淺談PLC課程教學中自主學習的應用
摘要：可編程序控制器（Programmable Controller）簡稱PLC或PC，是專為工業環境下應用而設計，具有邏輯控制，定時控制，計數控制，步進控制，數據處理等功能，而且編程簡單，可靠性高，通用性好。在可編程序控制器課程中開展自主學習，鼓勵學生積極參與，樂于探究，勤于動手，可以培養學生搜集信息和處理信息的能力，提高學生獨立分析問題和解決問題的能力。
關鍵詞：PLC教學 自主學習
可編程序控制器是電氣自動化專業的核心專業課程，該課程是一門實踐性與應用性較強的課程，目的是培養學生進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。在教學中采用自主學習方式，使學生在學習中把自己置于主人的地位，學習是學生自己的事，經過學生個人親身探索和發現的過程，把知識變成學生的真知。在民主開放的課堂中改主動為被動，改要我學為我要學，并在學習中主動的去發現問題，積極學習，探求解決問題的方法，并在學習中不斷體驗和完善。自主開放的課堂還能使學生保持愉悅的心情，這有利于培養學生的學習興趣和提高實踐能力。
自主學習方式可以定義為：是一種學習者在總體教學目標的宏觀調控下，在教師的指導下，根據自身條件和需要自由地選擇學習目標，學習內容，學習方法并通過自我調控的學習活動完成具體學習目標的學習方式。自主學習的特點(1)學生自主學習具有主觀能動性.要使學生學習具有主觀能動性，必須激發學生的學習興趣，興趣是誘發學生學習動機和學習注意力的重要因素，為此，在PLC課程教學中教師要創設情境導入,多媒體導入等能激發學生學習興趣的導入方式.才能使學生產生強烈的求知欲,使學生處于"欲罷不能,躍躍欲試”的積極求知狀態.例如在”簡易機械手控制”課堂教學中,以觀看巧克力自動化生產過程作為情境導入,重點觀看機械手動作,把學生的思維引入與問題有關的過程，在這個過程中有迷惑，有不解，也有探索和發現，“情景—探究—思考—發現—解決問題”這樣一個模式，創設問題情景，使學生形成懸念，而使用舊知識又解決不了這個問題，這樣就激發了學生的求知欲，引發學生積極參與到教學過程中來，通過學生自己動手，動腦，查資料，自己獲得新知識，自己解決問題。當然教師做適當的啟發與引導也是必不可少的。使學生自由的選擇學習目標,可以編自動或自動/手動,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踐經驗,適時的給學生指點迷津,使學生成功的邁出每一小步,體驗成功的喜悅,會使學生產生更濃厚的學習興趣.(2)學生自主學習具有獨立性,自主學習的實質就是獨立學習,獨立性是自主學習的靈魂,要求學生不依賴任何人,自主獨立的完成具體學習目標.(3)學生自主學習具有異步性,尊重學生的個體差異,學生根據自身需要,選擇相關學習內容, 并對學習結果作出自我評估.讓每一個學生都體驗到某一方面的成功,不斷的使學生感到"我在努力,我在進步”由此增強學習的自信心.
自主學習的開展(1)學生要具有一定的相關知識,教師在進行自主學習活動之前,首先要了解學生已有的知識儲備和學習基礎,對于職中生來說,如果有必要,要提前進行相關知識點的梳理,防止學生有興趣而沒有信心,或是有興趣而沒有實現目標的方法.例如簡易機械手編程中要求的知識儲備.定時器和計數器的應用,控制過程的分析,功能表圖的畫法,功能表圖轉化為梯形圖的方法,S/R指令的應用,步進指令的應用,SFTL指令的應用,輸入/輸出點數的分配等相關知識.其次,學生還要理解讓他自主學習的內容.(2)目標設置要難易得當，要能被學生掌握,教師確定的目標是經過學生努力可以達到的目標,是”讓學生跳起來能夠摘到的蘋果”,不能設置太難,不然會使學生百思不得其解,繼而產生望而生畏的情緒,會打擊學生學習的積極性,失去學習信心.對于難度較大的目標,教師可以進行難度分解,每一個分解后的目標不能太簡單,太容易,學生不經過思考就能答上來,會使學生思維產生惰性,失去創造力.例如“交通信號燈控制”，要求學生用PLC模擬實現。控制要求:信號燈受一個啟動開關控制,當啟動開關接通時,信號燈系統開始工作,當啟動開關斷開時,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,東西綠燈也亮,并維持 20秒.到20秒時,東西綠燈閃亮,閃亮3秒后熄滅, 東西綠燈熄滅時,東西黃燈亮.并維持2秒,到2秒時,東西黃燈熄滅,東西紅燈亮.與此同時, 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.同時南北黃燈亮,維持2秒后熄滅,這時南北紅燈亮,東西綠燈亮.3)周而復始。學生對本課程目標較感興趣，但又覺得有一定的難度。因此，這樣的課題，教師應預先分析好難點所在，在讓學生著手完成系統設計之前做好引導工作。編程時,引導學生可以將課題一句一句進行分解畫出功能表圖，燈的閃亮和閃亮次數可以用計數器來實現，再編寫梯形圖。如果使用經驗設計法，燈的閃亮可以用兩個定時器產生的時鐘脈沖來實現.或使用M8013時鐘脈沖實現。經過如此的引導，難點被一一分解，本課題的設計思路已經很清晰地出現在學生們的腦海中，利用邏輯時序控制編程方法或使用經驗設計法，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，學生學習、運用知識就會得心應手。自然會獨立成功的完成了自學的目標,這種強烈的成就感和滿足感是體現自己能力和價值的情感滿足,會使學生加倍努力的學習,一旦形成這種良性循環,就促使學生對學習內容產生強烈的直接興趣和動機,形成學習的內動力.（3）學生應掌握解決問題的方法，自主學習主要是學生自己學習,這就要求教師在教學中要注重引導學生掌握科學合理有效的方法."授之以漁”比”授之以魚”更重要.在實施教學過程中，教師一般不直接給出實例中的PLC程序，而是引導學生自己完成該程序的編寫、上機驗證，最后才給出參考程序供學生作對比、修正。整個教學過程充分發揮了學生學習的主體作用，教師在這個過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驗設計法,邏輯設計法,和繼電器控制電路移植法。 經驗設計法沒有規律可遵循,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，并且同時只能有一步是活動步。4）使用步進指令的編程方式。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，要求學生用PLC模擬實現，大多數學生用不同的編程方法實現了模擬控制，有幾個學生使用SFTL指令完成，需要十個中間輔助繼電器如M110—M120，依次對M110—M120進行置位，利用M110—M120的線圈的得電與失電實現彩燈控制。但有個別學生依次對M110—M120全部進行置位，利用中間輔助繼電器M110—M120的動合和動斷觸點控制其它線圈的得電與失電，實現彩燈控制，但是不能實現循環，對此要啟發引導學生分析出原因，并解決問題。
1） 為什么不能實現循環。
2） 中間輔助繼電器的動合和動斷觸點為什么不能復位。
3） 哪個指令可以使中間輔助繼電器的線圈復位。
4） RST指令可以嗎，ZRST指可以嗎，哪個指令更好，為什么？
還要讓學生比較在使用SFTL指令時，依次對M110—M120進行置位和依次對M110—M120全部進行置位，利用中間輔助繼電器M110—M120的動合和動斷觸點控制其它線圈的得電與失電，實現彩燈控制哪一種思路更清晰，程序更簡單，由此來培養學生分析問題和解決問題的能力。“獨學而無友，孤陋而寡聞”自主學習，也需要交流，最后讓利用其它三種編程方式的同學介紹編程思路，共同探討和交流，課堂氣氛更加熱烈，學生學習積極性更濃，而且學生經過自主學習后獲得了對知識的系統性認識。
總之，在PLC課堂教學中開展自主學習方式，讓學生獨立完成學習目標，使學生體驗到成功的喜悅，體驗到學習更是他的責任和義務，要愛學習，更要會學習，以致于能適應終身學習的要求，掌握更多的知識與技能，才會有更多的智慧，“知而獲智，智達高遠”。
參考文獻：[1] 吳效鋒 新課程怎樣教——教學藝術與實踐 沈陽出版社
[2] 黃凈 電器與PLC控制技術 機械工業出版社
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