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在可编程控制器中有多种编程语言,它们是梯形图、顺序功能图、语句表、功能图语言及结构文本编程语言等,其中梯形图语言是使用最多的plc编程语言,其电路符号和表达方式与继电器电路原理图相似,梯形图语言形象直观,易学易懂,熟悉继电器电路图的电气技术人员只要花几天时间就可以熟悉梯形图语言,并用来编制用户程序。可以说PLC技术的应用不仅涵盖了相应的继电器控制知识,更涉及变频器、电子技术、单片机等相关技术,可编程控制器具有综合性高、实践性强、实用性广的特色。在当前中职教育中学生本体存在着以下的普遍特征。
一是,中职学生学习基础较差,在校的理论课学习中能容易形成抵触情绪,造成理论知识贫乏的恶性循环。
二是,中职学生自我约束能力较差,学习的积极性不高。
三是,在整个中职教学阶段,学生不仅要掌握相应的电子技术和机床继电器控制知识,还需要掌握电工基本操作技能,照明、电动机、电力拖动及机床维修、电子技术的课题,需要引导学生从入门到具备中技技能,时间比较紧张,更逞论熟练掌握综上所述PLC等课程在中技教学中实施比较困难,但PLC等先进技术在社会中已得到广泛应用,社会需要具备此项技术的人才。那么,究竟如何才能真正有效地提高PLC的教育、教学质量,从而学以致用?在多年教学实践和探索中,笔者对教学方法进行了大胆改进和创新,并取得了一定的教学效果。
一、正确导入,合理选择课题
笔者认为,在开展PLC课程之初,学生已经具备了基本的电气控制的基本知识,根据学生的基础掌握情况,着重引入基本电气控制线路图的分析以及电气控制的原理,为下一步PLC教学提供有力的理论基础。
在学生认识了PLC的基本结构后,首先以电动机正反转控制为例,引入电动机正转、反转、停止等电气控制的基本过程,同时提出了以PLC实现的电动机控制,通过两方面对比学习,学生可以找出电气控制与PLC控制的不同之处,从而揭开了所谓PLC控制的神秘面纱,使学生意识到PLC控制不过如此,原来也不是那么困难,树立学生学习PLC的信心和兴趣。
事实验证,在讲授如何根据控制要求编写梯形图时,往往讲清继电器控制与梯形图相似之处,更容易让学生掌握编程的技巧。
二、改革教材,分组教学
大家知道,PLC教学教材,在编写时按照原理、指令、应用、操作等分成几个独立的章节。如果按照教材的顺序进行教学,则要等基本指令、基本应用学习完毕后,再进行基本操作的学习,这样在此期间学生所学习的知识点得不到巩固应用,容易混淆且效率不高。
教师教学时,则要考虑有利于学生学习的动态过程而开展。为此,笔者在教学中打乱了固定的教学模式,采用课题教学的方式,重组教学章节。
笔者多方面搜集了若干PLC应用实例,整合成五个教学章节:PLC基本原理、顺序控制、时序与计数控制、位置控制和特殊功能综合应用。每个课题以一个应用为主,介绍应用实例的生产应用、用PLC实现的控制线路、应用的基本指令和编程调试。各章节以难易结合的方式,依次展开电动机的正反转双重连锁控制,多台电动机的顺序控制、电动机的Y-Δ控制、信号灯的闪烁控制、多个信号灯用特殊指令实现的亮灭控制等。这样,每个课题以教学单元为核心科学连贯,能有效地服务于教学。
三、因材施教,直观教学
PLC课程是理论性和实践性紧密联系的课程。单纯依靠教师在黑板上画图讲解程序或分析控制动作过程,学生常常感到枯燥无味,难于理解,而且由于受板书的限制,所讲内容不够直观。
直观教学可以激发学生的兴趣,同时还培养了学生的观察能力,增强感性认识,开阔学生的想像力,利于知识的理解。例如,在讲解PLC的结构时,教师带学生到实验室观看PLC实验板,了解PLC的外部结构及外部设备等,这样与老师在黑板上详细地讲解这些理论知识比较起来,学生更倾向于前者。在讲解机械手操作控制步骤时,学生对机械手的操作步骤在空间、时序上都缺乏思维的逻辑性,很难把一个复杂的控制系统分解为若干个独立的控制过程。通过多媒体,教师可以把机械手控制步骤以动画的形式形象地展示给学生。这样的教学环境更能激发学生的思维,强化学生对整个系统的印象。
在整个课堂教学过程中,教师和学生处于一种互动的状态,更易引起学生的注意力,激发学生的学习兴趣,使学生的认知过程更为生动和深刻,增强课堂教学的感染力,提高教学水平。
四、综合实训,一体化教学
实验教学是学生乐于接受的学习方式,满足学生的好奇心,激发学生学习的兴趣。实验主要要求学生通过动手、观察、掌握现象和结论,进一步加深理解所学理论知识,同时可以调试自己编制的程序,进行实验。
例如,在学习PLC控制电动机正反转时,师生共同分析双重连锁电动机正反转的电气原理图,通过经验设计法,把它变成由PLC实现控制的梯形图。接着由学生自己动手把
I/O接线图接好,再运行编制的程序。当电动机按照预定的要求运转时,学生会产生很浓厚的成功意识:原来PLC控制也不是想象的那么困难,难以克服。
在此基础上,可以引导学生编制工作台往返控制“工作台由电动机带动先正转运行,到行程限位开关时再反转,如此循环”的程序,这时通过更改正反转就轻而易举地实现了控制要求。通过以上实验,学生既动手编制、调试自己的程序,又对行程限位控制加深了理解。
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关键词:PLC;项目教学;评价方法
中图分类号:G42 文献标识码:A
文章编号:1009-0118(2012)09-0145-02
本文通过PLC项目教学的探讨与实践的介绍,目的是想使PLC课程的教学易于教师讲授和学生学习,最终使PLC课程的开设更符合企业用人需要和学生学习兴趣。
一、引言
项目教学是采用项目式的组织形式实施课程的教学目标,使得对学生的知识传授与能力培养与企业的实际需要达到高度统一,这也就是实施PLC项目教学的目的。
如何开展PLC课程的项目教学呢?本文将从PLC项目教学的教学条件、项目设计、效果评价方法及教学实践四个方面来阐述PLC项目教学有关问题。
二、实现PLC项目教学的条件
进行PLC课程的项目教学,需要具备一定的教学条件。首先是能够将整个课程划分为若干个项目,其次是具有进行项目教学的实践基础——设备,再次是有能够实现项目教学的场所——多媒体教室或一体化教室。以下对上述几点进行分析说明。
(一)能够将课程划分为若干个项目
PLC课程的内容特别适合项目教学,原因是PLC开发过程是一个从分析控制要求,到主电路及I/O设计,再到PLC程序设计,最后进行综合调试的过程。这一工作过程,无论是简单的PLC控制系统,还是复杂的PLC控制系统,都是如此。因此,可以根据这一特点将PLC课程中基本知识、接线训练、设计方法、综合调试等按照先简单、后复杂的原则,用项目的方式组织起来,由浅入深的进行教学。
(二)容易实现项目教学的实践条件
项目教学宜在实验室进行,换句话说项目教学需要实践条件的,否则,项目教学就成为纸上谈兵。在精品课程建设过程中,考虑到PLC实验室建设花费不是很大,综合规划实验室建设的规模和档次,为实现项目式教学奠定坚实基础。
(三)创建项目教学的场所
项目教学不仅要有实验室,还应建立具有多媒体设备和PLC演示设备的专用教室。为精讲多练,提升教学效果,提高教学质量,建立集实验设备和多媒体设备于一体的理论实践一体化教室,是项目教学的努力目标。
三、PLC教学的项目设计
(一)PLC课程项目设计的基本原则
PLC课程的项目设计,从教学方面来说是有一定规律可循的,作者认为可遵循以下几项原则:
1、由简单到复杂
项目设计遵循的第一个原则就是由简单到复杂。这一原则十分重要,因为学生在学习过程中是需要成功来激励的。如PLC课程项目设计的第一个项目就是从最简单的电机起保停控制开始,让学生比较容易的进行项目实施并且能够成功的完成项目,使他们在今后的项目实施过程中充满信心。
2、由单一到综合
项目设计遵循的第二个原则就是由单一到综合。训练应从单项训练开始,然后再过渡到综合训练。如设计机械手PLC控制系统时,可以先从机械手的手动操作控制、自动操作控制这些单一训练开始,再过渡到具有手动、自动、单步、单周期的这种综合训练,确保学生能够一步步地完成各个项目。
3、将基础知识、连接训练、设计技能融为一体
项目设计遵循的第三个原则是将PLC的基本知识、PLC外部接线训练、PLC程序设计的技能有机结合。在项目教学的不同阶段,完成不同基础知识、PLC外部连接训练、PLC程序设计方法的项目教学。如在介绍PLC最基本知识的项目中,可借助学生过去学过的电工知识,使用转换法进行PLC程序设计的项目教学;在有了PLC的基本知识后,这时的项目教学中可使用逻辑法和时序法进行PLC程序设计;在介绍状态继电器时,采用状态转移图及步进顺控法进行PLC的程序设计的教学项目;最后在介绍应用指令时,可采用经验法或综合设计法进行PLC程序设计的教学项目。
(二)PLC课程具体项目设计
PLC课程的项目具体应当如何设计呢?这是实施项目教学关键之所在。作者认为PLC项目不仅应满足学生综合素质的提高与高技能培养的要求,还应当是实际生活中应用广泛并且学生十分熟悉的内容。只有应用广泛才能使学生体会到PLC的重要性,只有学生熟悉才能引起学生的兴趣。基于这一认识,选择电动机的控制、交通灯的控制和机械手的控制这些人们熟悉且随处可见对象作为项目教学的主要内容,是十分适合的。
按照PLC项目设计的基本原则并结合以上思路将PLC项目教学的项目类型、项目名称、项目教学的内容及项目教学的教学目标列于表1中。
通过上述8个项目的实施,学生应当能够理解PLC的内部各种继电器及其功能,掌握PLC控制系统的接线和程序设计的方法,能够进行中等复杂程度的PLC控制系统的设计与调试。采取PLC项目教学的方式,并配合项目教学给出一些训练课题,相信学生能够从理解到应用实现平稳过渡,从而完成PLC课程的教学目标。
四、PLC项目教学的评价
采取PLC项目教学,当教学过程完成后该如何测量与评估其教学效果呢?作者认为不能仅进行基本知识的理论考试,还应当结合实际开展综合考核,如给出一些指定的项目,让学生个人独立或二人组合作完成某个项目。根据项目的实施情况主要考察学生以下几个方面:
(一)学生是否掌握了PLC的接线。
(二)学生是否掌握了PLC基本指令的应用。
(三)学生是否掌握了PLC程序的设计方法。
(四)学生是否掌握了PLC控制系统的设计与调试。
(五)学生独立完成或合作完成项目的能力。
综合考核是以PLC知识的应用作为基础、以实际工作能力的测试为目标的考试,这种考核应在实验(训)室现场进行。在有条件的情况下,职业技术学院应努力实现这种考核。
五、PLC项目教学的实践
(一)加强PLC项目教学条件建设
PLC课程的教学进行了多年,但教学效果并不理想,究其原因作者认为,最主要原因是教学目标不明确,教学重点不突出,训练不充分;其次是教学设备与教学条件有缺陷。
如何来解决这一问题,使学生学完这一课程后,能够掌握这一课程的知识点,特别是能够顺利的完成PLC控制系统的设计与调试,这是我们进行PLC项目教学的最终目的。
开设PLC项目教学以来,结合PLC精品课程的建设,积极进行实验(训)室的基础建设,增添PLC设备数量并提高设备档次,有条件的还应建立了多媒体专用教室,为实施PLC项目教学创造良好的教学环境。
(二)拟定PLC项目教学大纲并开发PLC项目教学教材
具备了PLC项目教学的条件后,首先要解决的问题就是要根据需要拟定PLC课程的项目教学方案,即课程教学大纲。将PLC项目教学以教学文件的形式固定下来,使承担PLC教学的教师以项目教学的课程大纲为依据,完成PLC课程的教学任务。在新的PLC课程大纲指导下,保证PLC项目教学的基本质量。
积极编写实施项目教学的教材和实训指导书。有了教材,教师实施项目教学有了基础,有了教材,也方便了学生学习。
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关键词:PLC课程;案例教学法;教学模式
PLC即可编程控制器,其是以计算机技术为依托的工业控制领域中的一种应用技术,通过对软件的改变来对过程进行控制,具有编程简单、组装维护方便、体积小、抗干扰性强以及可靠性强等特点。近年来,案例教学法被广泛应用到该课程的教学过程中,且起到了至关重要的作用。
一、PLC教学中存在的问题分析
PLC属于应用最广泛的工业自动装置与控制系统的关键设备,逐渐成为技工院校电气自动化专业学生的必修课,但就其教学模式而言,还存在诸多问题。
1.理论知识占比较少
以往教师针对PLC教学的效果并不理想,且大部分学生对其的学习仅仅是对某些指令的死记硬背,导致课堂较为乏味,主动性与目标性不明显,反映到学生今后的工作中时,不能做到学以致用,凸显出理论知识相对较少。
2.并未注重学生的主体地位
在以往的课堂教学中,发现与解决问题的人往往是教师而非学生。在此种情形的教学过程中,学生只是对所讲授的内容机械地听讲,学习主观能动性较低,因而教学效果不理想。
3.阻碍了学生创造性的发挥
在以往的教学过程中,教师大多采用“填鸭式”的教学方式,且学生往往会产生教师是万能的想法,直接导致其在处理问题时缺乏自主思考,不利于发挥其创造性,学习的成就感较低。
4.教学中缺乏知识间的有机结合
在以往的PLC教学过程中,课本被视为教学的主要内容,但其在课程安排中,使用方法与功能依次罗列,知识结构不紧凑,导致学生在实践中解决问题的能力偏低。
5.学生实际应用能力不能较好评估
书面考试是教师对PLC教学成果进行检验的最常用方法,虽然可以在一定程度上反映出学生的学习情况,但并不能反映出学生的实际应用能力。
二、案例教学在PLC教学模式中的应用
所谓案例教学法,指的是在教学中将案例应用其中,通过教师讲授基本知识、提出问题、组织学生讨论以及撰写案例分析报告等来完成教学过程,以对教学效果进行改善,进而促使学生理论知识水平与问题解决能力的提升,现就其在PLC教学模式中的应用分析如下。
1.Plan――包含教学案例准备与学生分组的计划准备阶段
首先为案例准备阶段,教师在对教学案例进行选择时,首要应考虑的是课程专业培养目标与教学大纲,以确保案例中能够涵盖所有的知识点与控制功能,并注重整体性与实践性,且应来源于实际,并考虑到学生的实际接受能力,将案例拆分成功能各异的小模块;其次为学生分组,每组4~6人为宜,教师在分组时应考虑学生的知识储备、性格、实训设备等因素。
2.Do――开展阶段
首先是下达并介绍任务,教师针对PLC课程的案例设计任务进行非雷同的下达,而后由学生对所拿到案例的背景知识、所需功能等进行简单介绍,此过程中可对企业部门运作进行模拟,增强案例的生动性;其次为案例任务的分解,在面临综合性较强的案例时,可以指导学生采用抽丝剥茧的形式将功能模块划分开来,最终发现PLC控制功能,并通过小组讨论、实验等步骤来完成对应用的掌握。
3.Check――总结检查
当小组完成PLC案例设计后,应及时介绍并演示其设计成果,全班学生对其学习、讨论与评价后列入成绩评估,其间教师可以参与,适当点评或给出建议,学生进行完善后教师写总结报告,并针对存在的问题提出合理化建议。
4.Action――采取改善措施
教师通过对学生的总结报告归纳与总结,找出成功经验以供其他学科应用与借鉴,而对其中存在的问题应及时指出改进意见,而后将改进后的案例过程与具体的实施步骤应用到新的案例教学过程中,以检验改进措施是否有效。
以洗衣机作为程序设计案例,其设计对于学生而言具有一定的难度,学生很难设计出正确的程序,因而可将其简化为多个小程序,逐层增加设计难度,这样有利于促进学生自主思考与创新,其设计思路可设计为:(1)按下启动按钮后洗衣机进水直至高水位停水洗涤;(2)正转洗涤15s后暂停;(3)增加设计难度,即暂停3s后反转洗涤再反转15s;(4)增加设计难度,即暂停3s后排水―达低水位时停止并甩干10s―甩干后报警10s并停止,且工作时按下停止按钮洗衣机能够立即停止;(5)增加设计难度,即正反转洗涤后再重复执行3次。
就PLC课程设计而言,并无固定的答案,教师应注重对学生自由探索精神的培养,鼓励其提出自己的想法。案例教学法在PLC教学模式中的应用,不仅向学生有效地传递了教学内容,还大大调动起了学生在学习中的积极性,值得在今后的PLC教学中广泛应用。
参考文献:
[1]吴凡.案例教学在PLC教学中的运用[J].苏南科技开发,2012,10(8):49-50.
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关键词:课题式单元;教学一体化; PLC
Abstract: the paper expatiates on our school in mechanical and electrical professional the PLC technology application "teaching of the specific conditions of the teaching reform, reform the teaching material, to select an example for the implementation of the key project teaching; Rich teaching AIDS, using the appropriate teaching assistance method, try to use visual teaching; The integration of teaching mode; Teachers' teaching to guide, arouse the students to take part in the students will play a main role. The topic from the benefits of type teaching and get a better teaching effect as the basis, points out that the professional course mplementation technical school topic-type unit the feasibility of teaching.
Keywords: the topic-type unit; The integration of teaching; PLC
中图分类号:G424.21文献标识码:A 文章编号:
技工学校专业课程在理论要求方面难度不亚于大专院校,而技校层次的学生基础较薄弱,且近年生源素质不断下降,增加了技校教师的教学难度。另一方面,在新技术的专业课教材使用方面,没有成熟、统一的技校配套教材,部分专业教师在教学过程中颇感困惑。我校在PLC(可编程序控制器)教学初期也同样碰上这样的问题,后来我们实行课题式单元教学,教学效果不错。我们的教学经验希望能给兄弟学校教师的教学工作带来方便。
我校在97年尝试PLC教学,98年将PLC正式列入机电专业的教学大纲内,成为机电专业的一门专业课程。在实施PLC教学初期,我们按传统的教学方式开展教学,教学效果一般。通过几年的教学实践,我们积累了一些PLC教学经验,进行了一些教学改革,改革按教材章节顺序进行授课的传统,变为按课题单元进行教学。结果发现教学质量提高了,教学效果好了。
一、在进行课题式一体化教学时要取得好的教学效果,应以一体化的模式开展教学,教学中实施单元过关制度。具体要注意处理好以下几方面的问题。
1、合理地改革教材,设计好每一个实例课题。
我们知道,用于教学的PLC教材,在编写时一般是按照:基本原理、基本指令、基本应用、基本操作等分成各个独立的章节。编者按照结构严谨性进行编书,教师实施教学时,则要考虑有利于学习者的认知过程而开展教学。这是教材使用者要注意处理好的问题。如果任课老师按照教材的顺序进行教学,就是要将全部基本指令学习完毕,再学习基本应用,基本学习完毕再进行基本操作的学习。这样,在一段期间内学习完所有指令,学生学习后的印象不深刻,容易混淆,到基本应用的学习时,又得重新对所涉及的指令进行学习,效率不高。所有理论学习完后,才进行基本操作,不能互得益障,教学效果不好。
2、配套合适的教具,力求形象化、直观化。
我们任课老师在实施教学过程中配套了课题实例的幻灯片及示教板,为直观教学提供条件,从而增强学生的感性认识,降低学习的难度。我们任课老师制作、配套的实例课件模型一般都是学生利用业余时间在老师指导下完成的。这样不仅降低教学成本,还充分调动学生的积极性、锻炼学生的动手制作能力。我校教师现在正有计划地尝试利用计算机进行多媒体教学。PLC应用技术特点之一是逻辑性、抽象性强。教师在教学中应尽量使用示教板及进行投影教学,这样带来的好处是:直观、印象深刻;方便、节省时间;生动、激发学习兴趣。
3、改革传统教学形式,进行一体化的教学。
以前,我们对专业技术课授课时,理论教学和实习教学是完全分开的。一般是先进行理论课教学,然后才进行相应的实操训练。在理论教学授课过程中我们发现,学生的学习热情随着学习的不断深入而降低。究其原因是学习理论时不能及时上机训练,不能及时主自地体会课题的实践效果,自然会降低学生的学习热情。学生在理论学习过程中不能很好地发挥主体作用,注意力自然就不能高度集中了。这样,教学质量就难以有所突破了。有监于此,任课教师在PLC教学中以一体化的模式进行。
4、教学过程中教师应引导得当,学生应积极参与。
课题式一体化教学以单独实例为一个教学课题。在实施教学时要注意分解难度和做好引导。否则,教学效果会大打折扣。以“射击游戏”课题为例来说明。“射击游戏”是属自编实例。我们任课教师则要求学生用PLC模拟实现。课题大意:“有一射击游戏设备,当参与者放入硬币后开始进行10秒的计时游戏。在限定时间内,参与者每击中一次目标,设备就发出击中信号一次,在限定时间以后,再击中目标为无效。结束游戏时,设备自动报出游戏参与者的成绩:击中低于3次,成绩为‘差’;击中次数在3--88之间为‘一般’;击中次数在8次或以上,结果为‘优’。”
学生对本课题较感兴趣,但又觉得有一定的难度。因此,这样的课题,教师应预先分析好难点所在,在让学生着手完成系统设计之前做好引导工作。本课题的知识点是计数器和定时器综合应用,重点又是计数器的使用。难点有两处,一是灵活应用多个计数器,一是定时时间到的处理。对本课题,我们做法是:与学生一起回顾了PLC中计数器的计数特点,引导学生思考本课题中三种成绩需用多少个计数器?暗示三种成绩只有两个数据分界点,则只用两个计数器。跟学生分析用计数器控制显示成绩的思路是:成绩分为“好”和“差”的两种情况各用一个计数器触头控制,而成绩一般的结果则用表示“好”与“差”的两个计数器的触头配合控制。同时还强调要注意,击中目标键应作为两个计数器的共同计数输入控制信号。最后要求学生合理运用定时器的触头用作射击动作的结束控制和到点成绩显示的控制。经过如此的引导,难点被一一分解,本课题的设计思路已经很清晰地出现在学生们的脑海中,系统的设计也就迎刃而解了。只要教师引得当,把难度分解好,学生学习、运用知识就会得心应手。
在实施教学过程中,任课老师一般不应直接给出实例中的PLC程序,而是给出程序的大框架,引导学生自己完成该程序的编写、上机验证,最后才给出参考程序供学生作对比、修正。整个教学过程充分发挥了学生学习的主体作用,教师在这个过程中起到了引导作用。
二、实施课题式单元教学以来,我们的教学质量有了很大的提高。总结起来,实施课题式单元教学的优点是:
1、学生学习兴趣浓,学习热情高涨,学习效果有保证。
每个课题以实例为重点,这些实例都是来自我们身边的生活、生产。学生对教学课题感兴趣,认识到所学的东西有用,能解决现实问题,学习热情是自然地高涨起来。兴趣是最好的老师,主要能调动学生的兴趣,学习效果肯定不懒。
2、能逐步培养学生解决实际问题的能力。
课题实例来自生产、生活、要处理及注意的有关问题我们都向学生交待清楚,引导学生具体的处理办法、解决方法步骤、方向。通过多个实例的学习、实践与积累,学生能逐渐地提高解决实际问题的能力。
3、逐步提高学生的编程能力,应用PLC的能力。
任课老师把PLC技术应用教程分为若干个单元,每个单元中的几个实例都是以某个重点指令的应用为主线。应用程序由简单到复杂。这样,通过一个单元的学习,学生已将该单元的重点指令很深刻地留在脑海中。他们灵活应用指令的能力会逐步增强。课题式教学中通过恰当的引导,就能逐步提高学生的编程能力,应用PLC的能力。这从B班学生能独立完成有关应用PLC来设计控制系统就是有力的佐证。
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关键词:有效教学 教学目标 情境 引导文 评价
中图分类号:G632 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2014)04(b)-0132-01
《PLC》是中等职业学校机电专业的专业技能课程。随着我国工业的快速发展,PLC作为现代工业生产自动化的四大支柱之首,将更广泛地应用于工业控制的各个领域。那么,PLC技术将是机电专业工人必须要掌握的实用技术。《PLC》课的课堂教学是否有效,既关系到学生能否顺利步入未来的工作岗位,又关系到学校机电专业课教学质量的提高,这就迫切要求我们机电专业课教师在课堂教学中实现有效教学。
课堂教学要以实现“三效”,即有效果、有效益、有效率为目标来追寻有效教学。有效果指的是教学活动的结果与预期教学目标的一致程度,体现的是教学目标的达成性。如果教学目标定位准确,内容选择适合学生需求和企业岗位需求,方法设计符合学生学习成长规律,通过教学活动的实施,达到了预期的效果,这种效果是有效益的。如果每一位学生都能以积极的态度投入学习,并且在单位时间里学生掌握的知识与技能足够多,教学就是有效率的。
下面谈谈我们在《PLC》课堂教学中的几点做法。
1 制定三维教学目标
职业教育对学生的培养目标是实现学生的综合职业能力发展。职业学校的专业课课堂,是培养学生综合职业能力的主渠道。我们制定的教学目标必须着眼于学生在未来职业领域中的职业成熟度和职业生涯的可持续发展。在教学实际中,我们按知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观三个维度制定教学目标。知识和技能(学什么)作为课堂教学的载体,要具有应用性和先进性,这些知识与技能在学生未来的职业领域中必须是有用的,才能保证教学有效益。过程与方法(怎样学)作为课堂教学的操作系统,按行动导向设计学习情境,既符合工作要求又符合学习规律。在教师组织协调、学生主动完成学习任务的过程中,学生将有用的知识与技能学会了,才能保证教学有效果。情感态度与价值观(为什么学)作为课堂教学的动力系统,要让学生在课堂中始终有明确的憧憬未来职业岗位的情感价值取向,用争先创优的机制,充分调动学生积极参与学习,要带动全体学生,保证教学有效率。
2 创设工学结合的教学情境
课堂管理采用企业的车间管理模式,让学生提前进入职业角色。具体做法是:刚开始学习本课程时,把全班学生分成几个机电组,每个机电组包含2个小组,每个小组有4名学生组成。学生的学习内容来源于典型工作任务,学生完成实训任务即完成工作任务。模仿企业车间的安全操作规程制定实训室的安全操作规程。实训过程中对学生的要求,模拟企业对机电工人的日常要求,不仅有技术要求,还要有工具和器材摆放、工作态度、责任心以及组员间的合作等方面的要求,并且通过加减平时成绩的方式模拟企业的奖惩制度。我们要使学生在走出校门时具备基本的职业素养,这对学生未来的职业生涯很重要。课后要求学生以工作日志的形式完成实训报告。每月评选最佳组和每个组中的最佳个人。教师给获得奖励的学生加分,这项加分作为平时成绩的一项。由于进入职业角色,学习积极性能被极大地调动,为实现有效教学创造条件。
采用角色扮演教学法和小组合作学习法,在小组合作与分工中,学生分别扮演程序设计员、程序输入员、接线员、调试员、检查员与记录员等,使学生在学习过程中融入职业角色,增强对未来工作岗位的向往和认同。
3 采用引导文项目教学法
我们在课堂教学实践中发现,引导文项目教学法是很有效的教学方法。引导文项目教学法,是学生在教师提供的引导文引领下,独立或分小组完成项目学习任务的方法。引导文也可称为“学案”,其内容是让学生清楚项目要求、完成项目任务应该知晓什么知识、具备哪些技能、学习过程的评价标准等,为学生顺利完成项目任务提供帮助和支持。引导文主要由以下几部分构成:项目目标;项目任务描述;项目准备,即完成项目任务需要的知识及获取渠道和完成项目任务的操作要领及获取渠道;项目实施的过程;工具与材料需求表;小组内分工与职责和项目评价标准表。引导文项目教学法,对教师提出了更高的要求。首先教师要站在学生学的角度,认真准备学案,并在课前发给学生。在实际教学中,我们发现:学案是实训课上必要的学习资料,它提供帮助并引导学生一步步完成实训任务,培养学生自主学习,使学生在“做中学”,教师在“做中教”,充分发挥了学生在课堂中的主体地位和教师的主导作用。教师课前编写学案是实现有效教学的必要条件。
4 适当的评价方式
4.1 重视学生的学习过程和课堂表现
平时成绩占总成绩的60%。在平时成绩中,听课状态占10%,出勤占5%,提问占5%,作业占10%和实训成绩(含课堂表现,即遵守安全规程情况)占30%。中职学校的学生走出校门进入企业工作时,要具备一定的职业素养,才能适应岗位的需要。职业素养是在课堂教学中逐渐养成的,所以在评价项目中要重视学习过程。
4.2 增加答辩考核环节
为适应就业需要和培养学生应用PLC技术解决实际问题的能力,期末考试内容为应用PLC技术完成一个项目,还要答辩,占总成绩的40%。
4.3 评价主体多元化
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Abstract This paper discusses by introducing CDIO teaching mode, to further enhance and strengthen the teaching effect PLC purposes. Make the classroom and projects, learning and thinking, through the combination of theory and practice, interactive two-way learning and knowledge engineering awareness training, to enhance the ability of students to the theory, practice, innovation, to meet the business needs of professionals, can be extended applied to other courses teaching.
Key words CDIO; teaching reform; PLC
随着PLC自动化控制装置的发展完善,尤其是网络兴起为技术发展注入更大动力与活力,目前该装置广泛应用与工业及工业以外的众多生产领域,并扮演着越来越重要的角色,发挥着越来越重要的作用。社会生产部门对该项专业人才需求度也较高,专业学生就业形势较好。面向实际需要,PLC应用技术已成为国内高校电气自动化专业的热点课程,发展前景十分看好。
CDIO教学模式源于依托项目进行的课程改革,强调理论教学与实际项目全流程、全场景协同对接,包含了项目的构思、设计、实施和运行.在PLC的教学过程中引入CDIO教育理念,强调以真实项目为学习对象,以操作技能为学习重点的教学模式,通过对实体项目全流程、全环节的实践演练,促进理论知识与实践业务的密切结合,提高学生基于实际工作岗位需求的工作能力。
1 传统教学模式的不足
PLC应用技术历时50多年的发展,已成为一门大综合、全覆盖、全体系的理论课程,基础知识、学习内容等迭代更新,发展较快,应用领域、发展方向等变化迅速,同时作为一种应用性技术种类,与工程实践的结合较为紧密。而传统教学偏重于对基本知识、硬件系统、软件系统、编程方法、程序设计等理论知识的教授,缺乏与实际工程项目的对接,与实践脱节严重,教学效果不佳。学生的学习也因此成为一种从理论到理论的单纯性学习,虽然在课堂上也进行过简单的指令设计,但这多是基于实验模式为之,既忽略了指令在实际工程中的应用,更缺少对具象化的实际工程意识的培养,往往是课程结束后,学生虽然通过了考试,但远不能熟练应用技术,课堂教学目的无法达成。
2 CDIO模式下的教学改革
为克服老旧模式弊端,在PLC课堂教学中引入与实践结合紧密的CDIO模式,将具象化的整套工程开发流程移植到理论学习当中,通过对实际项目开发中“构思―设计―实现―运行”四阶段的实际操作演练,推动理论与实践更为紧密的互动结合,达到知行合一的目的。通过一体化教学,结合实验设备,设计面向实际的课程标准和教材。理论、项目互为载体和导向,实现基本理论学习与项目实际操作的融会贯通,覆盖工业控制领域PLC的基本应用,项目内容及技能要求如图1所示。
通过电机正转控制、触屏应用、四轴机械手控制、变频器控制、模拟量PID控制、光电编码器控制、串行通信控制、物联网技术等八个由易向难的项目设置,实现将理论知识由基础向高级的串联,覆盖教学大纲内容,达到由易及难,学习渐次深入的目的。其中项目一,帮助学生对PLC基础知识进行项目化了解,熟练掌握基本的I/O指令系统应用的操作;项目二在项目一基础之上进行深化,使学生对触屏应用进行掌握,并融入人机工程学的理念,锻炼学生建立良好的人机互动界面概念;项目三对内容深度予以适当加深,用在实践项目中应用较为广泛的机械手控制操作来帮助学生熟悉顺序和步进控制方法;项目四则是让学生掌握变频器的控制和使用,变频器作为工业生产中应用最为广泛的电气单元,熟练掌握对其的适当控制,将有助于学生对PLC系统应用的这个整体学习和使用;项目五则开始涉及项目编程应用,首先从较为简单的模拟量PID控制开始,通过对相关指令及编程的方法学习和实践,事项对PLC控制应用的初步实现;项目六开始想深入逐步推进,学习对光电编码器的使用,从而帮助学生学习简单、独立PLC全流程的知识应用;项目七,通过串行通信控制,使学生学会对多个PLC系统的应用控制,实现学习由简单向复杂,由单一向多个的深化延伸;项目八,与物联网技术进行统筹学习,是站在技术发展前沿对PLC应用的深入学习,也是对PLC未来发展的一次前瞻性学习,是学生熟练掌握未来发展的趋势,帮助学生大开眼界,了解高端,为未来发展储备充足知识。
按照课程推进,把学习划为初、中、高三个阶段。初级阶段,在学生不掌握基本的理论知识与实践能力的情况下,以演示教学法,带动帮助学生建立宏观形象,树立行动导向思维,掌握接班知识,练就基本操作技能,为下一阶段学习夯实基础;中级阶段,在掌握了一定的知识与技能,熟悉了工作的流程与步骤之后,可采取教师发工作指导文的方式进行半自助学习,如项目三、四、五,学生在指导文的指导下,辅以教师的咨询指导,对工作进行摸索前进,培养自主能力;高级阶段,学生具备相应理论功底和实践能力的情况下,采取综合训练教学法,如项目六、七、八,通过完成真实任务的模式,进一步提升学生理论与实践结合应用的能力与素质,包括理论知识的能力、工作方法、实践能力、个人能力等,达到与实践工作需要能力的衔接对应,能够独立自主的完成项目任务,适应实际工作岗位需要。但需要的强调的是,教学中应用的项目一定来源于现实场景,并具有构思、设计、实现、运行(CDIO)全流程。
教学以培养学生能力及根本,虽然根据学生所处阶段以及知识能力的不同,课程教学划分初、中、高三个阶段,但要牢牢将培养学生的“自主能力”作为课堂教学的根本原则。以项目三机械手控制为例,经过一定的学习在学生掌握了基本理论知识和工作一般方法之后,教师通过引导文教学法,逐步训练培养自主操作能力,将构思、设计、实现、运行四个环节细分为不同的任务节点,通过先期整体演示,明确总体控制要求;其后由学生在框架下制定计划方案,教师进行优化调整,帮助学生进行节点分配和软硬件系统设计;框架完成后,学生按照引导文指引进行系统总装和接线,并编写程序,整体调试;最后展示项目结果,做整体环境评价,教师进行总评,也可安排学生互评阶段。通过在教师指导下的,自主化思考、实操,加深学生对理论知识的认识,并将其转化为实际应用能力,提高工作能力,同时在过程中激发参与热情和创作能力,锻炼团队协作意识和能力。
3 基于CDIO模式的教学考评方式
效果是检验教育模式成功与否的关键性指标。在传统模式下,以考试成绩为最终结果,但如前所述,脱离实践的考试,无非是基础知识的背诵,简单指令的编写,不过是对教材知识的一次单纯复制,无法考核出学生的真实能力。而CDIO教学从工程实践出发,教学以及培养的重点是学生解决实践问题,适应现实工作岗位能力,因此CDIO模式下的考评有别于传统模式,突出实践能力指标。这就要求建立与构思、设计、实现、运行等不同阶段相适应的考核标准和方式。要做到四个改变,一是变理论为主为实践为主,减低笔试成绩比重,并且在笔试中大量增加程序设计题目,将理论知识应用作为重点;二是变单纯教师主导为教师与学生互动,改单纯的教师打分评价为学生自评、互评相结合,引导学生在反思和相互审视中交流提高;三是变片面化考核为整体化考核,CDIO由构思、设计、实现和运行四个环节构成,考核不仅要对每一个环节工作评价,更应做到对整体结果的良好评价,因此在考核上要从引导学生学会发挥自身优势,整合阶段资源,取长补短,形成系统效果最大化的角度进行工作和解决实际问题。通过加权求和得出最终的考评结果。