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摘 要:plc课程属于中职院校电类专业极为关注的专业课程,其中实际运用是教学之重。项目教学能够在很大程度上培养学生实践能力与提高学生综合素质。本文首先介绍项目教学法的定义,然后针对一个实例对项目教学法运用于PLC课程教学中进行探讨。
关键词 :PLC教学 教学创新 问题 对策
近年以来,为了满足社会发展的需求,中等职业技术学校中的电气类专业新设立了一门关于可编程控制器的专业课。在职业教育中的“以学生为本,以市场为导向”的理论基础上,运用各种相异的施教方式实行教学,然后进行比较,最终研究出了一种能够明显提高教学质量的模式,称为项目教学法。项目教学法将课本理念与实践相结合,教师在项目教学中对学生进行引导,培养学生的自主学习能力,教学的质量也能随之得到相应提升。
一、项目教学法定义的界定
经过实施一个完整的项目而实行的教学活动称为项目教学法。在运用项目实行教学的过程中,教师把需处理的问题或者需执行的任务运用项目的方式给予学生。学生各自成立小组,在教师引导下,依照实际项目设立的健全的步骤,一起设计规划,然后将完整项目分成小块步骤,各自完成负责的步骤。运用项目教学法进行教学,学生都能够亲身参与学习进程中的创造与实践,领会与掌握课本重要的技能与知识,感受创新的辛苦与兴趣,提高解析问题与处理问题的才能,也能够提高对于团队合作重要性的意识。因而,“以用促学”就是项目教学法模式中的最大优势。
二、项目教学法在PLC教学中的具体应用
实行项目教学法进行教学氛围六个程序,分别是项目任务的解析、数据的搜集与传送、项目计划的设定、项目计划的实行、项目进程的核查、项目成果的评估。为了更加清晰地反映项目教学法在PLC教学的应用,下面以“液体搅拌器系统的设计”的项目教学为实例实行探究。
1.项目的制定与分析
(1)项目的制定由教师负责。本文引用的项目是日常生活中经常接触到的液体搅拌器,首先运用仿真课件、视频与图片,激起学生的兴致。教师再提出相应的问题:搅拌器要如何掌控。学生自己探索掌控的方法,教师对不足之处进行相关的指导,同时可以依据学生自身的潜力,规划项目完成的难易度。
(2)项目的分析是学生依据掌控的理论知识和搜集到的相关资料,进行小组讨论,分析项目设计的关键点与难点。教师在项目分析的过程中对学生进行引导,实时掌控学生对项目认知的阶段。在这个进程中,教师需要留意每个学生的动态,激励学生主动思索与发言,积极融入小组讨论。
2.项目的计划与实施
小组分工合作,备齐并检验电器元件的质量,按工艺要求进行系统的安装与接线,用编程软件编入PLC梯形图,检查接线和程序的正确性,完成PLC程序调试和PLC控制系统调试。学生按分工各自完成相应内容,教师随时做好指导的准备。若学生在完成项目的过程中碰到自己无法处理的相关疑问,教师要适当引导学生,指导学生依靠自身的能力去处理这些疑问。在这个进程里,教师要随时留意每位学生对于项目线路的接法和实践的操作是否规范。
3.项目的检验与评价
(1)项目的进程核查。每个小组把设计好的步骤让所有成员都参与输入,然后进行调试,最后核查步骤进完成后,实行带电试车。学生进行小组之间的任务检查,确认小组任务完成结果的正确性。若系统无法正常运行,教师再安排每组的所有成员讨论发表各自的意见,确定改正步骤,核查线路。教师需要时常激励学生进行更多的实验,提高学生自主解决问题的能力。
(2)项目成果的评估。学生按要求完成项目后,对成果进行展示与自我评估,最后教师对实验结果进行评估。教师应该注重项目在进行实践和调试进程的评估,对项目实践进程中出现的疑问,可召集所有学生进行讨论,鼓励学生自己提出处理的方法。最后评估时,教师应该总结项目教学中出现的相关知识,肯定学生的积极参与,让学生有信心实施后续项目。
三、小结
总而言之,在实行项目教学的进程中,教师应该运用一体化的方法实行教学,使得学生独立操作与教师理论指导在项目实行中相互配合,使得理论知识和实践操作相结合,实时总结评估与反馈指导。这样,学生能够及时感受到项目任务完成的实际效果,学习热情持续高涨,更好地发挥主体作用。这样教师的主导教学发挥了作用,教学质量也会有所提高。
参考文献:
[1]王石莉.项目教学法在电气控制与PLC教学中的运用[J].科技信息,2010(32).
[2]刘必旺.项目教学法在PLC课程中的应用实践[J].江苏技术师范学院学报,2011(12).
关键词:PLC;教学方法;项目化教学;校本教材
中图分类号:G712 文献标识码:A
文章编号:1992-7711(2013)01-083-2
一、课程的入门
PLC这一课程对于中职的学生来说是非常新鲜的,他们从来就没有接触过类似的课程,他们往往会把PLC这一课程理解成很难学的编程课程,产生畏惧感,觉得自己能力所限,肯定学不了这一课程。所以上好第一节课相当重要,如若第一次课不能打消学生的这一念头,提高学生的学习兴趣,学生就会产生厌学的情绪,那么接下来的课程就会很难开展,故第一节课务必讲一些切合实际的具体PLC应用实例,来提高学生的学习兴趣。
笔者在第一次课上就经常用十字路口的红绿灯来引导学生进入课程。红绿信号灯是我们日常生活中非常常见的事物,学生们都知道“红灯停,绿灯行”的交通规则,但学生感兴趣的并不是交通规则,他们一定很想知道“什么时候亮红灯?什么时候亮绿灯?是人还是机器在控制?如果是机器的话,又是什么机器在控制着信号灯?”这样就很容易引出PLC的概念,同时调动了学生的好奇心。笔者在此时往往会让他们数一数在学校附近的路上有多少个红绿灯的路口、每个路口的交通信号灯的规则是否一样、哪一个路口的红绿灯最为合理等等,这一系列的问题会大大的激发学生的求知欲望。这时他们一定想知道“如何通过PLC来控制信号灯?”这样便达到了教师所要达到的目的,在提高学生学习兴趣的同时,很自然的引出了课程的主体“PLC”。
二、合理地选择和改革教材
随着PLC课程在中职校广泛的开展,市面上出售的各种PLC书籍也层出不穷,教师在选择教材时一定要仔细研究。查阅教材的内容是不是适合初学PLC的中职学生。很多教材中,PLC的基本原理、基本指令、基本应用、基本操作等各为独立章节,各章节联系不够紧密,尤其是入门章节,讲述的都是理论知识,然后是认识指令、程序的编写,在不结合具体实例的情况下学生是很难理解指令的涵义的,所以如果教师完全按照书本上的内容讲解的话,必定会枯燥乏味,打消学生的积极性。为此笔者根据学生的认知和学习习惯,和几年的PLC教学经验,编写了简单的供本校学生使用的校本教材。
在此校本教材中,通过项目化的教学方式,涉及到的每一个知识点都用对应的项目实例进行演示,然后讲解知识点,包括基本指令、步骤、编程思想等等。以下是此校本教材各章节的知识点和对应的实例:
项目一,认识PLC和相关硬件。因为在开设PLC课之前学生就已经学完了电气控制的相关内容,固此章节笔者使用电动机的点动——自锁控制实例,通过用继电器控制电动机的点动到自锁的变化通过接线实现,而用PLC控制电动机的点动转变为自锁时是通过程序的变化来实现的,从而突出PLC编程操作的方便。
项目二,PLC软元件的简单介绍。因为在后面章节每个项目都要用到各种软元件,所以这一项目可简单介绍,在此后的项目中再着重讲解。
项目三,电动机的正反转控制。这一章非常重要,这是第一次真正意义上的编程实例,故要着重讲解编程步骤,包括选择对应的输入输出点,画出接线图。然后是讲解本项目所涉及到的指令LD ANI OUT END等等。
项目四,两台电动机主控选择运行控制。主要讲解指令MC MCR的用法。
项目五,电动机的顺序气动控制。主要讲解定时器T的用法。
项目六,运料小车两地往返运行控制。主要讲解S指令和状态转移图编程的方法。
项目七,电动机星三角降压启动运行控制。主要讲解MPS、MRD、MPP指令的用法。
项目八,艺术彩灯的设计。
项目九,交通信号灯设计(可以有多种设计)。
项目十,抢答器设计。
在本校本教材中,前七章所涉及到的项目比较简单,主要是要让学生掌握各种指令的用法、项目化编程步骤和编程思想。所以教师在讲解时每一章都要紧扣实例,使得学生对项目的理解最大话。后三章的项目是比较复杂的,要用到两个或几个知识点才能解决的项目,主要使得学生能把之前学的各种指令能够融会贯通,最终真正掌握PLC各种指令的使用和编程方法。
三、理论与实践相结合
下面以工作台自动往返控制教学为例,来说明项目驱动教学法在PLC课程中的应用:
一、项目的设计
项目设计是整个教学的关键,项目的好坏直接影响到教学的效果。因此教师应紧扣PLC教学内容,根据学生的特点,联系实际应用,制定可行的具有实际意义的综合性项目。该教学项目既要涵盖基本的教学知识点,又能激发学生的学习兴趣,达到一定的教学效果。如在讲电动机正反转控制这个重要的基本控制时,引入机床工作台自动往返控制项目。
问题的提出(任务描述):机床工作台自动往返运动。
二、项目的分析
项目驱动教学法是学生在教师的指导下,通过合作学习,共同实现一个完整的综合项目而进行的教学活动。在教学过程中,教师应根据项目的任务单,充分调动学生主动地参与到项目的分析讨论中来,对项目问题进行剖析、细化和深化,提供解决问题的方案,指引学生完成项目的分析。
机床工作台自动往返运动采用三相异步电动机拖动,所以电动机自动往返控制实际上就是三相异步电动机正反转的控制,方法有人工控制和自动控制。首先介绍最简单的控制方法――人工控制。
提问:人工控制的缺点?――确定自动控制方案。
人工控制是用闸刀开关和低压断路器通断电源控制机床工作台的往返运动,电动机的启动、停止、正转和反转都必须人工手动操作,不能排除由于没有及时断电造成机床工作台超程的可能。
三、项目的实施
从提出问题到分析问题,接下来就是解决问题,完成任务。在这个过程中,将学生分成若干个小组,小组成员之间互相合作、相互激励,主动积极地参与学习,从中建构自己的知识,不仅提高了学习效果,也完成了整个小组的共同目标。
问题(任务一):怎么实现工作台的自动往返控制?――将行程开关的常开触点并联一个接触器的辅助触点就可以了,利用接触器的自锁功能。
要求:工作台能实现自动往返控制;能正确使用低压电器;能使用基本指令正确编写控制程序并达到控制要求;能绘制电气原理图和梯形图。
目的:复习以前限位控制与自动循环控制的知识;让学生能正确地使用电脑和编程软件进行程序的编写和调试;能正确理解自锁控制;锻炼学生的识图和绘图能力。
问题(任务二):如何人工干预呢?――若工作台发生超程故障或者需要调整位置时,就要使工作台停止,就需要加入一个手动停止按钮。
要求:除能实现“任务一”的功能外,还能实现自动/手动的控制。
目的:复习基本指令;能使用主控指令正确编程;能正确理解点动控制的特点。
问题(任务三):如何自动停止?――例如工作台往返6次就已经满足需要,但是工作人员又不在,这时要让小车停下来,就需要加入计数器。
要求:除能实现“任务二”的功能外,还能实现工作台循环6次的控制;能正确使用计数器。
目的:复习基本指令的综合应用;让学生能正确使用计数器指令;通过安装这个电路让学生理解硬件控制逻辑与软件控制逻辑的不同点。
四、项目的安装调试
1.注意事项和操作要领;2.熟悉按钮、限位开关、接触器、电动机铭牌型号、规定;3.按原理图连接电路;4.检查电路,并报告结果;5.经老师同意后,准备试机,操作并观察,看能否达到预期效果;6.实训结束,断开电源,拆线,整理电气设备等。
五、项目的评价
【关键词】工作过程 PLC 项目式教学
一、PLC课程简介
高职专业课程教学应以职业岗位能力要求为依据,以拓展学生的实践动手能力、分析问题解决问题的能力、创新能力、合作能力和学习能力为目标,因而我们开展了基于工作过程的PLC课程项目式教学探讨。
PLC课程是高职自动化专业应用性很强的一门专业主干课程,要求我们的毕业生具有较强的编程能力,能尽快上岗。经过几年的不断探索,我们在教学中改变了原先理论加实验的教学模式,而是采用基于工作过程的项目式教学法,即结合典型工程案例,先将这些工程案例分解为一个个工作任务,然后再基于这些工作任务,采取任务驱动、实践主导、教学做一体化的项目式教学模式。
项目教学是指在职业教育教学中师生通过共同生产具体的、具有实际应用价值或具有典型意义的产品而进行的教学活动。项目教学的应用,旨在促进学生在具体实践中建构知识与能力,提高学生综合职业技能。
要搞好项目教学,首先要选好合适的教材。我们选用的是胡汉文、丁如春主编的《电气控制与PLC应用》这本教材,它的优点是结合工程案例讲述了三菱系列PLC的基本指令、功能指令、联网通信功能等知识,并按照“有利于讲课、有利于实践操作、有利于方案创新、有利于自学提高”的原则进行讲述。只有教材选择恰当了,才能达到事半功倍的教学效果。其次,教学过程分项目进行,将PLC中的基本指令、功能指令等融入到若干个工作任务中,并选好典型案例,使学生在工作过程中学习、深刻领会指令的作用及应用。学生是学习的主体,教师是学习过程的组织者与协调人,将一个相对独立的任务交予学生独立完成,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,从信息的收集、方案的设计与实施,到完成后的评价,学生自己“动手”,通过一个个项目任务的实施,使学生能够掌握职业技能、重点和难点,从而构建属于自己的经验和知识体系。
二、PLC课程实际教学
例如在介绍定时器、堆栈指令和主控指令时,我们选择的是PLC控制电动机Y/的启动过程,这是工业中最常见的典型案例,我们就以这个案例为载体,明确这次课的任务是应用PLC技术,实现对电动机的Y/启动控制。工作过程如下:
1 首先是项目导入
项目导入即任务实现的意义、所涉及的知识,从预备知识开始,对PLC的Y/启动进行详细分析,把电动机三相绕组的Y连接和连接以及降压原理讲解透彻。
2,其次是项目分析,PLC-动机Y/启动控制要求及解决方案
(1)先引导学生分析它的工作过程与控制要求,这是问题的关键,所以工作过程一定要分析正确。
(2)I/O分配图、PLC接线图,这些是以后工作的依据,因为以后的所有电气控制接线和梯形图的设计都要以此为依据。在这一步工作中学生的I/O分配可与教师的设计不同,教师要尊重个性、挖掘潜力,鼓励他们独立思考,独立设计,培养他们的创新能力。
(3)由工作任务出发设计电气原理图(含PLC外部接线原理图),注意过载保护及互锁等问题。
3 项目实施阶段
使用实训设备,完成“PLC-电动机Y/启动控制”项目的电气接线、编程及程序录入、模拟调试、调试等操作任务。
(1)基于这个任务,引领学生按照接线图接线。注意元器件的选择、测试、布局、工艺等要求,接好线路后要指导学生学会用万用表检查,培养学生的实践动手能力和合作能力。
(2)根据各自小组的I/O分配图、PLC接线图分别用堆栈指令和主控指令编程,实现“PLC-电动机Y/启动控制”,体会指令的不同,这里会将本次课介绍的定时器、堆栈指令、主控指令全部用到。程序编好后完成程序的录入,进入模拟调试及排障的工作过程。
(3)正式联机调试,根据各自组的I/O分配图、PLC接线图将电气控制实验板的按钮与PLC的输入端连在一起。将PLC的输出端与相应接触器的线圈连在一起,接好电源线,正式调试,完成工作任务。在这一工作步中要注意培养学生养成安全用电的良好工作作风:根据各自组调试中出现的问题引导学生学会分析、排查,并将调试成功的梯形图与指令表及时存档,养成良好的工作习惯。
4 总结及评价
工作结束后将调试中各组遇到的问题及时逐一点评,让同学们从中吸取经验教训,培养其分析问题解决问题的能力。通过工作过程化的项目式教学,使每个学生都得到了锻炼,提高了编程能力。
为了培养学生的发散思维,“PLC-电动机Y/启动控制”这一工作任务还可在顺序功能图讲解时继续引用,分别用S元件和M元件编制梯形图,从而让学生更深得体会同一工作任务可用多种编程方法来实现,激发他们的学习兴趣。现代教育理论强调以情境性原则为主,学科性原则为辅。以工作过程为导向的项目式教学,就是围绕工作情境而展开的,保证了学习和实践密切相关。针对特定的学习目标,将相关学习内容安排在工作过程的情境化的真实学习活动中,让学生通过参与真实的工作实践活动获得更有效的学习,有效地提高了教学质量和教学效率。
三、PIG课程的效果
自从将课堂搬进实验室之后。我们更注意的是培养学生的自学能力,即所谓的“授之以渔”,教师工作的重心从“教会知识”转向了“教学生会学知识”,培养学生的学习能力。我们使PLC实验室实现联网功能,这样能力较强的同学在完成教师布置的任务之后,自己上网查找学习其他系列、其他品牌的PLC的使用方法,将来能更快的适应工作岗位的要求。这种学习方法坚持以人为本,尊重学生的主体地位,让学生自主地选择学习过程和学习方式,充分发挥了其自主学习的自觉性和积极性,改变了僵化的,封闭的教学组织和教学管理制度,改革教育教学方式,使教育教学过程更灵活,更开放。
摘 要:本文主要探讨了在《PLC应用技术》这门课程中实施项目教学法的意义、原则、实施方案、实施案列、实施效果等。当前,在《PLC应用技术》课程中的应用中项目教学法,有助于培养高技能创新人才,很有现实意义。
关键词:项目教学法;PLC;课程
《PLC应用技术》作为高校电气自动化、机电一体化等专业的核心专业课程,其教学目的是将课程的理论知识与生产控制中的具体实际问题充分结合,使学生能够通过分析问题、研究问题和解决问题,从而巩固已有知识、学习新的知识、锻炼技术技能[1]。但是如何有针对性地重组理论与实践,提高高校课程教学效果、提升学生的职业技能,这成为了教育者亟待解决的问题。
一、项目教学法应用于《PLC应用技术》课程教学的意义
《PLC应用技术》属于一门应用技术型课程,在教学过程中不但要注重理论教学,更要突出实用性。而传统的教学方法注重理论知识体系,轻实践,实验环节也多侧重于演示性和验证性的,学生的综合实践能力得不到有效地提高,很难培养出企业需要的技术骨干[2]。因此,要想提高学生知识应用能力,培养高技能的人才,必须要进行教学方法的改革。
项目教学法是由德国著名教育专家弗雷德海因里希教授所倡导的,以工作任务为依托来组织教学内容的一种培养高技能人才的全新途径和教学方法。在项目的实施过程中,学生经历一个完整的工作过程,使学生具备独立解决工程实际问题的能力。该方法秉承“项目导向”,以学生完成项目为主导,教师将需要解决的问题或需要完成的任务以项目的形式交给学生,学生按照实际工作的程序,以小组的工作方式,共同制定实施计划、分工合作完成项目。
这种教学方法能充分调动学生的积极性、主动性和创造性,使学生把理论与实践结合起来,从而提高分析和解决问题的能力,最终掌握PLC控制系统的线路设计及安装、软件编程、设备维护和检修,基本实现《PLC应用技术》课程教学改革的目的和要求。
二、项目教学法的实施原则
项目教学法一改传统教学中以教师为中心,以课堂为依托的模式,注重学生这一认知主
体,以工作任务为驱动,引导学生主动自主学习。为充分达到教学目的,在项目教学法的实施过程中必须遵循四个基本原则[3]:
1. 以学生为中心,教师引导协助。
在教学过程中,要充分调动学生的积极性,发挥学生的主动性和创造性,让学生根据项目任务结合自身所学的知识进行系统分析和设计。在整个过程中老师应引导学生运用已有知识去解决问题,从而培养学生解决问题的能力。
2. 项目选择恰当
项目的选择是否恰当是项目教学的关键。选择项目时要以教学内容依据,结合生活、生产实际,以现实的对象为参考材料,贴近实际,难度适中。项目既要包含基本教学知识点,又要能够调动学生解决问题的积极性,这样既提高学生的学习兴趣,也为项目的顺利实施奠定了基础。
3. 积极创设学习资料和协作环境
教师可以运用各种现代信息化教学手段为学生提供多种学习资料,为项目的顺利实施和完成打好理论基础。项目以小组形式进行,分组时,将理论学习基础好、动手能力强的学生和基础较差、动手能力相对弱的学生结合在一起,这样既可以加强学生间的沟通交流,同时也有助于基础差的同学能力的提高。
4. 项目评价
教师需要在项目完成后进行最后的评价和总结,针对不同的设计方案进行点评,指出各种方案中哪些地方值得学习,不完善的地方应该如何来改进。这样可以加深学生对知识的理解,并能够进一步拓展理论知识,从而更好地达到该项目的教学目的。
三、项目教学法在《PLC应用技术》课程中的实施
1.确定项目
整合《PLC应用技术》课程的知识模块,确定各个知识模块要求学生掌握的知识点和具备的技能,作为项目设计的依据。项目要综合各方面因素,遵循“从浅入深,由简到繁,循序渐进”的原则,依此项目课题组构建《PLC应用技术》课程的教学项目体系:项目一:安装一个典型的S7-200PLC硬件系统、项目二:创建新项目的过程及方法、项目三:通讯、地址设置、项目四:PLC实现一台电动机正反转控制、项目五:十字路通灯控制、项目六:彩灯循环、项目七:利于PID实现温度控制、项目八:两台PLC实现PPI通讯。
2.分组并分解项目,制定项目的任务计划
根据项目的任务和目标将学生3~4人分为一组,每组设立组长,采用合作学习的方式,在组长的协调下共同完成任务,小组成员在组长协调下开展交流、讨论、确定合作的形式,制定项目实施的任务计划,组员要明确要求,各司其职,防止了出现依赖思想的情况。教师对有问题的任务计划引导学生重新修订。
以项目6“彩灯循环”为例来设计任务计划:任务一:正确配置PLC硬件、任务二:合理分配I/O地址,并画出相应的接线图、任务三:分析控制要求,画出程序流程出并编程调试、考核任务:根据完成情况,进行项目初步自评。
3.项目实施
项目实施是项目教学的核心内容,教师要有效管理学生完成所分配的任务。在完成任务过程中让学生学会观察和思考,培养学生独立分析问题、解决问题的能力。在调试时遇到问题或出现故障时,引导学生分析问题或故障原因并修改错误,始终将学生置于学习的主体地位,使学生通过分析和解决问题提高自身的综合能力。
4.项目检查和评估
学生展示项目成果,介绍本组在项目实施中遇到的问题和困难以及解决的方法,根据完成的程度和质量对每组进行综合评价。此项分数可占其成绩的60%。教师再根据教学记录中各学生所完成的工作量、在项目中德提问情况以及能否灵活地运用已有知识和技能解决实际问题等对每位学生进行评估,此项分数占其成绩的40%。[4]
四、结语
项目教学法适用于各类应用性强的课程学习,项目贴近生活、面向应用,激发了学生的兴趣和学习的热情,在教学过程中,很多学生在课余时间和节假日能够自发地在实验室加班工作、上网查找资料,大大提高了学生的学习主动性。学生完成这类项目之后,能够具备一定的理论基础和扎实的操作技能,为他们顺利取得职业资格证书奠定了基础,也提升了他们的就业能力。同时,在目前我国关注学生解决问题能力的形势下,特别是强调培养高技能人才的定位下,具有显著地现实意义。
(作者单位:1.湖南铁路科技职业技术学院电子电气系;2.湖南工业大学理学院)
通信作者:刘东南
基金项目:湖南省教改项目(湘教通[2012]401-288)、(湘教通[2013]223-287),湖南工业大学2011年教改项目(2011D46)、2014年科研项目(2014HZX23)。
参考文献:
[1] 周月娥.项目教学法在PLC课程中的实际应用[J].教研,2011(3):44-45.
[2] 曹冬梅,张琦.可编程控制器技术(PLC)课程改革实践[J].中国职业技术教育,2007(257):34-36.