“可编程控制技术”课程教学中存在的问题及对策——以石家庄职业技术学院机电一体化技术专业为例

马 宝 秋

(石家庄职业技术学院 机电工程系，河北 石家庄　050081)



“可编程控制技术”课程教学中存在的问题及对策
——以石家庄职业技术学院机电一体化技术专业为例

马 宝 秋

(石家庄职业技术学院 机电工程系，河北 石家庄050081)

机电一体化技术专业“可编程控制技术”课程教学中存在教学重点与工业实际不吻合，教学实训设备不能满足要求，教学缺乏编程算法方面的内容等问题.要解决这些问题，需要在课程改革中充分利用机电一体化实训基地的相关实训室，合理分配各部分内容的学时，提高教师的实践素质.

开放式教学；可编程控制技术；实训基地

可编程序控制器(Programmable Logic Controller，简称PLC)已广泛应用于各种生产机械和生产过程中.PLC在实践中的重要作用决定了“可编程控制技术”课程的核心地位.“可编程控制技术”是机电一体化专业的核心课程.能够合理地使用PLC并为PLC编写合适的应用程序，是合格的PLC工程技术人员应具备的基本能力.“可编程控制技术”课程的基本目标即是培养学生这方面的能力[1].但在本课程的教学中仍存在一些问题，因此本文以石家庄职业技术学院(以下简称学院)机电一体化技术专业为例，对相关问题进行分析并提出可行的教改建议，以培养合格的PLC工程技术人才.

1　“可编程控制技术”课程教学过程中存在的问题

(1)教学重点与工业实际不吻合

“可编程控制技术”课程的教学内容往往限于一些简单的逻辑量的控制层面上，教学内容滞后于工业控制实际.例如，产生高速脉冲信号、接收高速脉冲信号、模拟量控制、通信等内容在PLC工业控制应用中占很大的比例，能够合理地使用这些功能是衡量一线工程技术人员解决问题能力的一个重要标准，但这部分内容却不是该课程教学的重点.相对于基本知识，该部分较复杂和难理解，属于“高级功能”方面的知识.企业往往希望学生在入职后能很快地进行相应的工作，如果学生在学校不能掌握这些在实践应用中急需的内容，那么学生入职后，在没有指导、没有实训设备的情况下自学并掌握这些内容将会更加困难.

虽然在实际的课程教学中受学时、设备、人才等很多因素的制约，这方面一些复杂的内容不能很好地展开，但是教学的趋势应该与企业需求的趋势相一致.企业需要学生掌握这部分内容，那就应该发挥学校的能动性作用，使学生掌握这些必要的“高级功能”知识.

(2)教学实训设备不能满足要求

首先，实训室较少，实训设备的数量也不很满足要求.目前，大部分的“可编程控制技术”课程教师都意识到了教学方法的重要性，经过几年的教学改革，大家公认任务式的、“教学做一体化”的方法教学效果较好，因此大部分专业课的教师都愿意将在普通多媒体教室的教学过程逐步改革为任务式的、在实训室开展的“教学做一体化”教学，这就导致学院的PLC实训室即使全天排满课，也不能满足相关课程的使用要求.一些课程不得不继续沿用传统的模式进行教学.

其次，实训设备与“高级功能”部分的教学内容不匹配.如果要学习“高级功能”部分的教学内容，还应该有与之配套的实训设备.由于PLC实训室建设时并没有考虑到这些内容，因此相应的教学实训设备及实训模块短缺，教师要讲授该部分的内容只能通过理论课的形式.为增加学生兴趣，教师只能在教学方法和手段上做文章.

(3)教学缺乏编程算法方面的内容

实际上，除硬件部分的设计外，在工业中应用PLC时的主要工作是对其进行逻辑编程.在编程中，算法是非常重要的，好的算法不仅使系统运行稳定，提高效率，而且可以降低系统整体的建设和维护成本.因此，在实际工作中，对工程师编程能力的评价就是要看其能否灵活运用“数据结构+算法”进行编程.但在教学中，往往侧重于对PLC指令的学习，除了PLC中比较常用的顺序控制的编程方法外，对其他的编程算法基本没有涉及.如何根据设计要求编程，特定情况下处理的程序如何编写，使用什么样的算法等内容在教学中也都没有涉及.而在工业控制中，数据处理、抗干扰功能的实现等都需要相应的算法.例如，在实践应用中，数据处理的过程是不可或缺的环节，也是应用算法最普遍但难度相对较低之处.因为采集到的很多数据并不能直接使用，必须对其进行一定的处理，如对数据进行排序、查表、求方差、傅里叶变换、求最大(小)值等.学生明白数学原理并不代表能够将其转换为用PLC语言编写的程序，并使PLC计算出正确的结果.

实际上，能够应用一定的算法编写出优秀的程序需要扎实的基本功和编程经验.如果希望学生能够在专业上立足，教学中就必须融入编程算法的内容，培养学生使用算法的意识，使学生在潜移默化中理解算法的重要性，并逐步学会使用一些基本的算法.

要培养学生的编程能力，需要通过教授编程方法和某些常用关键点算法来实现.编程方法可通过一定数量的练习逐步使学生理解并掌握.对于关键点的算法，可要求学生先记住在哪里用，如何用，并加以适当练习，在以后的实践中慢慢理解.

2　“可编程控制技术”课程教学改进意见

(1)合理分配各部分内容的学时

目前，在“可编程控制技术”课程总学时不可能继续增加的情况下，必须合理分配各部分内容的学时，增加工业实践中应用广泛的“高级功能”部分内容的教学学时.因为基本的逻辑控制指令、定时器等内容既使自学也不会花费太长的时间，因此，可适当压缩该部分内容的学时.当然，压缩学时并不意味着对基础内容的放松，针对目前学生的情况，可采用仿真、微视频等多种教学手段，使学生充分利用课余时间进行学习，以加快学习进度，保证教学效果.

(2)增加仿真学习手段，充分利用自动化生产线综合实训室

“可编程控制技术”是一门实践要求较高的课程.在目前场地、设备等实训资源短缺的情况下，必须考虑合理地使用学院的各种资源.针对课程实训室及实训设备使用紧张的问题，可采取以退为进的方法，增加仿真的教学环节，将PLC仿真融于日常的教学中.目前，“可编程控制技术”课程教学地点设在机电一体化实训基地的“智能控制综合实训室”，可充分利用该实训室的计算机资源进行仿真教学.如，可将PLC比较指令的教学过程分三个阶段进行，见图1.

图1　PLC指令教学过程的三个阶段

第一阶段要求学生跟随教师编写一个简单的延时启动多台电机的程序，并进行仿真.在这个阶段，教师要采用灵活的策略讲解在程序中出现的数据比较指令，并给出这些指令的格式；同时要求学生修改程序中的参数，并观察得到的不同结果.第二阶段进行指令的进一步学习，要求学生以小组的形式讨论如何实现自动的交通灯程序，教师要引导学生学习数据比较指令编程的思想；学生可以进行仿真实验，也可以在生产线实训设备上实践.第三阶段进行知识巩固，要求学生在PLC实训室的交通灯模块中，实现不同时间间隔的仿真交通灯任务.整个过程中教师要对学生指导、点拨、讲解.学生在合作探究中掌握PLC的比较编程指令.使用仿真的方法可加快学生对基本指令的学习速度，可用富余的学时进行“高级功能”知识的教学.

学院机电一体化实训基地自动化生产线综合实训室紧邻“智能控制综合实训室”，且有使用的时间，是一个可以充分利用的教学资源.这就可以让学生利用自动化生产线实训设备上的PLC进行相应知识点的练习.例如，可以将自动化生产线上最简单的供料站向学生开放，在教学的第一阶段或第二阶段，让学生编写简单的程序，验证所学指令的功能.最重要的是要在自动化生产线上进行PLC实训室所不具备的高速脉冲输出、高速信号输入等“高级功能”的学习.自动化生产线设备共有8套，可使教学分组与其一致，以小组的方式进行练习.

(3)进一步提高教师的实践素质

大部分教师在PLC的一些算法、编程思想乃至部分复杂功能的运用等方面并没有太多的实践经验，往往局限于课本上既有的知识.对于学生未来可能要面临的技术问题，如果教师一无所知，则无法给学生正确的指导.教师可以通过实践，掌握工业控制中PLC应用的资料，为课堂教学提供方便.教师进行一线的实践锻炼并增加实践经验是非常必要的.教师可以通过网络及时获取PLC的相关信息，不断提高自身的业务素质，拓宽知识面，使课堂内容更加丰富多彩，激发学生对PLC控制系统的学习兴趣.教师通过实践更能意识到探究性教学方法的重要性，应自觉地践行以学生为主体、以教师为主导的教育教学改革理念，注重“主导—主体相结合”[2]，培养学生的创造性思维能力,不片面强调“以教师为中心”或“以学生为中心”，而是既要充分发挥教师的主导作用，又突出学生在学习过程中的主体地位.

学生通过课堂上教师教学案例的引导，能从学习教材内容转到教师提供的相关参考资料上，通过研究相关资料能更好地理解教材内容，逐渐养成自觉查找、分析、整理和理解资料的意识，不断增强分析和解决实际问题的能力，提高专业综合素质.

(4)使学生掌握切实有效的学习方法

当前，学生由于没有养成良好的学习习惯，学习PLC一段时间后，仍然只停留在PLC的书本知识上，对大多数的PLC指令一知半解，或根本不知道PLC指令的实际应用.这就需要教师对学生不断地进行任务练习，通过最基本的方法让学生掌握相关知识.同时要求学生在网上寻找关于PLC的慕课、视频等内容，进行网上学习.经过长时间的锻炼，相信学生会逐步养成良好的学习习惯，掌握有效的学习方法.

[1]崔秀勇.开放式教学体系的研究与实践[J].科技资讯,2011(4):188.

[2]邓建平,陆春妹,古玉年.PLC教学过程中的若干问题分析[J].科技信息,2007(19):32.

责任编辑：金欣

A strategic study of the teaching of the course of PLC

MA Bao-qiu

(Department of Mechanics and Electrics,Shijiazhuang Vocational Technical Institute,Shijiazhuang,Hebei 050081,China)

The study is aimed at countermeasures to such problems as the teaching focus failing to match industrial practices,unsatisfactory facilities,and insufficient contents of the programming algorithm that exist in course of PLC.So,a full use should be made of the workshops available in the mechanical and electrical base,and reasonable distribution of teaching hours in ratio to teaching practice.

open teaching; PLC; training base

2016-05-30

2015-2016年度石家庄职业技术学院教学改革研究项目

马宝秋(1973-)，男，河北石家庄人，石家庄职业技术学院讲师.

1009-4873(2016)04-0056-03

G718.5

A