《可编程控制器原理与应用》教学方法的探索

吴红霞

摘 要 可编程控制器是自动化生产线以及自动化控制系统中的核心控制器件。《可编程控制器原理与应用》目前也成为自动化、电气技术、测控、机电一体化等专业的一门专业课程，该课程实践性非常强。本文根据近几年该课程教学的实际经验，并进行深刻的反思，对该课程的教学方法进行了探索。

关键词 可编程控制器原理与应用 教学探索 实践教学

中图分类号：C45 文献标识码：A 文章编号：1002-7661（2014）10-0005-02

可编程控制器（PLC）是20世纪60年代诞生并发展起来的一种新型工业控制装置，集自动控制、计算机技术和通讯技术于一体。PLC以其体积小、功能齐全，通用性强，可靠性高、抗干扰能力强、能适应恶劣工业环境等独特的优点，在各个领域获得了广泛应用，被誉为当代工业自动化的三大支柱之一。《可编程控制器原理与应用》是武汉东湖学院机电工程学院面向电气工程及其自动化、自动化专业所开设的一门专业课程，对于自动化专业，还将其列为重点专业课程之一。本文在近5年教学实践的基础上，对《可编程控制器原理与应用》这门课程的教学方法进行了探索和总结，以期能进一步提高该课程的教学质量。

一、我院《可编程控制器原理及应用》课程现状

《可编程控制器原理及应用》是一门实践性很强的专业课。这门课程设置的最终目的是让学生掌握可编程控制器的工作原理、编程方法，并达到能利用它来实现简单系统的自动控制，为他们将来走向工作岗位打下一定基础。

根据以往学生的学习反馈来看，大部分觉得本课程学习起来比较困难。一方面，可编程控制器涉及的知识面比较广，综合性强，需要学生在学习过程中思路清晰，概念准确。但由于学生思维能力、知识基础和综合分析能力方面存在差异，给教学带来一定难度。另一方面，本课程除了理论学习外，还需要实际动手操作能力，这是三本院校部分学生比较欠缺的一部分。

我所在的学院对《可编程控制器原理与应用》安排的理论课时比较少，只有32课时，如何在这么短的时间让学生掌握PLC的工作原理、指令以及相应编程方法，最后再应用于简单的系统，对任课教师来说是一个挑战。选择合理的教学内容并把握好教学重点是至关重要的环节。

二、教学方法探索

1.培养学生学习兴趣

兴趣是学生最好的老师，也是他们学习的动力。如何才能提高学生的兴趣呢？

（1）充分重视初期课程

通过教学实践我们发现，刚开始的几次课非常重要，要让学生在初期的教学中，建立起对PLC技术应用的全面了解，而不仅是一个抽象的概念。可以广泛收集PLC在生活中的广泛应用，比如：电梯控制、十字路口交通灯控制、洗衣机控制、工业机械手控制等，并通过图片展现，视频短片播放等形式建立起对PLC的感性直观认识，让学生体会到PLC能应用在我们身边的很多领域，从而激发他们的学习兴趣和求知欲。

（2）教学案例紧贴生活

可编程控制器原理与应用的教学内容很多，其中编程方法是重点也是难点。而编程方法的基础则是指令的学习，指令学习是非常单一的，如果按照传统的理论教学模式，会让学生觉得难以理解并且会感到枯燥乏味，会降低他们的学习兴趣和学习热情。因此，我引入了案例教学法，而且所选案例紧贴日常生活，为学生所熟悉。比如引导学生设计十字路口交通灯，从中介绍定时器的应用；引导学生设计某食品包装线控制系统，引入计数器的指令等案例去取代空洞的理论，从而提高学生的学习兴趣和学习效率。

2.教学内容选择

可编程控制技术的涵盖面非常广，可以应用于自动化、电力、交通运输、航海等各个领域，其知识点也非常多，在有限的课堂时间内，如何有针对性地选择教学内容至关重要。

由于我所面对的专业为电气和自动化，在后续的学习过程中需要具备一定的电气控制基础，但前期并没有开设相关课程。故在设计本课程教学内容时加入了一小部分电气控制，其次是PLC的基本知识，包括其组成、编程语言、工作原理等内容，然后再结合学校实验设备——OMRONCPM2A，让学生掌握该设备的内部元器件、基本指令、常用功能指令等知识，最后再选择一些日常生活中典型的案例让学生掌握基本的总体程序设计方法，包括经验设计法、时序逻辑设计法和顺序控制设计法等。让学生逐步由简到难，慢慢掌握PLC的用法。重要的是还要让学生能够触类旁通，通过学习了CPM2A PLC后也能去掌握其它型号PLC的相关用法。

同时，在讲课过程中，重视案例选择，针对不同专业的学生，选择不同的案例。尽量所选择的案例与他们的专业相关，而且能和其他专业课挂钩。

3.教学方法探索

（1）采用启发式教学

在教学过程中，采用启发式教学，将教学重心从教转到学，避免“满堂灌”和“填鸭式”的教学，造成学生没有足够的思考空间，时间长了会造成学生的抵触情绪。因此，在教学方法上要注重老师主导，学生主体的模式，充分发挥学生的主动学习精神。比如在程序设计方法中，学生掌握基本编程方法后，程序设计就不再局限于条条框框，学生可以在老师的引导下去自主编程来实现相应的功能，以增加他们的成就感，让他们体会到其中的乐趣。

（2）更新教学模式

在授课时，突出加强学生综合能力培养和开启学生工程思维方式的教学理念。在讲指令和程序设计案例时，从实际工程问题的角度出发，以典型案例为主线，将每个案例分解为若干任务来进行解决，在其中引入相关原理和概念，并在适当的时候对有关知识进行拓展，以培养学生应用工程思维方式去理解问题和解决问题，缩短他们与就业岗位之间的距离。

同时，注重课堂教学与科研成果的融合，加强课堂教学和工程实际的联系，丰富课堂教学内容，不仅使课堂教学即具有基础理论性，又具有较强的应用性，而且使学生能更准确把握理论知识与工程实际的结合，激发学生主动学习的积极性。endprint

（3）教学手段灵活

近年来，随着信息技术的不断发展，多媒体教学已经成为课堂教学的主要形式。多媒体教学能够通过图像、文字、动画等多种形式来呈现教学内容。针对课程的特点，在上课过程中，对一些重点、难点问题和一些典型案例的讲解采用板书与多媒体相结合，以充分发挥板书层次清晰和多媒体教学手段形象生动、信息量大的特点，加深学生对课程重点难点的理解，提高教学质量和水平。

4.重视实践环节

该课程实践性非常强，需要充分锻炼学生的动手能力，直观的实践环节是非常重要的一个环节。

（1）实践环节安排

实践教学作为专业教学的一个重要组成部分，与理论课教学处于同等重要的位置。针对该课程特点，我们院设计了几个不同的实践环节，比如对于自动化专业，要求他们必须要有较强的PLC基础，则为他们设置的实践环节是从“认知——课程实验——课程设计”，有一部分特别感兴趣的学生，还可以在毕业设计环节和专业设计环节中选择合适的案例和控制系统来进行进一步的研究。同时，学校配备了并建立了设计性、开放性、综合性、先进性的实验教学平台，学生可以根据学习需要自主选择、设计完成不同类型实验，有利于培养学生的工程应用能力和设计创新能力。

（2）充分调动学生积极性

在实践环节中，为了充分调动学生的积极性，让学生在动手的过程中去掌握PLC的相关应用方法，也为了避免学生“吃大锅饭”的现象，我们将教学内容分成不同的设计任务，然后将学生分成若干个兴趣小组，由兴趣小组的学生来进行讨论，分组完成设计任务。在教学过程中，教师处于主导地位，调动兴趣小组的协作能力，让学生自己动手编程序，然后进行程序调试，在调试过程中找出问题并解决，不断进行总结。从而慢慢掌握可编程控制器的几种基本编程方法和可编程控制器的接线方法和运用。

同时，从各个兴趣小组中抽调出一部分优秀的学生去参加相关大赛，以大赛促进教学，也可以进一步带动并促进学生的学习积极性。

三、结束语

《可编程控制器原理与应用》是一门理论性、趣味性和实践性都比较强的课程，要针对不同的教学对象去设置不同的教学内容，并采用合适的教学方法，充分调动学生的兴趣并培养他们的工程应用能力和创新能力，才能使学生能更好地掌握该课程。

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