基于行动导向的“PLC应用技术”课程教学改革实践

摘要：从基于行动导向的任务驱动式教学理念出发，介绍了“PLC应用技术”课程项目化教学内容的构建，并从“资讯、计划、决策、实施、检查、评估”六个步骤阐述了“交通信号灯的PLC控制”项目的具体实施过程，对其他课程的教学改革具有一定的指导意义。

关键词：行动导向；PLC应用技术；任务驱动教学

作者简介：黄秋姬（1963-），女，湖南攸县人，湖南化工职业技术学院，高级讲师；汤光华（1957-），男，湖南益阳人，湖南化工职业技术学院，教授。（湖南 株洲 412004）

基金项目：本文系湖南省“十二五”规划课题（课题编号：XJK012CZJ0048）的研究成果之一。

中图分类号：G712 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）07-0092-02

“PLC应用技术”是电气自动化技术专业一门非常重要的专业课程，是学生在具备了必要的电工电子技术、电气控制技术和计算机基础等知识后必修的专业核心课程之一。它强调理论与实际相结合，特别注重实际应用，在电气自动化技术专业人才培养中具有非常重要的作用。如何使学生学好PLC技术、用好PLC技术，是摆在教师面前的首要任务。自从2008年该课程立项为精品课程以来，课程组全体教师加大了该课程教学的改革力度，积极采用行动导向的任务驱动式教学模式，将MCGS（通用监控系统）组态软件适时溶入教学当中，使教学更为生动、直观、形象，更容易被学生理解和接受。实践证明，这种教学方法效果不错。

一、“PLC应用技术”课程教学项目的确定

课程项目的确定通常从工作岗位需求出发，对工作任务进行综合分析和遴选得来。课程结构的形成，坚持以职业能力形成规律为根本，以工作任务为核心，对遴选的项目进行适当地组合和顺序编排，形成“项目+任务”的课程结构。在课程内容取舍上，运用逆向倒推的手法，先分析岗位要求，还原职业能力，再设计教学内容，使课程内容的选择紧密联系职业岗位和生产实践，能够在生产、服务、管理一线直接应用和派上用场，从而确保其课程内容的职业性、针对性、实用性和先进性。根据人才培养的基本要求和“PLC应用技术”课程特点，将“PLC应用技术”课程内容分为十三个项目，采用行动导向的任务驱动式教学模式进行教学，教学中坚持突出教师主导、学生主体地位，充分调动学生的学习积极性，达到提高学生专业技能之目的。“PLC应用技术”课程具体教学项目（内容）如表1所示。

二、“PLC应用技术”课程教学项目的实施

行动导向的任务驱动式教学模式体现“以学为本，因学施教”的教学准则，因为“学”在人的活动中占主体地位，而“教”则因人因时而有所不同。“教”对人的成长和发展起着辅助和促进的作用。教学不仅是让学生学到知识，而且要让学生学会学习，学会做事，学会生存，学会与他人交往。行动导向的任务驱动式教学模式遵循“资讯、计划、决策、实施、检查、评估”六步骤和“内容、方式、对象、方法、工具、组织”六要素。它从教学生“学会学习”目标出发，使职业教学从注重“教法”转到注重“学法”上来，将学生的学习与学生发展密切结合起来。采用师生互动型教学形式进行教学，在教学中，教师是活动的引导者和教学的主持人。通常以若干个具体任务为中心，按照前面提到的六个步骤和六个要素组织教学，来完成下达的任务，从而达到提高学生提出问题、分析问题和解决问题的能力。下面以“项目4 ――交通信号灯的PLC控制”的教学为例，阐述行动导向的任务驱动教学模式在具体项目中的实施。

1.明确任务、获取信息――资讯

学习小组在接到“交通信号灯的PLC控制”项目之后，先明确工作任务和工作目标，再通过各种渠道收集有关信息和查阅相关资料，为项目的实施做好前期准备工作。交通信号灯控制模拟板见图1，交通信号灯的PLC控制要求如下：

第一，信号灯受一个启动开关控制，当启动开关接通时，信号灯系统开始工作，且先南北红灯亮，东西绿灯亮。当启动开关断开时，所有信号灯都熄灭。第二，南北红灯亮维持25秒，东西绿灯亮维持20秒。到20秒时，东西绿灯闪亮，闪亮3秒后熄灭。在东西绿灯熄灭时，东西黄灯亮，并维持2秒。到2秒时，东西黄灯熄灭，东西红灯亮，同时，南北红灯熄灭，绿灯亮。第三，东西红灯亮维持25秒。南北绿灯亮维持20秒，然后闪亮3秒后熄灭。同时南北黄灯亮，维持2秒后熄灭，这时南北红灯亮，东西绿灯亮，周而复始。

学生在明确任务之后，可上网查阅资料，到图书管借阅图书，到十字交叉路口观察红绿灯的控制实况，为完成学习任务多渠道获取有价值的信息。

2.分析讨论、制定计划――计划

以小组为单位对“交通信号灯的PLC控制”项目进行分析和讨论，并制定合理的工作计划，设想出工作行动的内容、程序、阶段划分和所需条件等。行动内容主要包括：用哪种类型的PLC实现？如何实现（在实训台上实现？用实物连接实现？用组态软件实现）PLC控制？有哪些工作任务？分几个阶段进行？完成工作任务需要哪些条件和设备？要求计划全面、科学和具有可操作性。

3.比较择优、做出决定――决策

学习小组对提出的所有方案进行比较，从多种可能性中选择最佳完成任务的方案，最后以小组（集体）的形式作出决策。

4.分工合作、实施计划――实施

学习小组开始完成“交通信号灯的PLC控制”项目，教师适时掌握各小组完成任务情况，充分发挥教师主导、学生主体作用。学习活动内容、步骤及要求如下：

（1）列出输入/输出I/O分配表。由图1可知，甲车模拟东西向车辆行驶状况；乙车模拟南北向车辆行驶状况。东西南北四组红绿黄三色发光二极管模拟十字路口的交通灯，根据控制要求列出输入/输出接线表。根据已确定的I/O设备，统计所需要的输入信号和输出信号的点数，选择合适的PLC类型。

（2）画出PLC接线图。PLC接线图是进行实物（系统）连接的基础，它主要指PLC的外部连接线路图。在这个环节上，注意引导学生如何实现交通信号灯的PLC控制，以及为了实现这个控制要求会用到哪些关键电气元件，同时做好实物（系统）连接的相关准备工作。

（3）画出顺序功能图。顺序功能图又叫作状态转移图，它是描述控制系统的控制过程、功能和特性的一种图形，同时也是设计PLC顺序控制程序的一种有力工具。利用顺序功能图的方法来编写顺序控制程序已经成为当前PLC顺序控制梯形图设计的主要方法。所以在设计程序之前，先画出顺序功能图是确保程序设计成功的关键。

（4）编写梯形图程序。梯形图程序设计是可编程控制器应用中最关键的一步，PLC梯形图程序设计常用方法有：经验设计法、顺序控制设计法和逻辑代数设计法等。在满足设计要求的情况下，程序越简单越好。本梯形图程序设计可根据前面画出的顺序功能图进行编写。

（5）运行和调试程序。梯形图程序编写完成以后，即可对程序进行调试和运行。这个调试和运行的过程实际上是不断修改和完善梯形图的过程，这个过程有时需要多次反复地进行才能达到控制要求。实践证明，通过增加中间编程元件和辅助触点，可以得到一个满意的结果。

5.针对项目、检查控制――检查

小组成员针对“交通信号灯的PLC控制”系统进行自查、互查、纠错、改进和调试，在调试正常之后，利用MCGS组态软件进行仿真和监控，交通信号灯的PLC控制仿真和监控参考画面如图2所示。MCGS组态软件具有功能强大、操作简单、易学易用等特点，普通工程技术人员经过短时间的培训就能迅速掌握多数工程项目的设计和运行操作。同时使用MCGS组态软件能够避开复杂的计算机软、硬件问题，集中精力去解决工程问题本身，根据工程作业的需要和特点，组态配置出高性能、高可靠性和高度专业化的工业控制监控系统。学生通过这种训练，毕业后很快就能适应PLC的应用、维护和程序设计等工作。

6.成果报告、评价反馈――评估

活动小组成员从多方面对工作和学习的过程以及成果进行评价，在肯定成绩的基础上，找出存在的不足和所造成不足的原因，并做出相应的修正。通常评价有自评、互评和他评等方式，一般先进行自评，在自评的基础上，采取小组之间相互评价和指导教师点评相结合的方式，最后得出总体评价结果。

三、“PLC应用技术”课程教学改革的效果

课程组全体教师通过三年多的教学实践，深深地感到行动导向的任务驱动式教学模式对于培养学生专业技能和综合素质十分有效，教学效果非常明显，学生的学习积极性大大提高，成绩优良率达到了90%以上。培养的学生参加湖南省电气控制技术技能竞赛，取得了第一名和第二名的好成绩，其中有两名学生还获得了可编程控制器系统设计师技师称号。总之，行动导向的任务驱动式教学模式在“PLC应用技术”课程教学中的应用，有利于电气自动化技术专业人才培养目标的实现，有利于学生全面职业行为能力的提升，有利于高职教育改革向纵深发展。在此基础上继续加强教学的组织与管理，进一步改善学院的教学设备和学习环境，如仿真实训场所、职教新干线PLC教学空间建设等，以满足行动导向教学的需要。

参考文献：

[1]赵志群.关于行动导向的教学[J].职教论坛，2008，（1）.

[2]吴会琴.基于项目化教学的PLC课程考核评价探索[J].职业教育研究，2009，（10）.

[3]汤光华，等.对高职精品课程建设的探索[J].职教论坛，2010，（3）.