技工学校PLC课程教学改革的研究与探讨

郭泽贤

摘 要：技工学校PLC课程教学以培养技术应用型人才为主要目标，即培养企业需要的、能适应现代社会岗位的、具有较强实践能力和应用能力的专门人才。该课程教学内容要密切关注PLC发展的动向，同时要围绕企业需求，采用一体化教学模式，不断创新，来完善PLC课程教学。笔者根据几年来对本课程教学的实践与探索，提出了PLC课程的教学方法、教学内容及实验实训的一些改革见解以供广大同仁参考。

关键词：PLC课程 一体化教学 教学模式 实验实训

可编程控制器（以下简称PLC）是在继电顺序控制基础上发展起来的，以微处理器为核心的工业自动控制装置。工业自动化的不断发展极大地推动了PLC的发展，其功能越来越强大，应用范围广泛，目前正朝着智能化、网络化方向发展。PLC及其应用已成为技工学校一门重要的专业课程。笔者根据多年来企业PLC设计管理及本课程教学的实践与探索，谈谈对PLC课程教学的一些见解。

一、PLC教学方法：实行一体化教学模式

PLC原理及其应用课程是机电技术应用专业一门综合性很强的重要专业课程。其应用性和实践性要求很高，由于新知识不断增加，教学课时相对减少，传统的教学方法已难以适应新形势的需要。所以，需要对课程体系和教学方法进行改革，实行一体化教学模式，让理论和实践有机结合，即“实践—理论—再实践”的一体化教学模式，将理论教学、实物直观教学、多媒体教学相结合。

1.传统教学法的缺陷

（1）专业课程设置整合不同步。PLC原理及其应用课程涉及的选修课程主要有数字逻辑、电子技术、微机原理、低压电器、电气控制、计算机应用基础等，涉及的内容还有对机、电、液压、气动、仪器仪表的掌握理解等。但由于各种原因，因专业不同导致课程开设时间先后不同和教学内容取舍不同，不可能在学习该课程前开设上述全部课程，同时因技工学校招生原因，学生的学习基础较差，学习的主动性不高，致使本课程教学难度较大。进入实验实训教学阶段后，学生虽较感兴趣，但专业技术理论知识已遗忘甚多，往往限于模仿性的操作训练，而无法触类旁通形成系统技能。

（2）理论教学与实验实训教学相互脱节。传统的教学法把PLC课程分为理论教学和实验实训教学两部分。理论教学和实验实训教学分离，理论教师和实习指导教师各负其责，在教学目标、教学内容和教学方法等方面难以形成有机结合。且教学方法单一，教学内容过于理论化，往往采取“注入式”和“满堂灌”的教学方式。实验实训教学往往是“简单验证式”或“机械重复式”，学生在实验时只需要进行程序输入、线路连接等简单操作即可顺利完成。理论教学与实验实训教学脱节，教材之间的内在联系得不到协调，教学内容不能合理统筹。

2.采用一体化教学的特点

（1）教师一体化。专业理论课教师与实验实训指导课教师构成一体，有利于造就一支既能讲授专业理论，又能指导学生实习的“双师”型教师队伍。

（2）教材一体化。理论课教材与实习课教材构成一体，打破传统的学科体系和教学模式，更好地将理论教学与实习教学融为一体。根据职业教育培养目标来重新整合教学资源，突出能力本位的特点，从以教材为中心向以教学大纲和培养目标为中心转变。提高学生的综合应用能力，使学生能学以致用。

（3）教室一体化。理论课教室、实习车间、实训基地构成一体，从以课堂为中心向以实验室、实习车间、实训基地为中心转变，体现校企合作的人才培养模式，工学结合的办学体制。

（4）学习主客体一体化。培养学生对PLC课程的兴趣，激发学生的热情，实现教育客体主体化和学习主体客体化，教、学、做融为一体。

实行一体化教学模式能较好地解决理论教学与实习教学的脱节问题，减少理论课之间及理论课与实习课之间知识的重复，更好地培养学生对PLC课程的兴趣，激发学生的热情，有助于教学质量的提高和高素质人才的培养。

为此，技工学校的老师要根据本课程的特点，采取不同的教学方法，努力做到因材施教，让学生参与一些有趣的课题项目，培养学生对PLC课程的兴趣，激发学生的学习热情，引起学生的思考，从而提高学生分析问题和解决问题的能力。例如：根据PLC多变性的特点，对同一个课题程序设计可采取多种编程方法，使学生在享受成就感的同时提高了自信心，拓展了学生的爆炸式思维。授课教师可同时承担理论教学和实验教学，充分实现理论与实训相结合。比如：在讲授PLC的结构特点之前，老师带学生到实验室观看PLC示教板，把这一部分理论知识放到实验室里进行讲授，让学生了解PLC外围的输入/输出，看看实际的启动按钮、停止按钮、行程开关与PLC程序中常开触点、常闭触点的使用的关系，演示操作传感器、信号发生器等，让学生了解输入/输出信号的开关量、模拟量、数字量，以及PLC输入/输出结果的LED显示。通过这种双边互动式教学方法，提高学生对PLC课程的综合应用能力。

二、PLC教学内容存在的问题

目前技工学校可编程序控制器实践教学的现状及主要问题包括：

1.教学大纲内容众多与课时有限之间的矛盾，教材不适用

目前的PLC课程主要包括两方面的内容：一是低压电器控制，二是可编程控制器原理及应用，另外还可能涉及组态软件设计。教学内容较多，且都是实践性很强的项目，造成教学内容和课时之间的矛盾。另外，由于该课程包括两大部分内容，使得教材的选择变得很难，通常两方面都涉及的教材对PLC的内容讲述很少，并且主要集中在编程指令的说明上，缺少案例分析，不易于学生对课程的理解。

2.PLC教学基础比较薄弱

目前，技工学校大部分学生学习基础差，学习积极性不高，自我约束能力差。PLC及其应用涉及的课程有电子技术、电力拖动与自动控制原理、微机原理等，这些课程具有内容多、范围广、难度大的特点，从而增加了本课程的教学难度。

3.三大缺陷endprint

即教学试验资源有限、实验项目设计不合理、试验中重复性编程练习较多。

PLC 课程是一门实践性很强的专业课程，但在实验室做该课程的实验又有其局限性。一般的 PLC 实验台，配备的是一台 PLC 基本单元，若干实验挂件，要实现的控制不但受挂件的限制，还受基本单元的功能的限制。有些实验虽然控制对象不同，但程序设计思路一致，学生在实验中做的工作是对相同指令的重复性编程练习。

4.四大问题

即偏重编程练习，对实际项目缺乏整体认识，综合实训项目单一，与实际工作现场出入太大。

PLC教学内容中，学生主要学习的是PLC的软件编程，对于其在工业控制中的地位、作用和用法仍然缺乏整体认识。

针对此情况，有些纯理论的教学内容可适当淡化。例如：讲PLC工作原理时，对CPU、存储器、编程器的原理可淡化处理。这些较难，学生不易掌握，只要求了解PLC工作过程的示意图就可以了，同时可淡化PLC的系统软件编程和PLC通信原理和方法。要求学生重点掌握： 基本逻辑指令及应用、软元件、编程软件的使用和编程方法、步进顺控指令及应用、典型单元程序及应用、常用功能指令及应用、综合应用案例实训等。综合应用要强调技巧，减少语句指令，同时可减少输入/输出点数，提高PLC的利用率。授课老师不一定强调学生掌握将电气控制原理图转化为PLC梯形图的程序设计方法，这可能会阻碍学生的发散性思路，影响将来PLC程序设计员的创新思维。在PLC应用课程教学中，可通过典型案例，如十字路口交通信号灯、小车往返送料、机械手、电梯等，进行安装、接线、编程和仿真调试，提高学生运用基本知识分析和解决实际问题的能力。

三、PLC课程的实验实训

1.完善PLC实验实训的硬件和软件

首先技工学校可根据实际情况改善现有的教学条件，增加硬件和软件资源投入。在合理设计实验的基础上针对性地购置相应的硬件软件及外围元件，然后灵活地进行实验扩充，购买少量的扩展模块，做到硬件和软件的即时更新，以扩充实验的深度和广度。

2.编写实验实训指导书

技工学校实验实训指导书应根据企业对PLC技术人才的需求进行编写，应结合学校实际设备情况，针对技工学校本课程的教学特点和教学目标，以及技校类学生的特点。指导书要因材施教，按学生学习能力分组，确定每组不同的实验实训目标，同时指导书要引导学生经过实验理解理论与实践之间的关系。

3.实验实训内容采用课题式单元教学

实验内容应尊重由浅入深、由简单到复杂的原则，可采用课题式单元教学，可分为PLC原理基本逻辑指令、时序控制、计数控制、位置控制和特殊功能综合运用。对于大型的实训项目，如电梯、机械手等，将全班同学分成不同的小组，由教师明确各小组在实训中的任务和目标，采取分工合作的教学形式。实习教师可在电路或程序中设入一些故障现象，让学生根据故障现象，进行原因分析，并采取最佳的对策方法。学生自行分析问题并解决问题，不但提高了学习PLC知识的兴趣，而且提高了学生分析问题和解决问题的能力。

实验实训内容要求学生会安装接线与调试，能写出输入/输出（I/O）分配表，能画出PLC的接线图和梯形图，以及梯形图的语句指令表。

4.逐步培养学生解决实际问题的能力

为使学生的PLC课堂知识真正与实际相结合，为从事PLC专业型工作打下坚实的基础，PLC实验实训还要让学生掌握了解以下内容：

（1）PLC的日常维护和定期保养。

（2） PLC控制系统的抗干扰措施。

第一，PLC的供电线路要与其他大功率用电设备或会产生强干扰的设备（如中频炉等）分开。一般采用隔离变压器隔离，它可以减小外界设备对PLC的影响。

第二，PLC的交流电源线应单独从机顶盒进入控制柜中，不能与其他的直流信号线、模拟信号线捆在一起，以减小对其他信号的影响。PLC最好接专用的地线，禁止与其他设备串联接地，更不能通过水管、避雷线接地。

第三，当输入端有感性元件时，为防止感应电势，应在输入端并接RC吸收电路（AC信号）或并接续流二极管（DC信号）。当输出端接有感性元件时，为防止产生突变电流或反向感应电势，在负载的两端，并接RC吸收电路（AC负载）或续流二极管（DC负载）。根据实际情况和现场调试，这些元件有时可LAYOUT 成PCB板连接，方便安装和接线，便于维修。

（3）输出电路要求学生掌握了解根据输出的点数、控制的对象以及设备的实际运行情况，选择合适的电源，并留有余量，方便设备维修与改造。技工学校的实验实训的输出电路大多是采用模拟仿真，与企业的实际输出有所不同，如：控制输出的直流电磁阀，要求学生根据输出的点数和设备的实际运行情况，选取合适的直流稳压电源的容量及保险大小。

（4）开关量输出的PLC与仪器仪表（温度、压力、流量等）的二次回路的开关量输出连接应注意的问题。

（5）模拟量的PLC，学生要增加传感器与检测技术方面的知识，重点是温度、湿度、压力、流量、光耦、速度方面的知识。

（6）PLC与EPROM的烧写，密码及其保护。

（7）不同类型的PLC品牌，如三菱、松下、欧姆龙、西门子、施耐德等，虽然设备品牌不同，但基本的工作原理相同，只是指令相异，一些具体的细节功能不同。通过学习比较，了解不同类型PLC的共性和不同之处，这样，学生就不会在具体的生产实践中遇到不同品牌类型的PLC设备时，感到束手无策。

四、小结

教学实践证明，通过以上几个方面的教学改革，可以提高技工学校学生的PLC应用能力，以适应上岗需求。PLC应用课程，最重要的特点是综合应用性，因为一个实用的工业自动化控制系统往往是很复杂的，其中可能包括机、电、液、气等内容，而且还会因行业不同控制要求也有所不同。故在本课程的实践教学中，应把机械、电工、电子、液压、气动和计算机等知识与PLC技术有机地联系起来，培养学生分析和改进问题的综合职业能力，真正实现学生毕业后在PLC技术应用领域“零距离上岗”的教学目标。

参考文献：

[1]常斗南.可编程序控制器原理·应用·实验[M].北京：机械工业出版社，1998.

[2]闫丽华.PLC教学存在的问题和解决对策[J].职教论坛，2004（17）.

（作者单位：湖南兵器工业高级技工学校）endprint