个指令都会引用一个例子来介绍。在讲到综合性应用时,如用PLC可编程控制交通灯、机械手时,会采用多种方法进行设计,如:基本指令编程、顺序控制指令编程、功能指令编程、比较指令编程等。为了提高学生的理性认识,力求避免空洞、枯燥的理论阐述,经常给学生分析讲解实际的工程案例,如针对目前正在院内使用的PLC控制恒压供水应用实例,进行现场教学,从可行性分析、设备选型、变频器参数设定、控制程序设计、安装调试过程中抗干扰因素的处理等多方面进行分析,按照实际工程规范要求来引导学生,使学生形成理论与实际相结合的思维模式。
此外,在上
PLC可编程实验课之前,老师事先给出控制要求,使学生自己有足够的时间进行独立思考、然后上机调试验证。课外作业的批改也改变传统做法,教师只负责指导,让学生自己通过上机调试验证来发现问题,老师通过讨论、讲评、赞扬、鼓励,及时发现学生的创新潜能,及时肯定编程作业中的创新思维。结果是学生的编程作业可谓思路各异,丰富多彩,其中不乏创新之处。几年的实践证明:通过这种方式,培养了学生的创新意识,又极大的提高了学生的学习兴趣和自信心。这样的训练使学生有了成就感,并为提高创新能力打下基础。对于布置课外作业的内容,不局限于课本知识,而是给出一些实际问题,让学生独立思考,寻找解决问题的方法,使学生自觉充分利用课余时间,通过图书馆、互连网等方式查询资料,上机调试,这个过程提高了学生解决问题的能力,同时也开阔了学生的视野。
二、转换教师角色 和创新教学方式:
   实施课程教学创新教育必须要发挥教师作用,教师把自身的创造品质与人格、民主平等的教学理念直接、轻松活泼的课堂气氛等传递给学生,给学生以长期不懈,潜移默化的感染,是提高学生对此门课程兴趣的关键,也是创新教育的关键。学生对
PLC可编程课程感兴趣,才会有创新的激情。
  在我们以往的
PLC可编程教学中,担任理论课教学的教师不用负责实验、实训课,只是埋头书本理论教学;而担任实验、实训课的教师,又不用担任理论课教学;这样的结果往往造成理论与实践的脱节;理论课上讲的内容到了PLC可编程实验、实训课不能及时反映,实验、实训课学生提出的问题又不能及时得到理论上的指导,这样往往造成学生无所适从。而理论课教师无法直接了解学生的动手能力,实验、实训课教师也无法直接了解学生理论知识掌握进度和程度,教师本身的创新精神也受到限制和压抑,造成教学方法僵化、以分数衡量一切,这样的教师不可能培养出创新型的学生。为了解决这一矛盾,首先改变这种做法,要求教师既教理论课程,又负责实验、实训课,既讲理论,又亲自动手,及时解答学生的疑问,及时发现学生的一些创新思想、创新意识,并及时给以肯定和赞扬。这样安排的结果,无形之中建立了一种相互理解、相互尊重、相互信任、融洽、和谐的新型师生关系。
  此外,在教学方式上,要求教师不局限于传统方法,而是尝试和采用了一下几种新的教学模式:
  (一)采用“一体化”教学模式:
注重能力培养、强化
PLC可编程实训设备技能训练、提高综合素质的一体化培养模式,理论课与实践课交叉进行的教学模式,实践始终贯穿在整个教学过程。形成融知识传授、能力培养、提高技能、素质教育于一体的可编程控制器应用“一体化教学模式”。突出实践教学,理论教学为实际应用服务的思想。整个教学过程围绕PLC可编程技能训练(实验)、PLC综合训练(课程设计训练)及PLC控制系统设计(毕业设计)三个主要实践环节来完成。通过以上环节的训练学生能完成PLC的正确选型、PLC可编程的程序设计与调试、PLC控制系统的设计与调试的整个过程。整个课程体系包括前期课程准备、理论与实践教学大纲、教学计划、理论教学设计、实践教学设计、课程考核方法。
(二)构筑“立体化”的教学方法和手段:
  将教材、教学参考书、多媒体课件、现代化实验平台、网络技术等融为一体,应用多媒体技术,网络技术等现代化教学手段,将课内讲授和课外自主式学习有机结合,使教学内容互相渗透,突出PLC基本原理、基本编程方法及基本技能的培养。注重教学内容、方法、实验、技术与生产实际相结合,培养学生掌握PLC可编程技术解决实际问题的能力。
  (三)案例教学法:
  通过一个个生动的单个实例引入,将
PLC的定义、指令、程序设计的方法由枯燥变得生动,激发了学生的学习兴趣; PLC的系统设计从解决实际问题项目实例入手,层层分析,逐步完成,最后归纳总结系统设计的详细思路,使难以理解的问题变得思路清晰、迎刃而解,从而激发起学生的创造潜力。
  (四)“任务驱动式”实践教学法:
  突出实践教学,注重学生动手能力培养。实践教学与理论教学学时数达到1:1以上,实践内容包括:利用课余时间通过社会实践的形式完成的PLC应用调查报告、围绕课前提出任务完成PLC程序设计或实用小制作、课程实验(16学时)、两周的课程设计、十周的毕业设计等。整个实践教学环节围绕最终学生能够“完成一个PLC应用系统”这一任务为主线,层层推进,培养学生知识应用的能力。
三、更新评价机制:
   在对学生学习
PLC可编程课程的成绩进行评定时,设法避免了以往一卷评终身的评分方式,以重视个性为指导原则,从重结果评价转向重过程评价,不以成绩的好坏来评价学生,而重视学生的再学习能力、独立思考能力、解决问题的能力及创新思维能力等。
PLC可编程理论课程成绩和课程设计考核的评定是分开进行的。理论课程考核的最终成绩包含如图1所示的四个部分。(1)平时成绩指作业完成情况、上课出勤及课堂提问回答的表现。(2)实验成绩指完成课程实验规定的实验内容及实验报告的提交情况。(3)调查报告成绩指学生利用课余时间完成的PLC应用调查报告。(4)期末考试卷面成绩。课程设计考核的最终成绩包含五部分(1)平时成绩指课程设计出勤及工作态度;(2)系统软硬件设计;(3)系统安装调试;(4)设计资料整理;(5)答辩成绩。
四、结束:
总之,
PLC可编程是一门理论与实际紧密结合的应用型技能型课程, 从传授知识的教育理观念向注重能力培养的教育理念转变。注重对学生创新能力、综合能力、实践能力、合作能力的培养,从“教师如何教好”向“教师如何让学生学好”转变。由此可见, 合理安排教学内容, 突出知识和技能的岗位应用性, 缩短PLC可编程教学与岗位要求之间的距离, 强化PLC可编程技能教学, 不仅能充分调动学生的学习主动性, 而且还能使学生获得终身学习的能力, 有效提高学生的社会竞争能力。

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