项目教学法在PLC教学中的应用
中图分类号：G712文献标识码：A文章编号：1005-1422（2016）06-0062-02
一、前言
可编程序控制器（英文全称Programmable Logic Controller）简称PLC，是现代工业控制及生产过程中的主要部件，是实现工厂自动化（FA Factory Automation）流水线的支柱之一。它是自动控制技术与计算机及电气控制三者有机结合的产品，即工业专用计算机。它既有计算机控制系统的可编程特点（控制功能由软件实现），又具有继电器控制系统的优良的抗电噪能力（适应工业控制的各种恶劣的工作环境）。可编程序控制器还具有很强的联网能力和很高的可靠性，不仅可以单机使用，而且可以与计算机结合组成集散式控制系统。
传统的PLC教学采用教师讲解为主、学生听课为辅的教学方法，学生被动地接受课堂知识，不利于提高动手能力，限制了学生的创造性思维，不利于提高学习主动性。教学过程是课堂教学和实验教学相结合，而且课堂教学占用大量课时，实验仅占三分之一课时。为了提高学生分析问题和解决问题的能力，PLC教学应采用项目教学法并在一体化教室里进行。
二、项目教学法在PLC教学中的具体实施过程
1.项目教学法概述
项目教学法是通过实施一个完整的项目而进行的教学活动，其目的是在课堂教学中把理论教学与实践教学有机地结合起来，充分发掘学生的创造潜能，提高学生解决实际问题的综合能力。项目教学主要由内容、活动、情境和结果四大要素构成。项目教学与传统教学相比较有自己的显著特征，具体表现为：教学内容以工作任务为依托；教学活动以学生为主体；学习成果以多样化为特征。在项目教学中，每个学生会给出不同的解决任务的方案与策略，因此，学习成果不是唯一的，而是多样化的。项目教学法具有实践性、明确性、自主性、发展性、综合性、开放性等特点。项目教学的流程如图1所示。
项目设计与确立项目教学法成败的关键是能否设计一项合适的教学任务。因此，在选择和设计项目时要充分考虑以下几个方面的问题：①项目活动能否很好地应用学生已有的知识。②项目活动能否引导并帮助学生完成新知识的自主学习。③所选择的项目内容在现阶段教学中能否较好地起到承上启下的作用，充分体现综合性和应用性。④项目活动能否让学生感兴趣并激发学习新知识的兴趣。⑤所选的项目活动在进行过程中能否有效地促进学生之间的沟通与合作。⑥能否让学生将所学的知识与现实生活联系起来。
2.项目教学法的应用
笔者现以PLC教学为例，谈谈项目教学法的应用。
在进行“PLC项目教学”时，考虑到学生对喷泉非常熟悉，笔者将“单头喷泉的PLC控制”列为喷泉系列第1个教学任务。具体的控制要求如图2所示：
要求学生写出 I/O分配表、画出I/O接线图、编制出控制程序并作注释，上机完成模拟操作。
制定实施计划、确定教学项目之后，针对学生情况进行分组。一个组以三名学生为宜，将基础好、动手能力强的学生与基础相对较差的学生组合在一起。这样，既能保证项目活动按时完成，又有利于学生互相交流，有助于专业较差的学生快速提高。分组后，学生以小组为单位制定项目活动的实施计划，包括任务分配以及各项内容需要的时间等。在此次项目教学过程中，进行小组人员分工是一个比较好的做法。以往形式上的分组，教师布置的项目活动其实只是使小组中学习较好的学生得到锻炼，基础较差的学生得不到锻炼。而分工后每个学生都有压力，基础较差的学生即使被分配了一些不太难的任务，他们也要自主学习、动脑思考。
学生在此阶段进行自主学习，需要小组完成“写出I/O分配表、设计I/O接线图和编制程序”等几项内容。学生按分工各自进行相应内容的学习和准备。在此过程中，教师要注意观察，鼓励每个学生都积极动脑思考和发言，可以讨论，但不能抄袭。此时，小组中基础较差的学生在完成任务上有一定的困难，笔者就鼓励他们多请教同组中学习好的学生，同学间相互帮助共同完成项目活动。这样，对基础较差的学生来说，是一个很好的树立学习信心的过程，对学习好的学生也是一种促进。
项目实施阶段，要求各小组将编写好的程序由小组每个成员各输入一遍，调试正确后进行接线。然后，小组间互相检查，确认无误后进行加电测试。在巡视、检查过程中，笔者发现学生输入地址分配基本统一，输出地址分配出错比较多。于是及时加以引导，帮助学生理清思路，并在调整程序过程中与学生讨论定时器的使用等，指导他们应用所学知识，发挥主观能动性，正确地编程。之后，笔者又要求学生按照设计要求验证设计是否正确，并指导他们在实验板上接线。接线完毕每组进行检查。在这个过程中，笔者发现有的学生对工作台不熟悉，不知道如何连接输入输出。于是笔者让学生结合理论解决接线问题，加深对理论知识的理解。接线问题基本解决后，让各小组进行通电试验，有的小组一次性成功，有的小组没有按要求实现程序控制，电路没有反应。此时，要求没有成功的小组分析问题出现的原因，小组内进行讨论，检查连线，修改程序。通过努力，他们基本上独立完成了本次项目活动。看着实验板上的喷泉信号灯按照控制要求有序地闪亮着，学生们高兴地笑了。
评估、总结在项目实施过程中具有重要的作用。学生根据实际问题设计出程序，有的用基本指令，有的用步进指令等。设计方法有梯形图经验设计法、顺序控制设计法以及顺序功能图等。笔者适时加以提示，让学生展开讨论、互相帮助来修改自己的设计。最后评价时，笔者充分肯定了学生的成绩，并简要介绍了PLC编程的设计思路、正确的设计方法、连接电路时应注意的事项及PLC的广泛应用等知识，让学生经过自主学习后获得对知识的系统性认识。
“单头喷泉PLC控制”项目实施完成之后，笔者又设计了“双头喷泉控制PLC”，此后，又设计了“三头喷泉PLC控制”。如图3和图4所示。
喷泉系列PLC控制项目的特点是，单头喷泉比较简单，双头喷泉比单头喷泉复杂一点，三头喷泉比双头喷泉又更进一步接近实际。通过这些项目的教学，学生分析问题和解决问题的能力得到提升。
三、运用项目教学法的反思
诚然，应用项目教学法进行专业课教学的效果十分明显，但在实施过程中也遇到了不少的问题：①要求教师不仅要有较高的理论知识水平，还有较强的实践动手能力。②职校学生素质不一，学习能力差，给自主学习、完成项目任务带来一定的困难。因此，在实施项目教学前，需要在前面几节课提前进行准备或铺垫，在项目教学实施时，也应予以课时的保证，必要时延长授课时间，以保证项目活动的完成，否则将使学生对项目教学失去兴趣，更难以达到有效提高学生实践能力的目的。③项目教学的核心是通过实践最终完成一项任务，因此对实验实训设备提出了较高的要求。学校不但应在硬件建设方面予以重视，还应在硬件维护保养方面加强管理，努力为师生创造一个良好的实践环境。
