万方期刊网,快速职称u乐国际娱乐平台发表权威机构

  1. 热门搜索:
您的位置:首页 > 万方期刊网 > u乐国际娱乐平台分类> 技工学校《可编程序控制技术》 授课方法的研究

技工学校《可编程序控制技术》 授课方法的研究

来源:万方期刊网  时间:2017-11-23 09:10:39  点击:

作者:李勇

  摘要:《可编程序控制技术》(PLC)是技工学校维修电工、机械设备装配与自动控制、电气自动化设备安装与维修等专业的必修课,然而在各个学校的实际教学中,教学效果不理想。文中就《可编程序控制技术》这门课程的特点,学生学习这门课程的心理等因素对教学产生的影响进行研究。改进教学方法,在实践教学中突出学生的主体作用,使学生建立学习的信心,提高了分析问题解决问题的能力和语言表达能力,知识掌握牢固,学有所用,效果成绩显著提高。
 
  关键词:编程技术、教学方法、学习兴趣
 
  《可编程序控制技术》是维修电工专业与工业自动控制领域的专业必修课。可编程序控制器是以微处理器为基础,通过计算机编写控制程序,实现对电气设备的控制或监控。在现代控制领域得到广泛的应用。此课程学习效果的优劣直接影响到学生将来的就业。
  学好《可编程序控制技术》这门课程很重要,但在实际教学中,发现很多学生对这门课程缺乏学习兴趣,主要的原因是学生感到枯燥乏味,困难重重,不能很好的掌握这门课的重点知识和操作技能,致使教师授课没有激情,授课方法单一无新意。究其原因主要是教师授课中忽视了教学中应以学生为主体这一基本原则。
  托尔斯泰说过:“成功的教学所需要的不是强制,而是激发学生的兴趣。”然而,传统的教学方法不适合现代学生的学习特点,使学生缺乏学习自觉性,特别是对专业知识的不理解;又因学生基础知识较为薄弱,学生自觉学习的自信心不足,致使学生学习没有兴趣。但是,他们有强烈的求知欲望,如果教师授课中能结合学生的特点开展教学工作,授课时时刻铭记学生是学习的主体,课程设计、授课方法、教学内容、以及环境布置等都围绕这一主体去做,就会提高学生的学习兴趣。那么如何才能上好《可编程序控技术》这门课程呢?我认为应从以下几点进行操作与改进。
  一.巧妙设计课程引入,提高学生对PLC课程的学习兴趣
  在实际教学中大多数教师不重视新课程的引入,有的甚至于没有课程引入,或者是三言两语一带而过,殊不知这样的引入对学生后边的学习会带来多大的不良后果。做不好课程引入首先是学生不知道这门课学习完后干什么,其次是不能调动起学生对这门课程的求知欲,最终造成教学效果不好。
  要想让学生主动接受新的事物或新的知识,并且主动地去探知。首先要做的就是提高学生对事物的兴趣。因此对于一门新课上好课程引入是至关重要的。教师授课初期应将课程引入作为学生对这门课程感兴趣的切入点,让学生了解自己将要学习这门课程的目的及目标,学习完毕后能够胜任哪些工作任务,以及这门课程(领域)的发展前景如何等。通过课程引入把学生的注意力吸引到这门课程中来,然后再逐步过渡到真正课程教学中来。
  古人讲“工欲善其事,必先利其器”这句话也适用于我们的课程引入教学。我是怎样完成《可编程序控制技术》这门课程的引入呢?
  首先,先让学生观看一些视频,选取视频的内容一定要与学生的生活息息相关,由简单到复杂。例如:宾馆饭店的自动旋转门、自动车库门、马路上的交通灯、高层楼的电梯等。通过观看视频先让学生对这门课程有一个感性的认识,这样有助于提高学生的学习兴趣。使学生了解学习这一门课程后要完成什么样的工作任务,以及学会了这门课程对以后的工作带来什么样的帮助。千万不能选取大型的工业控制领域的自动化生产线的视频。例如:大量采用工业机器人的汽车组装生产线、工业灌装生产线等。这些视频内容从场面看起来非常壮观,凸显了现代自动生产的前沿技术。但是,这些控制技术距离学生的现实生活太远,控制过程过于复杂,无形中给学生造成了巨大的心里压力,学生会问学完这门课程我们就能完成这样复杂的设备控制吗?简直是高不可攀,因而降低了学生的学习兴趣。
  其次,将学生在电力拖动中完成的继电控制“双速电动机控制”配电盘拿来。与课前教师准备的PLC控制配电盘进行演示,让学生观察老师的操作及设备的运行情况。学生通过细心的观察得到的结论是:两个配电盘的操作方法和设备动作情况完全相同。在学生得到这一结论后,再让学生观察两个配电盘配线的复杂程度。明显继电控制的配电盘要比PLC控制的配电盘显得复杂的多。通过两个配电盘的比较,让学生了解PLC控制电路的特点之一就是电路变得简单化了,设备日常维修与维护的工作量大大的减少了。
  最后,将学生带到工作现场或实训车间进行参观,并对一些设备进行简单的操作。应注意选取的设备一定能够充分的显示出自动控制领域的特点,要具有代表性。例如自动化生产线上的物料分拣系统的程序运行。通过触摸屏可以显示设备的工作状态,分拣数量,还可以根据需要对物料分拣数量进行设置。同时还可以通过触摸屏上的按钮对设备进行启动、停止和急停等简单的操作。通过工作现场参观,学生会发现,PLC控制系统不但可完成继电控制系统的控制任务,而且还能够完成继电控制系统不能完成的控制任务。
  通过观看视频,继电控制与PLC控制的对比,以及在生产现场的参观等一系列的教学活动,学生会对这门课程有一个充分的了解。学生也就有了明确的学习目标,有了学习动机。学生有了内在动力,学习起来就会积极主动,提高了学习效率。
  二.通过任务驱动教学帮助学生,夯实编程基本功
  PLC的编程语言与其它的计算机编程语言相比,有非常明显的特点。它既不同于一般的汇编语言,也不同于高级语言。而是既要满足程序编写容易,又要满足便于程序调试。它是面向用户的,对使用者不要求具备高深的理论知识、也不需要有多高的技能操作水平。但是要想将其学好就必须将基本知识掌握扎实,再加以多方面的实战训练方可成功。
  教无定法,在教学中不管采用何种教学方法,学生对于知识的掌握都可分为知识的领悟、巩固与应用三个阶段。学生通过教师讲解接受知识,或者通过查阅资料,小组讨论等方法获取知识,这都是学生对知识的领悟阶段。在这个阶段不能认为学生是真正意义上的掌握了知识,还必须要通过巩固阶段的训练,以达到学生对知识的理解。只做到对知识的理解,对学生讲是不可以的。荀子曾经讲过“知之而不行,虽敦必困”。这句话告诉我们,在学习中学会知识很重要,但学会知识并不是最终目的,学会知识是为了应用。学会知识而不会用,再丰富的知识也无用,而且在实践过程中必将遇到重重困难。这种强调知行统一,学以致用的观点,用在我们的学生身上是最重要的。因为学生学习的最终目的是应用。
  基本指令是PLC编程的基础,是学生编写PLC程序的初级阶段。掌握了基本指令也就初步掌握了PLC的编程方法。教学中如果采用传统的教学方式:先将所有的编程指令都讲解完成,然后进行上机训练,这种教学方法是以教师为教学主体,让学生被动的接受知识。学生会感到编程指令学习起来空洞乏味,因而降低了学生的学习积极性。建构主义心理学的基本观点认为“学习者不是被动接受外部信息,而是根据先前的知识背景,有选择地主动建构知识。”另外还讲到:“学习不是由教师向学生传递知识而是学生根据外部信息通过自己的经验背景建构知识。”教学中应改变传统的教学模式,把学生作为教学的主体,充分调动学生的主观能动性,完成知识的获取。但是此时学生掌握的PLC编程知识少之又少,我认为最理想的教学方法就是采用任务驱动教学法。所谓“任务驱动”教学就是以任务为主线、教师为主导、学生为主体在学习的过程中,学生在教师的帮助下,以围绕一个共同的任务活动为中心,在满足求知欲的驱动下,通过对学习资源的积极应用,进行自主探索和互动协作的学习,在完成预定任务的同时,正确引导学生参与一种学习实践活动。任务的设置要围绕一个核心任务由浅入深提出。
  例如“车库卷帘门手动控制程序设计”。
  控制要求:有一个车库卷帘门,由一台三相交流异步电动机拖动其开启和关闭。要求当按下上升按钮,卷帘门上升,到达限定位置后电动机自动停止运行。当按下下降按钮,卷帘门下降,到达限定位置后电动机自动停止运行。在卷帘门运动过程中,按下相反运动按钮时,卷帘门立即反向运动直到限定位置停止。电动机要有热保护和紧急停止功能。卷帘门在上限位时按下上升按钮卷帘门无动作,反之亦然。
  完成这一个控制任务,教师首先应带领学生回顾电机拖动继电控制知识,然后分析本任务控制功能的实现方法。教学中教师根据控制要求由浅入深通过五步完成控制程序的编写。
  1.电动机单方向连续运行控制功能的实现,如图1:(复习)
 
  (图1)
  此程序的结构与前面学习的水泵电机控制程序相同。根据这个程序教师结合继电控制知识,引导学生思考如何实现PLC控制电动机的可逆运行。
  2.电动机正反向旋转控制功能的实现,如图2:(电动机正反向旋转无互锁控制。)
 
  (图2)
  上边的程序虽然可以实现电动机的可逆运行,但是还存在一些问题,应将问题解决后才能进行程序下载。教师带领学生分析程序存在的问题。
  3.电动机正反向旋转控制功能的实现,具有了互锁功能,如图3:(按下反方向运行按钮时,电动机不能及时反转。)
 
  (图3)
  上面的程序虽然解决了可逆运行接触器的互锁问题,但是,在卷帘门处于运行状态时,按下反向运动控制按钮,卷帘门不会改变其运动方向,而是保持原状态,让学生思考是什么原因造成的。
  4.电动机正反向旋转控制功能的实现,如图4:(缺少卷帘门运动上下限位)
 
  (图4)
  上面的程序可以实现基本的控制功能看似完善,但是还存在一个致命的问题,教师再次要求学生查找问题,直到问题解决。
  5.电动机正反向旋转控制功能的实现,如图5:(最终完善的控制程序)
  (图5)
  在教师的引导下,学生一步一步的通过基本指令编写和完善程序,不知不觉中学生学会了PLC编程。这样的教学方法能够让学生感到学习知识和技能并不是难事,而是一件很快乐的事。注意:教学中应将学生编写的每一个程序都要下载到PLC,进行试运行,学生每完成一个任务都能够看到自己的学习成果,学生会有一种成就感,这样提高学生的自信心。与传统的教学方法对比,结果不同。
  基本指令是编写PLC控制程序的基础,需要学生能够非常熟练的运用其编写各种简单的控制程序。要想达到这一目的,只有通过大量的上机训练,才能为后续学习PLC编程打下坚实的基础。在学生熟练掌握基本指令编程方法后,为了提高编程速度,教师授课中可以编写一些典型程序(微小程序段)。就像一个一个小“工具”,让学生来用,尤其是在参加技能比赛时,对提高学生的编程速度会发挥重要作用。
  例如:
  1、利用一个按钮实现对设备的启动停止控制(图6)
 
  (图6)
  2、指示灯1s闪两次,熄灭1s,不断循环控制(图7)
 
  (图7)
  三.激发学生探知欲望,学会步进指令编程
  PLC系统应用中,经常会遇到一些要求按一定顺序动作的设备。控制过程要求前一个动作结束以后才能进行下一个动作,这种控制过程称为步进顺序控制或称步进顺控。步进指令最大的特点就是可以将一个复杂的控制过程转化为逐步(状态)完成。利用STL、RET,配合状态元件就可以实现步进控制。对于需要按一定先后次序动作的受控设备讲,利用步进指令编写控制程序是调理最清晰的方法。程序及设备调试也最简单。然而,由于学生已经习惯了利用基本指令编程,这时再讲解步进指令编程,他们会感觉步进指令编程中,每一个动作都需要状态转移,程序结构非常繁琐,而不愿意接受这种新的编程方法。原因就是学生没有从根本上理解步进指令编程的特点,教师在教学中没有激发起学生的探知欲望。
  为了解决这个问题,我在教学中讲解步进编程方法之前,先让学生编写一个以生产工序为主的控制程序。例如气动机械手搬运系统控制程序的编写。学生拿到任务,很自信的依照任务书编写控制程序。在编写程序过程中会出现这样或那样的问题,最长见的是驱动设备间动作发生冲突相互影响。学生调试程序,解决了一个问题又出现了新的问题,用了很长的时间也不能将程序调试正确。学生表现开始有些急躁,甚至有的同学开始有放弃的想法。这时我会及时的对他们讲,解决这个问题其实很简单,我们只要再学习一个新的编程方法,就可以轻松的解决受控设备动作互相影响的问题。
  这样学生会用一种期待的态度来学习步进指令编程法。此时教师再次将气动机械手搬运系统控制任务拿出来,带领学生分析控制要求,找出其控制(动作)特点,引入单序列步进指令编程方法。通过完成这个任务,学生充分的领悟出步进指令编程的优点,适用范围。因此愿意接受这一新的编程方法。从而再次激发了学生的探知欲望,增加了学生的学习信心。教师再分别通过交通灯、环形传输分拣系统的控制,完成并行序列分支步进指令编程和选择序列步进指令编程的教学工作。
  通过完成三个具有代表性的任务,学生熟练地掌握了步进指令编程方法,可以编写一些较为复杂的自动控制程序,大大的提高了学生的编程水平。
  四.对比讲解,运用功能指令提高编程水平
  PLC的指令系统除了基本指令外,还有一类具有特殊用途的指令——功能指令(又称为应用指令)。这类指令是PLC制造企业随着自动控制技术的不断进步及机电设备的控制需要,逐步加入到小型PLC中的,他们实际就是一个个具有不同功能的子程序。利用这些功能指令可以完成很多基本指令不能完成的控制任务。
  功能指令与基本指令不同,功能指令内容较多,如果要求学生全部掌握难度较大。因此教学中应有重点的选择那些应用较为频繁的功能指令作为重点学习对象,并能够灵活运用。例如:传送指令、比较指令等等。对于那些不常用的指令教学中只进行介绍或自学,要求学生对指令的应用有基本的了解即可。
  在学习功能指令时应尽量与前面的教学内容相衔接,例如在讲解传送指令之前,教师可以复习基本指令讲过的,三相交流异步电动机Y—Δ减压启动控制程序的编写方法,如(图8)。
 
  (图8)
  然后讲解上述功能如何通过功能指令来实现,如(图9),
 
  (图9)
  两种编程方法对比讲解,有助于学生对原有知识的巩固,对新知识的消化吸收。通过对比讲解学生可以分析出同一设备,相同的控制要求可以通过不同的编程方法来实现。通过对比学生还会知道,不同的编程方法,各自的特点是什么,适用于怎样的编程场合等。总之在讲解功能指令时一定不要只进行指令的分析,而是要注重其应用。通过不同实例分析各种功能指令应用的知识。
  五.采用项目教学法,完成编程指令的巩固运用
  通过前面几个环节的学习,学生基本掌握了PLC编程方法,具有了一定的分析问题和解决问题的能力,有了一定的编程功底。赵志群老师讲过“学习的内容是工作,通过工作实现学习。”此时采用项目教学法授课最理想(有工作题目)。让学生在工作中学习巩固知识。
  课前教师提出任务,完成“立体仓库”程序设计与设备调试。学生以小组为单位进行小组讨论明确任务,获取信息,教师只是观察学生的活动,不参与意见。完成任务分析后制定项目实施计划,这时教师还是在旁边观察不参与意见。在确定工作方案作出决定的过程中,教师一定要参与到活动中来,提出建议作出指导。任务实施中教师不参与学生活动,但是教师要为学生实施任务提供必要的物质准备。学生完成任务后一定要独立进行自检、修改和完善。最关键的是评判和反馈环节,一般由教师和学生共同参与。具体步骤是:首先每组选出一个代表,对本组编写的程序及项目实施过程向大家进行讲解,分析程序运行调试情况,然后自评。讲解完成后,其他小组发表意见,提出问题实现小组间互评。最后教师对学生的发言进行补充。并客观地对学生完成任务结果做出评判。通过这一系列的教学活动学生都积极主动地参与其中,提高了学生的应变能力,语言表达能力、自主学习能力、职业能力等。通过实践证明,这一教学过程学生的参与度由传统教学的30%提高到75%,效果非常好。
  PLC编程是一个熟能生巧的学习过程,只有通过大量的编程训练,学生编起程序来才会得心应手,编写出的程序才会变化无穷。PLC编程是一项规范严谨的工作,需要编程者工作细致,对所编写程序的安全性负责,否则可能会因为自己编写程序时不认真,使程序存在缺陷,造成设备损坏。因此,在教学过程中,要注重对学生职业素养的培养,培养学生具有良好的职业道德、职业意识和职业作风。比如:编写程序要严谨规范,资料完整。一套完整的程序资料会对以后的设备维修、维护及设备升级改造起到很大的帮助作用。
  结论:
  教学中要采取一切方法和手段提高学生的学习兴趣。只有提高了学生的学习兴趣,他们才会积极主动地参与到教学活动中来。随着不断的学习,知识不断的积累,学生的探知欲望也会不断的提高,进而发展到学生主动向老师索要学习任务,要求老师向他们布置一些有难度的工作任务。最终学生在学习中获得了知识,掌握了技能,得到了自信。同时,教师也会在教学中收获快乐。
 
 
 
  参考文献:
 
  [1]赵志群.职业教育工学结合一体化课程开发指南清华大学出版社2009.5
  [2]赵志群.白滨.职业教育教师教学手册[M].北京师范大学出版社,2013.5
  [3]郑金洲.互动教学福建教育出版社2005.1
  [4]葛志凯.电气控制与PLC技术及实训科学出版社2010.9
  [5]王万丽等.三菱PLC原理及应用人民邮电出版社2009.6
  [6]王国华等.职业教育心理学广东高等教育出版社2005.12
 

技工学校《可编程序控制技术》 授课方法的研究相关期刊: