浅谈《可编程控制器》课程的体验式课堂教学模式

摘 要：《可编程控制器》课程是一门理论性和实践性都很强的课程，而传统教学采用对逐个指令进行讲解为主，先讲基本指令，再讲功能指令。教学内容比较抽象，学生难以理解，教师虽然用心讲授，但效果并不理想。为提高教学质量和实效，我校将体验式教学法引入《可编程控制器》教学过程中，实施在课堂教学中设置情境，让学生在教学情境中体验可编程控制器的应用，在应用中学习相关指令和知识，从而大大提高学生学习主动性，以及独立思考、独立操作、技术创新等方面的能力。以《可编程控制器》教学案例为例，论述课堂教学中如何实施体验式教学，从而实现课堂的高效性。

关键词：情境；体验；任务；探索；自主；认知

一、引言

可编程控制器简称PLC，是在硬接线逻辑控制技术和计算机技术的基础上发展起来的，它将传统的继电器―接触器控制技术与计算机技术、通信技术融为一体，具有功能性强大、环境适应性好、编程简单、使用方便等优点。因此，在工业控制、机电一体化、改造传统产业等方面得到广泛的应用。为适应当前社会生产技术需求，许多职业类学校机电、数控等专业都开设了本课程。但由于本课程的理论性和实践性都很强，传统的教材和教法都从PLC结构、组成、原理开始介绍，再讲授系统配置，接下来讲述指令系统，最后以少数个案的分析结束。通过这种逐章讲解的方法让学生学习如此抽象的课程，其效果可想而知。如何更有效地让学生掌握本课程的理论基础和技能操作，我校在课程改革中推行体验式教学，在教学过程中教师设置一个真实或虚拟的、富有启发性的课堂情境，通过体验情境，将教授内容渗透到具体案例中，引导学生在体验PLC应用的同时，认识和接受教学知识点，化抽象为具体，根据课堂设置的任务，利用实验实训，指导学生所学内容应用到实例中，加强学生二次体验。充分拓展学生学习思路，培养学生学习的自主性，切实获得知识。

二、体验式教学法的概述与含义

体验式教学指在教学过程中为了达到既定的教学目的，从教学需要出发，引入、创造或创设与教学内容相适应的具体场景或氛围，以引起学生的情感体验，帮助学生迅速而正确地理解教学内容，强调学生的主动性，激发学生情感，让学生亲自去感知、领悟知识，并能在实践中加以运用，是促进他们的心理机能全面和谐发展的一种教学方法。体验式教学同样适合于中职学校的《可编程控制器》课程教学。

在《可编程控制器》课程教学上，教师若脱离实际空洞地讲解PLC的指令系统，要让学生掌握全部指令基本不可能。比如：OMRON系列PLC微分指令部分，如果只告诉学生DIFU的功能是当逻辑条件从OFF到ON时，产生一个扫描周期的脉冲。DIFD的功能是当逻辑条件从ON到OFF时，产生一个扫描周期的脉冲，学生只能记住表象的理论，遇到实际应用时仍难以分辨。所以，先让学生体验微分指令在实际案例中的应用，让他们感觉和体会指令的特点和用法。然后让他们总结有几种微分指令，用法有何不同，不同在哪里等。这样，不但让学生有了直观的认识，而且培养了学生学习的主动性，遇到问题就会自主思考。在这种“体验、认识、再体验、再认识”的过程中，通过体验与认识的交互作用，促成学生行为和认知的统一。

三、《可编程控制器》体验式课堂教学模式的实施

通常在《可编程控制器》的教材中都有很多经典的设计案例，在课堂中实施体验式教学时可以以这些案例为基础，创设情境，引导学生的思维。由于接近生产实际应用，容易引起学生的共鸣，再通过加深和拓展，进一步达到教学中的情感和认知培养目标。

1.创设情境，引入案例

运用体验式教学法创设教学情境的方法有：

（1）利用多媒体课件、影音资料、动画模拟真实环境引导学生从心理上参与“虚拟经历”从而获得感性的认识。

（2）直接让学生动手操作，直观感受，从行为上直接参与等。

电机正反转控制线路是实际生产机械运动的典型控制线路，在实际生产中广泛应用。因其电气控制电路一般机电专业学生都已学过，且输入输出元器件较少，同时，其程序都由基本指令组成，最适合作为《可编程控制器》课程的入门教学案例。本文选择机电专业学生都操作过的6140型普通车床主轴电路的PLC设计为情境案例，引入教学内容：

（1）播放普通车床6140、运料小车往返、货运电梯等视频，从学生熟悉的一些认识和经历入手，让学生分析这些控制线路的共同点―――电机正反转控制。

（2）分别展示由接触器―继电器控制和PLC控制的电机正反转线路板，并通电演示。让学生讨论分析PLC控制与接触器―继电器控制的不同之处，并提出问题：PLC替代了接触器―继电器控制的哪一部分。

（3）引出本堂课的教学内容――如何用PLC实现6140车床主轴正反转。

2.案例引领，任务驱动，体验探究

（1）案例分析体验。根据电气原理图，如图1所示，让学生分组讨论，完成6140车床主轴正反转控制要求（表1）。

（2）教师引导设问，学生自主探索。先将PLC的主要设计步骤要求具体化，包括：输入、输出点的分配，PLC外部接线、编程设计、运行调试等环节。具体实施步骤如下：

任务一：根据控制电路要求，让学生完成PLC控制的输入输出地址分配表，如表2所示（以OMRON型CPM1A系列PLC为例）。

根据输入输出地址分配表可知：PLC的I/O点数为3/2，共用到5点，本次任务重点让学生掌握：

①PLC的输入输出寄存器通道和地址的概念

②让学生理解接触器―继电器控制电路中的主控元件、执行元件与PLC输入输出的对应关系。

任务二：学习硬件接线，画出PLC的I/O口接线图（如图2所示）。

学生根据接线图完成PLC外部接线，在该过程中，学生较难理解的是输入、输出元器件与PLC I/O口如何形成回路。为此，讲解时要通过PPT等教学软件展示PLC输入输出的等效电路，再通过学生动手完成接线，体验和理解PLC I/O口的工作原理。

任务三：画出电动机正反转控制梯形图与指令的编写

教师在讲解PLC梯形图时，先通过PPT等教学软件展示学生熟悉的电动机正反转电气原理图，再因势利导，鼓励指导学生将其一步步转化为PLC梯形图（如图3所示）。

3.总结领会，评价反馈，升华体验

引导学生讲述在本堂课的教学情境中的体验，总结本堂课的知识点。

（1）PLC基本应用。

（2）PLC设计的步骤，从设计要求分析到PLC的输入输出地址分配到I/O口接线再到程序设计。

（3）重点掌握了梯形图的绘制方法和基本指令

（4）OMRON系列PLC编程软件的使用。

评价分为两部分，一是通过自评表（如表3所示），量化考核，让学生完成自评，二是教师对本堂课学生的学习状态和效果进行点评，点评时应当在鼓励和表扬学生的基础上提出一些改进的建议。

通过学生的总结，教师可以了解到自己设计的情感和教学目标是否达成，此外，在每一项任务中可以让学生记下自己不理解的问题，在总结时进行反馈，教师可给出时间让学生提问，且由能够理解的学生回答，实在解决不了的问题再由教师指导解决问题的方法，让学生在课后思考、完成，充分给予学生自主思考和探索的空间，激发学生的学习热情。

四、《可编程控制器》体验式教学课堂中知识的拓展

在《可编程控制器》教学中，很多知识点可以在此情境案例的基础设计上拓展延伸，只需要教师把握住拓展的知识量、拓展知识的前后联系。比如定时器、计数器等功能指令，知识拓展只要将情境设置的控制要求提高，增加时间和技术控制等。

借助体验式教学手段，在情境案例中，实现教学目标的达成，教学知识点的渗透，让学生在PLC实际应用的情境中体验，在应用中学习探索，不仅有助于教师教授专业知识，同时也培养了学生自主学习，努力探索的专业精神。这就是体验式教学的精髓，也是专业教学的至高目标。