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淺談PLC課程教學(xué)中自主學(xué)習(xí)的應(yīng)用
摘要：可編程序控制器（Programmable Controller）簡稱PLC或PC，是專為工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計，具有邏輯控制，定時控制，計數(shù)控制，步進控制，數(shù)據(jù)處理等功能，而且編程簡單，可靠性高，通用性好。在可編程序控制器課程中開展自主學(xué)習(xí)，鼓勵學(xué)生積極參與，樂于探究，勤于動手，可以培養(yǎng)學(xué)生搜集信息和處理信息的能力，提高學(xué)生獨立分析問題和解決問題的能力。
關(guān)鍵詞：PLC教學(xué) 自主學(xué)習(xí)
可編程序控制器是電氣自動化專業(yè)的核心專業(yè)課程，該課程是一門實踐性與應(yīng)用性較強的課程，目的是培養(yǎng)學(xué)生進行程序設(shè)計的基本技能。課程內(nèi)容主要涉及PLC的基本組成原理，基本指令以及程序設(shè)計的基本方法。在教學(xué)中采用自主學(xué)習(xí)方式，使學(xué)生在學(xué)習(xí)中把自己置于主人的地位，學(xué)習(xí)是學(xué)生自己的事，經(jīng)過學(xué)生個人親身探索和發(fā)現(xiàn)的過程，把知識變成學(xué)生的真知。在民主開放的課堂中改主動為被動，改要我學(xué)為我要學(xué)，并在學(xué)習(xí)中主動的去發(fā)現(xiàn)問題，積極學(xué)習(xí)，探求解決問題的方法，并在學(xué)習(xí)中不斷體驗和完善。自主開放的課堂還能使學(xué)生保持愉悅的心情，這有利于培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和提高實踐能力。
自主學(xué)習(xí)方式可以定義為：是一種學(xué)習(xí)者在總體教學(xué)目標(biāo)的宏觀調(diào)控下，在教師的指導(dǎo)下，根據(jù)自身條件和需要自由地選擇學(xué)習(xí)目標(biāo)，學(xué)習(xí)內(nèi)容，學(xué)習(xí)方法并通過自我調(diào)控的學(xué)習(xí)活動完成具體學(xué)習(xí)目標(biāo)的學(xué)習(xí)方式。自主學(xué)習(xí)的特點(1)學(xué)生自主學(xué)習(xí)具有主觀能動性.要使學(xué)生學(xué)習(xí)具有主觀能動性，必須激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，興趣是誘發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)動機和學(xué)習(xí)注意力的重要因素，為此，在PLC課程教學(xué)中教師要創(chuàng)設(shè)情境導(dǎo)入,多媒體導(dǎo)入等能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的導(dǎo)入方式.才能使學(xué)生產(chǎn)生強烈的求知欲,使學(xué)生處于"欲罷不能,躍躍欲試”的積極求知狀態(tài).例如在”簡易機械手控制”課堂教學(xué)中,以觀看巧克力自動化生產(chǎn)過程作為情境導(dǎo)入,重點觀看機械手動作,把學(xué)生的思維引入與問題有關(guān)的過程，在這個過程中有迷惑，有不解，也有探索和發(fā)現(xiàn)，“情景—探究—思考—發(fā)現(xiàn)—解決問題”這樣一個模式，創(chuàng)設(shè)問題情景，使學(xué)生形成懸念，而使用舊知識又解決不了這個問題，這樣就激發(fā)了學(xué)生的求知欲，引發(fā)學(xué)生積極參與到教學(xué)過程中來，通過學(xué)生自己動手，動腦，查資料，自己獲得新知識，自己解決問題。當(dāng)然教師做適當(dāng)?shù)膯l(fā)與引導(dǎo)也是必不可少的。使學(xué)生自由的選擇學(xué)習(xí)目標(biāo),可以編自動或自動/手動,自由選擇編程方法.這也需要教師具有淵博的理論知識和豐富的實踐經(jīng)驗,適時的給學(xué)生指點迷津,使學(xué)生成功的邁出每一小步,體驗成功的喜悅,會使學(xué)生產(chǎn)生更濃厚的學(xué)習(xí)興趣.(2)學(xué)生自主學(xué)習(xí)具有獨立性,自主學(xué)習(xí)的實質(zhì)就是獨立學(xué)習(xí),獨立性是自主學(xué)習(xí)的靈魂,要求學(xué)生不依賴任何人,自主獨立的完成具體學(xué)習(xí)目標(biāo).(3)學(xué)生自主學(xué)習(xí)具有異步性,尊重學(xué)生的個體差異,學(xué)生根據(jù)自身需要,選擇相關(guān)學(xué)習(xí)內(nèi)容, 并對學(xué)習(xí)結(jié)果作出自我評估.讓每一個學(xué)生都體驗到某一方面的成功,不斷的使學(xué)生感到"我在努力,我在進步”由此增強學(xué)習(xí)的自信心.
自主學(xué)習(xí)的開展(1)學(xué)生要具有一定的相關(guān)知識,教師在進行自主學(xué)習(xí)活動之前,首先要了解學(xué)生已有的知識儲備和學(xué)習(xí)基礎(chǔ),對于職中生來說,如果有必要,要提前進行相關(guān)知識點的梳理,防止學(xué)生有興趣而沒有信心,或是有興趣而沒有實現(xiàn)目標(biāo)的方法.例如簡易機械手編程中要求的知識儲備.定時器和計數(shù)器的應(yīng)用,控制過程的分析,功能表圖的畫法,功能表圖轉(zhuǎn)化為梯形圖的方法,S/R指令的應(yīng)用,步進指令的應(yīng)用,SFTL指令的應(yīng)用,輸入/輸出點數(shù)的分配等相關(guān)知識.其次,學(xué)生還要理解讓他自主學(xué)習(xí)的內(nèi)容.(2)目標(biāo)設(shè)置要難易得當(dāng)，要能被學(xué)生掌握,教師確定的目標(biāo)是經(jīng)過學(xué)生努力可以達到的目標(biāo),是”讓學(xué)生跳起來能夠摘到的蘋果”,不能設(shè)置太難,不然會使學(xué)生百思不得其解,繼而產(chǎn)生望而生畏的情緒,會打擊學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性,失去學(xué)習(xí)信心.對于難度較大的目標(biāo),教師可以進行難度分解,每一個分解后的目標(biāo)不能太簡單,太容易,學(xué)生不經(jīng)過思考就能答上來,會使學(xué)生思維產(chǎn)生惰性,失去創(chuàng)造力.例如“交通信號燈控制”，要求學(xué)生用PLC模擬實現(xiàn)�？刂埔�:信號燈受一個啟動開關(guān)控制,當(dāng)啟動開關(guān)接通時,信號燈系統(tǒng)開始工作,當(dāng)啟動開關(guān)斷開時,所有信號燈都熄滅.1)南北紅燈亮并維持25秒,南北紅燈亮的同時,東西綠燈也亮,并維持 20秒.到20秒時,東西綠燈閃亮,閃亮3秒后熄滅, 東西綠燈熄滅時,東西黃燈亮.并維持2秒,到2秒時,東西黃燈熄滅,東西紅燈亮.與此同時, 南北紅燈熄滅,南北綠燈亮,2)東西紅燈亮維持30秒.南北綠燈亮維持25秒,然后閃亮3秒再熄滅.同時南北黃燈亮,維持2秒后熄滅,這時南北紅燈亮,東西綠燈亮.3)周而復(fù)始。學(xué)生對本課程目標(biāo)較感興趣，但又覺得有一定的難度。因此，這樣的課題，教師應(yīng)預(yù)先分析好難點所在，在讓學(xué)生著手完成系統(tǒng)設(shè)計之前做好引導(dǎo)工作。編程時,引導(dǎo)學(xué)生可以將課題一句一句進行分解畫出功能表圖，燈的閃亮和閃亮次數(shù)可以用計數(shù)器來實現(xiàn)，再編寫梯形圖。如果使用經(jīng)驗設(shè)計法，燈的閃亮可以用兩個定時器產(chǎn)生的時鐘脈沖來實現(xiàn).或使用M8013時鐘脈沖實現(xiàn)。經(jīng)過如此的引導(dǎo)，難點被一一分解，本課題的設(shè)計思路已經(jīng)很清晰地出現(xiàn)在學(xué)生們的腦海中，利用邏輯時序控制編程方法或使用經(jīng)驗設(shè)計法，系統(tǒng)的設(shè)計也就迎刃而解了。只要教師引導(dǎo)得當(dāng)，把難度分解適當(dāng)，學(xué)生學(xué)習(xí)、運用知識就會得心應(yīng)手。自然會獨立成功的完成了自學(xué)的目標(biāo),這種強烈的成就感和滿足感是體現(xiàn)自己能力和價值的情感滿足,會使學(xué)生加倍努力的學(xué)習(xí),一旦形成這種良性循環(huán),就促使學(xué)生對學(xué)習(xí)內(nèi)容產(chǎn)生強烈的直接興趣和動機,形成學(xué)習(xí)的內(nèi)動力.（3）學(xué)生應(yīng)掌握解決問題的方法，自主學(xué)習(xí)主要是學(xué)生自己學(xué)習(xí),這就要求教師在教學(xué)中要注重引導(dǎo)學(xué)生掌握科學(xué)合理有效的方法."授之以漁”比”授之以魚”更重要.在實施教學(xué)過程中，教師一般不直接給出實例中的PLC程序，而是引導(dǎo)學(xué)生自己完成該程序的編寫、上機驗證，最后才給出參考程序供學(xué)生作對比、修正。整個教學(xué)過程充分發(fā)揮了學(xué)生學(xué)習(xí)的主體作用，教師在這個過程中起到了引導(dǎo)作用。在PLC在邏輯控制系統(tǒng)中程序設(shè)計方法主要有經(jīng)驗設(shè)計法,邏輯設(shè)計法,和繼電器控制電路移植法。 經(jīng)驗設(shè)計法沒有規(guī)律可遵循,具有很大的試探性和隨意性, 繼電器控制電路移植法主要用于電器控制電路改造時的編程。應(yīng)用最廣泛的是邏輯控制法中的功能表圖設(shè)計法,根據(jù)功能表圖來設(shè)計PLC梯形圖的編程方式有四種1）使用通用邏輯指令的編程方式，要注意不允許出現(xiàn)雙線圈的現(xiàn)象。2）使用置位/復(fù)位指令的編程方式。3）使用移位寄存器的編程方式，用于單序列功能表圖中的各步總是順序的接通和斷開，并且同時只能有一步是活動步。4）使用步進指令的編程方式。例如在彩燈閃爍控制電路中，控制要求：有八只彩燈，呈圓形排列，按下啟動按鈕，則按如下規(guī)則閃亮，1 2、8 3、7 4、6 5 4、6 3、7 2、
8 1，要求學(xué)生用PLC模擬實現(xiàn)，大多數(shù)學(xué)生用不同的編程方法實現(xiàn)了模擬控制，有幾個學(xué)生使用SFTL指令完成，需要十個中間輔助繼電器如M110—M120，依次對M110—M120進行置位，利用M110—M120的線圈的得電與失電實現(xiàn)彩燈控制。但有個別學(xué)生依次對M110—M120全部進行置位，利用中間輔助繼電器M110—M120的動合和動斷觸點控制其它線圈的得電與失電，實現(xiàn)彩燈控制，但是不能實現(xiàn)循環(huán)，對此要啟發(fā)引導(dǎo)學(xué)生分析出原因，并解決問題。
1） 為什么不能實現(xiàn)循環(huán)。
2） 中間輔助繼電器的動合和動斷觸點為什么不能復(fù)位。
3） 哪個指令可以使中間輔助繼電器的線圈復(fù)位。
4） RST指令可以嗎，ZRST指可以嗎，哪個指令更好，為什么？
還要讓學(xué)生比較在使用SFTL指令時，依次對M110—M120進行置位和依次對M110—M120全部進行置位，利用中間輔助繼電器M110—M120的動合和動斷觸點控制其它線圈的得電與失電，實現(xiàn)彩燈控制哪一種思路更清晰，程序更簡單，由此來培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力。“獨學(xué)而無友，孤陋而寡聞”自主學(xué)習(xí)，也需要交流，最后讓利用其它三種編程方式的同學(xué)介紹編程思路，共同探討和交流，課堂氣氛更加熱烈，學(xué)生學(xué)習(xí)積極性更濃，而且學(xué)生經(jīng)過自主學(xué)習(xí)后獲得了對知識的系統(tǒng)性認(rèn)識。
總之，在PLC課堂教學(xué)中開展自主學(xué)習(xí)方式，讓學(xué)生獨立完成學(xué)習(xí)目標(biāo)，使學(xué)生體驗到成功的喜悅，體驗到學(xué)習(xí)更是他的責(zé)任和義務(wù)，要愛學(xué)習(xí)，更要會學(xué)習(xí)，以致于能適應(yīng)終身學(xué)習(xí)的要求，掌握更多的知識與技能，才會有更多的智慧，“知而獲智，智達高遠(yuǎn)”。
參考文獻：[1] 吳效鋒 新課程怎樣教——教學(xué)藝術(shù)與實踐 沈陽出版社
[2] 黃凈 電器與PLC控制技術(shù) 機械工業(yè)出版社
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