本站原创PLC技术课程是一门理论性和实践性都很强的学科,制定适合本学科的教学策略是进行有效教学、提高教学质量的保证.根据PLC知识体系的构建特点,以知识体系构建为导向设计教学策略,可以从以下几个方面入手.
一、PLC知识体系构建
PLC在工业生产控制中得到广泛应用,已逐步形成一门相对独立的新兴技术,其知识体系由理论知识体系和实践应用体系构成.理论知识体系包含PLC构成原理、软硬件结构、编程指令；实践应用体系包含PLC控制系统的设计及机电设备的安装和调试.PLC技术的学习有着编程易学而不易精、编程方法灵活、PLC知识的学习需要理论与实践有机结合的特点.笔者在教学实践中发现PLC知识体系的构建过程充分表现出了以下特点：需要坚强的毅力和足够的耐心；编程需要实践的验证才能发现程序问题、解决问题、提高编程能力,实践是提高PLC编程能力的必由之路；编程需要有缜密的逻辑思维,有意识地培养逻辑思维是有效学习的基础；需要扎实的相关专业基础知识,PLC的程序是直接作用于对象的具体工作过程,对对象具体工艺过程的理解是系统设计学习的保证；养成良好的学习习惯,注重知识、经验的保存和积累.因此PLC知识体系的构建,充分体现了理论和实践操作技能二者联系紧密、缺一不可,构建过程要通过理论与实践操作相互交织验证、共同推进、由浅入深,最终融会贯通,逐步形成系统的理论知识和技能经验,并内化为固有知识体系.因此,在PLC技术教学中以其知识体系构建为导向,设计行之有效的教学策略,将达到良好的教学实效.
二、以PLC知识体系构建为导向,设计行之有效的教学策略
1.教学模式的选择
从PLC知识体系构建角度来看,PLC技术的有效教学关键在于理论教学与实践教学的关联程度,二者相辅相成.对PLC教学而言,单纯的理论教学或实践教学是没有意义的.例如某一控制程序,理论推导与实际运行结果是否一致,就只能通过实践验证.从PLC的知识体系学习特点来看,逻辑思维能力是学好PLC的基础,PLC的编程讲究编程经验的积累和创新,编程的灵活性、逻辑性给学生创造了广阔的逻辑思维空间,有利于学生逻辑思维和创造性思维能力的培养.通过具体的PLC实验设备的运行监控,才能对具体的概念、器件或编程语言等有很深的理解和感悟,真正掌握PLC知识.那么,什么样的教学模式适用于PLC技术教学呢?探究式教学法的指导思想是在教师的指导下,发挥学生的主观能动性和创造性,以学生为主体,让学生自觉地、主动地探索,掌握认识和解决问题的方法和步骤,从中找出规律,形成自己的知识体系.PLC知识体系构建过程是培养学生在体验性、探究性、合作性的框架下,综合运用理论知识分析和解决实际问题的方法和能力,实现由知识向技能转化的过程.因此,理论与实践教学一体化的探究式教学模式适用于本学科的教学实际.
2.教学方法的确定
（1）课程内容和课程结构的优化.课程内容案例化是以典型案例为主线进行设计,强调学生间接经验的形成.通过典型而实用的案例,引导学生学习、分析、讨论程序,借鉴和吸取他人的经验,在最短时间内以最高的效率掌握理论知识与实践技能,并能举一反三地应用到学习中.例如“十字路口交通灯”控制程序,用步进阶梯指令的单流程编程法和分支与汇合编程法编程的案例比较,理解程序编写思路、编程技巧的优化,提高编程能力.案例教学将学习内容按照实际工作过程的逻辑关系进行安排,引导学生在处理实际问题的过程中有针对性地学习、总结、提炼出具体的专业和职业知识及技能,并积累经验,通过抽象思维和处理综合性问题,对整个工作过程进行反思,对机电控制系统的设计过程和设计要素有一个完整的概念,明确学习的目标、任务和努力方向,最终获得工作能力.
（2）课程结构模块化.课程结构模块化是以案例教学为基础将课程设计成相对独立的模块,细化具体的学习单元,把理论知识、实践技能与实际应用结合在一起,使得教学内容便于组合,增强课程的适用性,且能在一定程度上适应不同学习基础、发展需求的学生的需要.从中职学生的角度分析,可分为三个模块.①基础模块：包含PLC的基础理论,会用基本逻辑指令、步进阶梯指令等编写难度不高的控制程序并进行相关实验、实训操作,设计简单的PLC控制系统.②提高模块：包含高级功能指令模块、变频技术基本知识,进行典型的机电控制系统的设计、安装、调试操作.③综合模块：在提高模块的基础上掌握变频技术、PLC的通信与自动化通信网络、闭环控制与PID控制技术和触摸屏、组态设计等,能进行复杂机电控制系统的设计,达到一定的精通程度.例如物料搬运、输送、分拣系统设计,可细化为送料、搬运、输送、分拣四个教学模块,每个模块设置多种不同的控制要求,由简单到复杂,让学生根据自己的能力选择学习任务,让学生的学习各有所得.
（3）应用探究式项目教学法实现“理实一体化”教学.PLC知识体系是基于实际生产应用的知识和技能体系,因此,教学要始终以工程开发建设的思想指导教学过程,从工程角度出发,以能够设计和调试机电控制系统,达到与从业相关的职业要求,成为真正意义上的技术应用型人才为教学最终目标.项目教学法是一种建立在建构主义教学理论基础上的方法,是实施探究式教学模式的一种教学方法,它适用各类实践性和操作性较强的知识和技能的教与学,有利于教师按自己的教学思想、教学策略组织和开展教学,指导学习者朝着目标有序学习；增加了师生的直接接触,教师能比较准确地掌握学生学习情况,有利于切合实际地对学生加以指导,因材施教,满足不同层次学生的需求,激发学生的学习兴趣和求知,充分调动学生的学习积极性和主动性,充分体现“以学生为本”的教学理念.例如,设计一条对物料进行分类、分拣及统计的生产线系统.这是一项具体的工程项目,采用项目教学法尤其合适.首先,通过老师的指导,让学生懂得硬件系统由送料系统、机械手、物料输送线、物料辨别传感器、物料分拣系统、PLC模块、变频器模块、电源模块、按钮指示灯模块等构成.学习控制程序,可以懂得程序编写思路、编程方法技巧,并应用到编程学习中,提高编程能力,转化成自己的知识和技能.其次,学生以独立或以小组合作形式在教师的指导下自主完成项目设计,每个学生会给出不同的解决任务的方案与策略,因此,学习成果不是唯一的,而是多样化的.在完成工作任务的过程中,能让学生直接体会专业理论知识在工程实践中的运用,明确学习任务,突出实用性,体现“理实一体化”教改思想.
（4）教学辅助策略.将课堂教学、现场教学、仿真模拟教学和多媒体教学相结合,能够改善理论教学条件和提高课堂教学效率,扩大课堂的教学容量,丰富理论教学内容.例如,利用PLC仿真软件可形象实现程序的控制原理、梯形图功能的描述,使课堂教学内容丰富、生动、形象、直观,加大知识获取的信息量,并缓解课时有限与教学内容丰富的矛盾,部分解决了教学实训设备不足的问题.组织学生到学校实习基地或企业的生产线进行现场教学,了解生产设备的整体结构、原理和其控制网络系统的组成,把生产实际与理论更加紧密地联系起来,有助于学生设计出最合理的机电系统控制方案.
三、理论与实践操作相互交织验证、共同推进,达到最佳效果
实现理实一体化的重点是做好四个教学环节：任务引入、知识传授、实验实训和拓展延伸.任务引入,利用多媒体教学方法,提出教学任务,有效提高学生学习兴趣；知识传授,注重难点、重点的讲解,融入理论与实践一体的教学模式,以学生实现一个个任务的形式完成学习；实验实训,突出学生自主性,以学生分小组按任务实施操作为主,教师引导辅助,发挥学生自主学习能力；拓展延伸,对实践结果和理论应用情况进行点评、引申,注重结论的拓展应用,培养学生创新思维能力.例如机械手的点动、单流程、连续控制项目设计,首先用多媒体演示机械手各控制过程,明确学习任务；其次,讲授编程思路和所需知识、设计说明书包含的内容；再次,编程和实践验证并比较不同程序的优劣,选择最优方案,完成整个设计过程.通过在教师指导下,理论与实践操作相互交织验证、共同推进,帮助学生完成PLC控制系统知识体系的构建和应用,突出技术与应用的中心地位,达到最佳教学
效果.
四、结束语
在PLC教学中实施理论与实践教学一体化的探究式教学法,是以创造良好的教学环境和教学条件,使学生成为学习的主体,让他们主动地参与教学活动为核心,以培养学生兴趣,开发学生的潜能,使学生在教学过程中体验到探索和研究的快乐,进行创造性的学习和思考,掌握有效学习的方法,进行更有效的学习.
（作者单位：福建省永安职业中专学校）