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淺談PLC課程教學(xué)中自主學(xué)習的應用
摘要:可編程序控制器(Programmable Controller)簡(jiǎn)稱(chēng)PLC或PC,是專(zhuān)為工業(yè)環(huán)境下應用而設計,具有邏輯控制,定時(shí)控制,計數控制,步進(jìn)控制,數據處理等功能,而且編程簡(jiǎn)單,可靠性高,通用性好。在可編程序控制器課程中開(kāi)展自主學(xué)習,鼓勵學(xué)生積極參與,樂(lè )于探究,勤于動(dòng)手,可以培養學(xué)生搜集信息和處理信息的能力,提高學(xué)生獨立分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。
關(guān)鍵詞:PLC教學(xué) 自主學(xué)習
可編程序控制器是電氣自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)的核心專(zhuān)業(yè)課程,該課程是一門(mén)實(shí)踐性與應用性較強的課程,目的是培養學(xué)生進(jìn)行程序設計的基本技能。課程內容主要涉及PLC的基本組成原理,基本指令以及程序設計的基本方法。在教學(xué)中采用自主學(xué)習方式,使學(xué)生在學(xué)習中把自己置于主人的地位,學(xué)習是學(xué)生自己的事,經(jīng)過(guò)學(xué)生個(gè)人親身探索和發(fā)現的過(guò)程,把知識變成學(xué)生的真知。在民主開(kāi)放的課堂中改主動(dòng)為被動(dòng),改要我學(xué)為我要學(xué),并在學(xué)習中主動(dòng)的去發(fā)現問(wèn)題,積極學(xué)習,探求解決問(wèn)題的方法,并在學(xué)習中不斷體驗和完善。自主開(kāi)放的課堂還能使學(xué)生保持愉悅的心情,這有利于培養學(xué)生的學(xué)習興趣和提高實(shí)踐能力。
自主學(xué)習方式可以定義為:是一種學(xué)習者在總體教學(xué)目標的宏觀(guān)調控下,在教師的指導下,根據自身條件和需要自由地選擇學(xué)習目標,學(xué)習內容,學(xué)習方法并通過(guò)自我調控的學(xué)習活動(dòng)完成具體學(xué)習目標的學(xué)習方式。自主學(xué)習的特點(diǎn)(1)學(xué)生自主學(xué)習具有主觀(guān)能動(dòng)性.要使學(xué)生學(xué)習具有主觀(guān)能動(dòng)性,必須激發(fā)學(xué)生的學(xué)習興趣,興趣是誘發(fā)學(xué)生學(xué)習動(dòng)機和學(xué)習注意力的重要因素,為此,在PLC課程教學(xué)中教師要創(chuàng )設情境導入,多媒體導入等能激發(fā)學(xué)生學(xué)習興趣的導入方式.才能使學(xué)生產(chǎn)生強烈的求知欲,使學(xué)生處于"欲罷不能,躍躍欲試”的積極求知狀態(tài).例如在”簡(jiǎn)易機械手控制”課堂教學(xué)中,以觀(guān)看巧克力自動(dòng)化生產(chǎn)過(guò)程作為情境導入,重點(diǎn)觀(guān)看機械手動(dòng)作,把學(xué)生的思維引入與問(wèn)題有關(guān)的過(guò)程,在這個(gè)過(guò)程中有迷惑,有不解,也有探索和發(fā)現,“情景—探究—思考—發(fā)現—解決問(wèn)題”這樣一個(gè)模式,創(chuàng )設問(wèn)題情景,使學(xué)生形成懸念,而使用舊知識又解決不了這個(gè)問(wèn)題,這樣就激發(fā)了學(xué)生的求知欲,引發(fā)學(xué)生積極參與到教學(xué)過(guò)程中來(lái),通過(guò)學(xué)生自己動(dòng)手,動(dòng)腦,查資料,自己獲得新知識,自己解決問(wèn)題。當然教師做適當的啟發(fā)與引導也是必不可少的。使學(xué)生自由的選擇學(xué)習目標,可以編自動(dòng)或自動(dòng)/手動(dòng),自由選擇編程方法.這也需要教師具有淵博的理論知識和豐富的實(shí)踐經(jīng)驗,適時(shí)的給學(xué)生指點(diǎn)迷津,使學(xué)生成功的邁出每一小步,體驗成功的喜悅,會(huì )使學(xué)生產(chǎn)生更濃厚的學(xué)習興趣.(2)學(xué)生自主學(xué)習具有獨立性,自主學(xué)習的實(shí)質(zhì)就是獨立學(xué)習,獨立性是自主學(xué)習的靈魂,要求學(xué)生不依賴(lài)任何人,自主獨立的完成具體學(xué)習目標.(3)學(xué)生自主學(xué)習具有異步性,尊重學(xué)生的個(gè)體差異,學(xué)生根據自身需要,選擇相關(guān)學(xué)習內容, 并對學(xué)習結果作出自我評估.讓每一個(gè)學(xué)生都體驗到某一方面的成功,不斷的使學(xué)生感到"我在努力,我在進(jìn)步”由此增強學(xué)習的自信心.
自主學(xué)習的開(kāi)展(1)學(xué)生要具有一定的相關(guān)知識,教師在進(jìn)行自主學(xué)習活動(dòng)之前,首先要了解學(xué)生已有的知識儲備和學(xué)習基礎,對于職中生來(lái)說(shuō),如果有必要,要提前進(jìn)行相關(guān)知識點(diǎn)的梳理,防止學(xué)生有興趣而沒(méi)有信心,或是有興趣而沒(méi)有實(shí)現目標的方法.例如簡(jiǎn)易機械手編程中要求的知識儲備.定時(shí)器和計數器的應用,控制過(guò)程的分析,功能表圖的畫(huà)法,功能表圖轉化為梯形圖的方法,S/R指令的應用,步進(jìn)指令的應用,SFTL指令的應用,輸入/輸出點(diǎn)數的分配等相關(guān)知識.其次,學(xué)生還要理解讓他自主學(xué)習的內容.(2)目標設置要難易得當,要能被學(xué)生掌握,教師確定的目標是經(jīng)過(guò)學(xué)生努力可以達到的目標,是”讓學(xué)生跳起來(lái)能夠摘到的蘋(píng)果”,不能設置太難,不然會(huì )使學(xué)生百思不得其解,繼而產(chǎn)生望而生畏的情緒,會(huì )打擊學(xué)生學(xué)習的積極性,失去學(xué)習信心.對于難度較大的目標,教師可以進(jìn)行難度分解,每一個(gè)分解后的目標不能太簡(jiǎn)單,太容易,學(xué)生不經(jīng)過(guò)思考就能答上來(lái),會(huì )使學(xué)生思維產(chǎn)生惰性,失去創(chuàng )造力.例如“交通信號燈控制”,要求學(xué)生用PLC模擬實(shí)現?刂埔:信號燈受一個(gè)啟動(dòng)開(kāi)關(guān)控制,當啟動(dòng)開(kāi)關(guān)接通時(shí),信號燈系統開(kāi)始工作,當啟動(dòng)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí),所有信號燈都熄滅.1)南北紅燈亮并維持25秒,南北紅燈亮的同時(shí),東西綠燈也亮,并維持 20秒.到20秒時(shí),東西綠燈閃亮,閃亮3秒后熄滅, 東西綠燈熄滅時(shí),東西黃燈亮.并維持2秒,到2秒時(shí),東西黃燈熄滅,東西紅燈亮.與此同時(shí), 南北紅燈熄滅,南北綠燈亮,2)東西紅燈亮維持30秒.南北綠燈亮維持25秒,然后閃亮3秒再熄滅.同時(shí)南北黃燈亮,維持2秒后熄滅,這時(shí)南北紅燈亮,東西綠燈亮.3)周而復始。學(xué)生對本課程目標較感興趣,但又覺(jué)得有一定的難度。因此,這樣的課題,教師應預先分析好難點(diǎn)所在,在讓學(xué)生著(zhù)手完成系統設計之前做好引導工作。編程時(shí),引導學(xué)生可以將課題一句一句進(jìn)行分解畫(huà)出功能表圖,燈的閃亮和閃亮次數可以用計數器來(lái)實(shí)現,再編寫(xiě)梯形圖。如果使用經(jīng)驗設計法,燈的閃亮可以用兩個(gè)定時(shí)器產(chǎn)生的時(shí)鐘脈沖來(lái)實(shí)現.或使用M8013時(shí)鐘脈沖實(shí)現。經(jīng)過(guò)如此的引導,難點(diǎn)被一一分解,本課題的設計思路已經(jīng)很清晰地出現在學(xué)生們的腦海中,利用邏輯時(shí)序控制編程方法或使用經(jīng)驗設計法,系統的設計也就迎刃而解了。只要教師引導得當,把難度分解適當,學(xué)生學(xué)習、運用知識就會(huì )得心應手。自然會(huì )獨立成功的完成了自學(xué)的目標,這種強烈的成就感和滿(mǎn)足感是體現自己能力和價(jià)值的情感滿(mǎn)足,會(huì )使學(xué)生加倍努力的學(xué)習,一旦形成這種良性循環(huán),就促使學(xué)生對學(xué)習內容產(chǎn)生強烈的直接興趣和動(dòng)機,形成學(xué)習的內動(dòng)力.(3)學(xué)生應掌握解決問(wèn)題的方法,自主學(xué)習主要是學(xué)生自己學(xué)習,這就要求教師在教學(xué)中要注重引導學(xué)生掌握科學(xué)合理有效的方法."授之以漁”比”授之以魚(yú)”更重要.在實(shí)施教學(xué)過(guò)程中,教師一般不直接給出實(shí)例中的PLC程序,而是引導學(xué)生自己完成該程序的編寫(xiě)、上機驗證,最后才給出參考程序供學(xué)生作對比、修正。整個(gè)教學(xué)過(guò)程充分發(fā)揮了學(xué)生學(xué)習的主體作用,教師在這個(gè)過(guò)程中起到了引導作用。在PLC在邏輯控制系統中程序設計方法主要有經(jīng)驗設計法,邏輯設計法,和繼電器控制電路移植法。 經(jīng)驗設計法沒(méi)有規律可遵循,具有很大的試探性和隨意性, 繼電器控制電路移植法主要用于電器控制電路改造時(shí)的編程。應用最廣泛的是邏輯控制法中的功能表圖設計法,根據功能表圖來(lái)設計PLC梯形圖的編程方式有四種1)使用通用邏輯指令的編程方式,要注意不允許出現雙線(xiàn)圈的現象。2)使用置位/復位指令的編程方式。3)使用移位寄存器的編程方式,用于單序列功能表圖中的各步總是順序的接通和斷開(kāi),并且同時(shí)只能有一步是活動(dòng)步。4)使用步進(jìn)指令的編程方式。例如在彩燈閃爍控制電路中,控制要求:有八只彩燈,呈圓形排列,按下啟動(dòng)按鈕,則按如下規則閃亮,1 2、8 3、7 4、6 5 4、6 3、7 2、
8 1,要求學(xué)生用PLC模擬實(shí)現,大多數學(xué)生用不同的編程方法實(shí)現了模擬控制,有幾個(gè)學(xué)生使用SFTL指令完成,需要十個(gè)中間輔助繼電器如M110—M120,依次對M110—M120進(jìn)行置位,利用M110—M120的線(xiàn)圈的得電與失電實(shí)現彩燈控制。但有個(gè)別學(xué)生依次對M110—M120全部進(jìn)行置位,利用中間輔助繼電器M110—M120的動(dòng)合和動(dòng)斷觸點(diǎn)控制其它線(xiàn)圈的得電與失電,實(shí)現彩燈控制,但是不能實(shí)現循環(huán),對此要啟發(fā)引導學(xué)生分析出原因,并解決問(wèn)題。
1) 為什么不能實(shí)現循環(huán)。
2) 中間輔助繼電器的動(dòng)合和動(dòng)斷觸點(diǎn)為什么不能復位。
3) 哪個(gè)指令可以使中間輔助繼電器的線(xiàn)圈復位。
4) RST指令可以嗎,ZRST指可以嗎,哪個(gè)指令更好,為什么?
還要讓學(xué)生比較在使用SFTL指令時(shí),依次對M110—M120進(jìn)行置位和依次對M110—M120全部進(jìn)行置位,利用中間輔助繼電器M110—M120的動(dòng)合和動(dòng)斷觸點(diǎn)控制其它線(xiàn)圈的得電與失電,實(shí)現彩燈控制哪一種思路更清晰,程序更簡(jiǎn)單,由此來(lái)培養學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。“獨學(xué)而無(wú)友,孤陋而寡聞”自主學(xué)習,也需要交流,最后讓利用其它三種編程方式的同學(xué)介紹編程思路,共同探討和交流,課堂氣氛更加熱烈,學(xué)生學(xué)習積極性更濃,而且學(xué)生經(jīng)過(guò)自主學(xué)習后獲得了對知識的系統性認識。
總之,在PLC課堂教學(xué)中開(kāi)展自主學(xué)習方式,讓學(xué)生獨立完成學(xué)習目標,使學(xué)生體驗到成功的喜悅,體驗到學(xué)習更是他的責任和義務(wù),要愛(ài)學(xué)習,更要會(huì )學(xué)習,以致于能適應終身學(xué)習的要求,掌握更多的知識與技能,才會(huì )有更多的智慧,“知而獲智,智達高遠”。
參考文獻:[1] 吳效鋒 新課程怎樣教——教學(xué)藝術(shù)與實(shí)踐 沈陽(yáng)出版社
[2] 黃凈 電器與PLC控制技術(shù) 機械工業(yè)出版社
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