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您的位置网站首页>>教学论文>>论行动导向教学法在PLC教学中的应用
作者:刘星慧 责任编辑:刘昆山

  摘要:本文介绍了行动导向教学法的教学理念,结合职业学校自动化专业的PLC课程引入行动导向教学法的案例,分析了传统的PLC教学在教学过程中因学生基础较薄弱,且近年生源素质不断下降,而造成教学难度增大,着重讨论了PLC教学中使用行动导向教学法,配合多样化教学方式引导学生进行主动学习,从而达到培养学生实际应用能力的目的。


  关键词:行动导向教学法,项目教学法,PLC技术

  随着经济和社会的发展,我国职业技术教育正从规模扩张型向数量扩张和质量提高并重型转变,提高职业技术教育的质量成为当前的重要任务,其中采用先进的教学方法是提高教学质量的关键。本文以PLC教学为例阐述行动导向教学法的应用。
  1.行动导向教学法
  行动导向教学法不是指某一种具体的教学方法,而是由一系列教学方法及技术组成的。其主要内容包括:项目教学法、大脑风暴法、卡片展示法、文本引导法、模拟教学法、角色扮演法、案例教学法等。它是职业教育的主要教学方式方法。世界各国职业教育界评价它是一种新的课程理念,一个先进的教育观念,一种指导思想,一个完整的职业教育模式,一种新的思潮,一个改革的代名词。其教学方法实施的基础:用心+用手+用脑(职业活动)。
  行动导向的学习是教育学的一种新示范,所谓职业教育行动导向的教学,其基本意义在于:学生是学习过程的中心,教师是学习过程的组织者与协调人,遵循“资讯、计划、决策、实施、检查、评估”这一完整的“行动”过程序列,在教学中教师与学生互动,让学生通过“独立地获取信息、独立地制定计划、独立地实施计划、独立地评估计划”,在自己“动手”的实践中,掌握职业技能,习得专业知识,从而构建属于自己的经验和知识体系。
  2.行动导向教学法应用于PLC教学的指导方针
  以行动为导向的教学,其理论教学和实践教学是不可分割、融为一体的。中职教师要创设条件,让学生在行动中学习,教师在指导学生行动时教知识、教理论。教知识,就是教学生怎么做;教理论,就是回答为什么这样做;同时还应启发学生:能有更好的做法吗?能做到更好吗?在行动中教理论知识,才能做到理论的适度够用,而且有助于培养学生的创新精神。
  本文阐述以行动导向教学法中的“项目教学法”为主的教学方法应用于PLC教学,打破PLC的构成及工作原理→编程软元件及功能→指令系统→软件编程及应用→工业应用的原有界限,不管硬件结构、指令、编程等的先后顺序,将各部分知识分解成一个个知识点,再将这些知识点组成一个个项目,再把项目分解成具体的任务为教学单元。
知识点:PLC原理→时序控制→计数控制→位置控制→步进控制→特殊功能综合应用
如知识点二的项目安排和授课顺序如图1所示:

图1 项目安排和授课顺序


  在教学过程中,师生共同探究完成项目的途径和方法,确定项目的工作流程和组织形式;分小组讨论硬件电路图的设计、要用到的仪器和设备;师生共同探讨程序的编写方法;学生独立连接电路并输入程序、用编程软件校验程序;分小组交流程序的编写技巧,修正程序;利用电脑、编程器、PLC实验板,师生共同检验程序实现的效果。
  完成第一个小项目就能清楚PLC系统设计的全过程,完成第二、三个项目,就能自己模仿性地编出自己的程序,使得学习过程是一个不断成功地完成项目的过程。当所有项目全部完成,知识点就全部学完了。即便只完成部分项目,也可以去编一些程序了,事实上并没有必要学完全部知识后才可以去做PLC系统设计的。
项目教学法中有一个重要的步骤是对项目进行合理分解为一个个小任务。如图2是对第四个项目(货物传输带控制系统)进行分解为一个个小任务:


图2 项目分解图


  3. 行动导向教学法的应用举例
  下面以完成第四个项目来分析行动导向教学法在PLC教学中的具体应用过程,首先分析本课程的知识目标和能力目标,将整个课程划分为若干个 “任务”。以任务带动教学,由浅入深地把知识和技能渗透到项目的实施过程中。
【教学目的】
知识目标:进一步理解和掌握PLC的工作原理和电路设计方法,程序编写规范。
技能目标:了解过程,学会用PLC进行控制系统设计的方法。
情感目标:锻炼团队合作精神,培养沟通能力,培养知识的迁移能力。
【教学重点】PLC控制系统的设计、安装与调试过程
【教具】实训控制台一个、可编程控制器一台(FX2N-48MR)
【教学步骤】
  (1) 学习环境准备工作
  PLC是一门实践性很强的学科,如果没有必要的条件是很难学会PLC的。我建议需要准备学习PLC的条件是:
a、要有一台电脑,在电脑上安装相应仿真软件,可以进行程序输入和仿真。(当然,如果配套相应的简易编程器也行。)
b、要有一台可编程控制器及相应外围设备,可以实现控制的调试和验证。
  (2) 工具及材料准备
(1)实训控制台;(2) 可编程控制器一台;(3) 电脑及GX Developer编程软件 ;(4)电工常用工具一套;(5)按钮开关3个(常开);(6)连接导线若干。
  (3) 学生相关知识准备工作
(1)PLC的构成及工作原理;(2)FX2N系列PLC的编程软元件及功能;(3)其它外围器件的相关知识;(4)基本逻辑指令;(5) 延时程序;(6) 程序编写;(7) GX Developer编程软件的使用;(8) PLC系统的调试方法
  (4) 授课任务安排如下

  任务一、分析控制要求  师生共同分析该控制系统特点、完成控制系统可能的工作过程。教师提出优化程序的设想,引导学生在教课书和其他参考书中查找相关程序和硬件接线图的资料、设计过程中要用到的工具和设备,进而确定采用相关程序和硬件接线图、工具和设备完成控制系统设计。把学生分成6人一组,并确定一个组长,请他们进行项目分析:货物传输带控制系统需要实现的功能。
教师活动:教师帮助每个小组进行总结,引导学生用科学的思维解决问题。

  任务二、列出输入、输出地址分配表  要求每个小组根据控制要求确定输入、输出地址分配表。
教师活动:此时老师应该,根据本控制系统的功能,对每个组的分配表进行分析和评价。

  任务三、画出输入、输出接线图、主电路图  要求学生根据自己组确定的分配表在稿纸上设计接线图,因为各组的设计思想不一样,分配表不一样,画出来的接线图是不一样,但功能都应该能实现。这里要注意的是:虽然在进行具体教学时,是用实训控制台来进行模拟演示的;但控制系统对应的主电路图还是不能缺省的。
教师活动:此时老师应该,根据本系统的功能和本组确定的分配表,对每个组的接线图进行分析和评价。

  任务四、程序设计  根据控制系统的功能要求:(1)启动按钮按下后,三台带动传输带运行的电动机依次间隔5秒钟启动,启动顺序为M1→M2 →M3;(2)停止按钮按下后,三台电动机依次间隔5秒钟停止,停止顺序为M3→M2 →M1;(3)遇突发事件时,按下急停按钮凡已运行的电动机均停止。进行程序设计,包括梯形图和程序清单(指令语句表)。
教师活动:各组的程序并不相同,教师组织学生自己检查和评价自己的程序,然后老师进行相关的评价。

  任务五、程序输入与调试  利用GX Developer编程软件对上面的程序进行输入与调试,然后用相应的数据传输线将电脑中的程序写入到PLC中。
教师活动:帮助和引导学生解决在程序输入和调试过程遇到问题。

  任务六、元件安装、布线、线路检查  (1)确定元器件:常开按钮3个、交流接触器3只和热继电器3只(当然,如果不接电动机试车,可不选,而只选用相应的实验控制面板)、连接导线若干。(2)依据电气控制线路接线工艺要求进行元件安装、布线。(3)使用电工工具进行线路检查。
教师活动:教师对每个组的元件合理选用情况、接线工艺等进行评价和指导。

  任务七、通电试车  合上电源,如果没有错误就可以正常工作了,出现了问题可以调试本系统。
教师活动:帮助和引导学生解决在试车过程中遇到的问题。

  任务八、项目评价(学生自我评价,教师总结)  师生共同评价项目完成的效果和质量。对货物传输带控制系统的整体布局和设计的完美性、以及最后看到的效果进行评价,对项目完成过程中,地址分配、接线图及元件选用合理性、程序优化、编程软件使用水平、独立处理问题以及合作交流能力等综合评价。
最后是老师布置下一个项目:舞台艺术灯光控制。
  4. 行动导向教学法应用于PLC教学的特点:
⑴ 能将某一教学课题的理论知识和实践技能结合在一起。
⑵ 学生有独立进行组织,安排自己的学习行动。
⑶ 学生有明确而具体的学习目标和成果展示。
⑷ 课堂教学结束时所有学生都可见和可感受到的结果。
⑸ 学生认识到的确学习到了重要的知识。
⑹ 完成一个项目即可进行PLC控制系统的初步应用尝试,不必学完PLC的全部知识体系。
  随着项目的逐渐进行,知识逐渐完善,能力逐渐提高,当所有项目完成时,学生已具有PLC控制系统设计的能力。
  本教学法使用的关键在于做好知识点的合理分解,项目和任务的合理设计等,且学校必须保证教学设施和教学设备的合理匹配,需要教师具有更宽泛的专业基础和更高的实践能力,专业教师除了学习新的教学理念之外,还应该注意提高实践能力和动手能力,积累实践经验。

  参考文献
[1]徐国庆.实践导向职业教育课程研究:技术学范式[M].上海:上海教育出版社,2005.
[2]阮友德.电气控制与PLC实训教程[M].北京:人民邮电出版社,2006.
[3]阮友德.电工技能考核指导(中级电工)[M].北京:机械工业出版社,2004.
[4]王兆义.小型可编程控制器实用技术[M].北京:机械工业出版社,2003.
[5]张桂香.电气控制与PLC应用[M].北京:化学工业出版社,2003.
[6]史国生.电气控制与可编程控制器技术[M].北京:化学工业出版社,2004.

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