问题式学习在中职PLC教学中的应用

李春鹏

(黑龙江省教育学院，哈尔滨150080)

前言

可编程控制器(Programmable Logic Controller，简称PLC)是以微处理器为核心的一种集微型计算机技术、自动化技术及通信技术为一体的工业控制装置。与CAD/CAM技术、机器人技术合称为工业自动化的三个重要支柱。目前被广泛应用于各种自动化控制中。中职PLC课堂教学不仅要有理论讲解，更重要的是在课堂上要启发学生的思维，最终使学生具有初步PLC编程能力，达到教学目的［1］。

一、传统教学方法改革的必要性

随着自动化技术的发展，企业对中职学生掌握PLC的技能需求与日俱增，对传统教学方法有较大冲击。传统PLC教学先介绍PLC的基本组成和工作原理，然后是对软硬件的讲解，跟着述说基本指令和功能指令，最后才进行少数实例的讲解演示。这种“填鸭式”教学法，只能使学生产生短暂记忆并进行模仿性实验来学习，势必会引起学习积极性下降，学生自主能力得不到有效锻炼［2］。

如何能更有效地让学生掌握PLC的基础理论和技能操作，是授课教师需要解决的主要问题。将问题式学习引入到教学过程中是必然的趋势。这种教学方法能够激发学生主动学习的积极性，促使学生了解并掌握PLC控制技术的基本知识技能，促进教学过程整体优化，提高教学效率和教学效果，扩展学生的知识视野，培养学生解决问题的能力、创造思维能力，能为今后独立自主学习和终生学习打下良好的基础。

二、问题式学习的概念

问题式学习(Problem Based Learning，简称PBL)即基于问题的学习。PBL教学是以学生为主体，将学习与更大的任务或问题挂钩，强调把学习设置到复杂的、有意义的问题情景中，通过学习者的自主探究和合作来解决问题，从而学习隐含在问题背后的科学知识，形成解决问题的技能。运用此方法能使学生对掌握的PLC理论知识与技能进行重新建构，突出对技能的培养和良好职业习惯的养成。这种方法对中职学生来说很有针对性，与“做中学”和“发现式学习”等方法相比，具有一些新的特点，比如强调以解决问题为中心，多种学习途径相整合，强调社会性交流合作的作用，强调支持与引导等。

三、PBL模式在中职PLC教学中的优势

(一)有助于课程教学目标的实现

中职PLC课程教学目标是通过教学使学生掌握PLC的基本指令、编程方法和PLC控制系统的设计及应用;通过实验实训，培养学生实际操作能力，培养学生具有独立思考能力、综合分析问题与运用知识推理的思维能力。PBL的目标是促使学生建构灵活的知识框架、提升高层次思维能力、形成积极主动地学习能力。将PBL模式和PLC课堂教学有机结合，符合自动化技术发展特点，有助于其教学目标的实现。

(二)适合自动控制学科的特点

PBL模式强调以学生为主体，以现有案例的实际情境为脚本，由案例中练习如何“发掘问题、分析问题并且解决问题”［3］。在解决问题的过程中，学生要利用自己所掌握的PLC理论知识去获取控制对象的相应信息，在“学中做”或在“做中学”锻炼实际操作技能。通过这种方式，学生才能真正掌握PLC编程的各项技能，并体现PLC在应用领域的控制价值。

(三)有助于提高教师的自身素质

在PBL模式中，需要教师精心地设计问题，巧妙地指引学生，恰当地评价学生的表现。这就要求教师必须对课上讨论的内容有充分的把握和认识，才能驾驭整个讨论的正常进行，而且也激发了教师及时调整自身知识结构，注重不同学科背景的知识修养，扩充更新教学内容。这种教学方式对于教师来说是一个学习的过程，也有利于促进教师自身综合素质的提高［4］。

(四)有助于培养学生自主学习能力

信息时代，学生必须具有自主学习能力，才能满足终身学习的需求。PBL教学能使学生充分发挥自己的自主性和创造性，自我激励，积极反思，主动建构自己的知识框架，并将其应用到复杂问题的解决之中，同时对整个过程进行监控和反思，促使学生很快成为独立自主的思考者和学习者。

(五)有助于培养学生之间合作交流的能力

小组活动是PBL的一大特色，由于问题比较复杂，学生需要以小组为单位进行分工、互相协作，共享信息化教育资源。在小组中，学生从不同角度分析同一个问题，共同处理复杂的学习问题;同时，小组中的成员需要积极主动参与小组活动，一起学习，相互交流想法、相互鼓励和沟通。

四、PBL的实施方法

PBL教学需要教师精心选择和设计问题，以问题为教学线索，通过设计不同的问题将理论知识点和技能训练融为一体。培养学生熟练解决问题和参与小组活动的技能，不仅使学生掌握学习方法与团队精神，还训练学生的专业和职业技能，充分体现中等职业教育的特点［5］。

(一)创设问题情境

PBL教学体现了建构主义的学习与教学理念。强调在真实的问题情境中，在教师的指导和伙伴的帮助下，学生利用自己原有认知结构中的有关经验分析、解决问题，利用必要的学习资料，理解新知识、建立新旧知识之间的联系，完成意义的建构，从而有效地解决问题。

情境的创设是教学设计最重要的内容之一，可根据所讲内容，创设接近真实的情境。例如，在讲授用PLC控制交通灯时，情境可设为:使用多媒体课件和DICE－PLC01型实验箱，给学生演示交通路口信号灯的工作情况。信号灯分为东西、南北两组，各有红、黄、绿三种颜色，要求学生记录每组三色灯的变化规律，便于以后编程。交通信号灯是学生日常生活可以观察到的，设计这种情景能让学生从周围熟悉的事物中去学习和应用，不仅能调动学生的学习积极性，还能使学生明确学习PLC的价值所在。

(二)问题的设计

良好的开端是成功的一半，问题的设计就是整个PBL的开端，创设一个合适的问题是决定整个教学过程能否成功的重要因素。在PBL问题的设计与实施中，并非所有的问题设计都指向高级思维技能。只要设计的问题能引发学生的兴趣，能够有利于学生获取知识和有效地解决问题就可以。例如:根据记录的交通灯变化规律，要求学生:(1)如何解决南北红灯与东西绿灯同时亮的问题;(2)如何解决黄灯闪烁的问题;(3)如何选择FX系列PLC定时器和计数器;(4)编程方法的选用问题。

(三)分析问题

分析问题是对事先设计好的问题进行完善的过程。可以与临近的同学讨论自己对情节和情形的理解，分析情境背后的问题实质。例如:在分析如何选择定时器时，需要根据红绿灯长亮时间和黄灯闪烁时间，对定时器的类型进行选择，有选100ms定时器的，也有选10ms定时器的，这时就需要老师对两种定时器的应用范围作一下详细讲解，学生根据各灯的工作情况，确定选型。

(四)小组讨论

PBL是一种强调小组合作的教学模式，小组合作是否融洽将直接影响到问题能否得以迅速、有效解决。当小组内的人对问题产生异议时，学生应当利用小组优势进行多项的不同的协作模式，包括组内的辩论、合作、协商等等，统一问题解决思路。例如:老师讲解完PLC定时器的功能后，需要学生进行问题分析并对各种定时器的优缺点及适用范围进行分组讨论，最终确定选用通用100ms定时器［6］。

(五)分层次引导学生解决问题

这是学生自主学习的过程。但自主学习需要学生有一定的基础，一个班级里学生的基础水平肯定不同，甚至分很多层次。在交通灯编程中会遇到:有的学生已熟练掌握PLC的原理与编程技巧，能够熟练地完成编程操作，并通过实验演示;有的学生不理解PLC的工作原理，不能完成基本操作，面对这样的情况，可采用班级内的分层次教学，让水平高的同学辅导中档次的学生，在合作中边做边学;将水平低的学生集中起来，由教师进行系统的辅导。所以，在这一阶段，教师对学生要监督、辅导、提供帮助，对学生的问题点到为止，尽量留给学生更多的思考空间。

结论

将问题式学习应用于中职PLC教学中，可以有效地提高教学质量，实现教学目标，更易于培养学生的信息素养。在教学过程中，学生表现出了极大的热情，在问题提出后，学生积极筹备小组，进行系统分析、设计和开发的活动;在学习效果上.问题式教学使学生对于PLC的理论和实践知识都有更深入的理解，形成了以学生为主体的生动活泼的学习局面，有利于培养中职学生发现问题、分析问题和解决问题的能力，有利于培养他们的创新能力，符合中职教育改革的需要，笔者将在今后的教学工作中不断完善和发展。

［1］张果，段春霞，韩英.PLC课程的教学改革与探索［J］.黑龙江科技信息，2010，(34):220.

［2］李春鹏，王宇丹.PBL教学模式在中职信息技术教学中的应用［J］.职业技术，2011，1(125):50.

［3］谢晔.基于问题的学习(PBL)在教学中的应用［J］.北京海淀走读大学学报，2003，64(4):46 －49.

［4］易斌.谈PBL模式在高校信息素质教学中的应用［J］.图书馆工作与研究，2008，(10):95 －97.

［5］王丽君.PBL模式在高中《信息技术》课程中的应用研究［D］.大连:辽宁师范大学硕士学位论文，2006.

［6］俞梁英.项目式教学在“PLC技术”课程中的应用［J］.民营科技，2009，(12):62 －63.