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【摘 要】《可编程控制器原理与应用》课程是工科院校一门覆盖面较广的专业课,与生产过程联系十分紧密,在原有PLC理论教学和实践教学情况下,如何进一步提高PLC的教学质量、提高教学效果,作者提出了几点改进的建议,并应用实例说明了具体的实施办法。
【关键词】理论和实践教学 可编程控制器 创新意识和综合素质
【中图分类号】C45 【文献标识码】A 【文章编号】1009-9646(2008)06-0069-01
可编程控制器(PLC)已广泛应用于各行各业,具有结构精美,硬件配置灵活方便,可靠性高,抗干扰能力强,易学易用等优点。因此《可编程控制器原理与应用》课程已成为工科院校一门覆盖面较广的专业课,如何上好这门课程,提高课堂教学的质量？根据多年的教学,提出几点建议以供参考。
1 PLC的教学现状及存在的问题
可编程控制器的教学包括理论教学和实验教学环节,理论教学和实验教学往往是分开进行讲授,在讲授理论课程的过程中,有些概念光靠黑板板书和多媒体课件并不能使学生掌握,即使把可编程控制器拿进教室,由于现行PLC的操作系统(系统管理软件)是建立在逻辑运算的基础上,不具备系统管理能力,没有良好的人机联系界面、可视性差,学生并不能看到PLC内部程序的运行情况。理论课与实践课分开教学的方式,使感性认识与理性认识不能有机的结合,制约了教学质量的提高。
对于实验教学,目前我们电信学院自动化实验中心虽然已经购置了20套日本三菱公司FX系列可编程控制器及其相应的实验模块,可进行包括“物料传送装车控制等”在内的十几个实验项目,但大部分都是以验证性实验为主,学生每次做实验只需要按照指导书上的要求进行结果性验证,学生最多学会了编程器的使用和程序的输入方法,不利于学生创新意识的培养以及综合素质的提高,而且设备的使用率也很低。
2 改进方法
2.1 理论教学。
如果我们的教室里面装有教学所需的实验设备的话,老师可以在教学的时候配合实验来讲解一些理论内容,学生也容易接受,从而提高老师的教学效果。从工业控制的控制要求得到启发,可以把监督控制这一概念用于理论教学上,就可以解决学生不用走进实验室也能使理论教学与实验教学同步进行,大大提高老师的教学效果以及学生的理解和接受能力。
采用组态软件和PLC控制系统相结合,以组态王软件为基础,利用组态王对PLC进行动画组态、硬件组态和控制组态,通过计算机全真模拟PLC的整个控制过程,对PLC的多个实验项目状态进行模拟,画面直观、生动逼真,组态软件制作出来的动态画面,可以超越课堂的时空界限,课堂上没有条件做的、演示效果不好的、短时间内做不出的实验,都可以通过组态画面展现出来,学生不用进实验室就能看到PLC的运行情况。在理论教学的同时,还可以通过组态软件对课堂上学习的程序进行验证。学生和老师只要输入程序,在课室里启动组态王监督控制界面平台,就可以看到验证效果。应用组态软件对PLC实验进行二次开发,不仅可加深学生对理论课程的理解,明确本课程在生产实际中的重要性,而且可激发学生学习的兴趣,提高本课程的理论教学水平。同时,在仿真状态中可直观地对PLC实验程序的正确与否进行验证。
2.2 实践教学。
实践教学是理论知识和实践活动、间接与直接经验、抽象和形象思维、传授与训练相结合的过程,它能培养学生敏锐的观察力、创造性的思维方法,坚忍不拔的顽强毅力与探索未知、勇于创新的精神,而实践教学是培养创新能力的重要环节。为了提高学生的创新意识和综合素质,我们就要对原来的实验教学方法进行改进。
①在保证课堂理论教学的基础上,多增加应用性、设计性和综合性的教学实训,可以让学生根据自身兴趣或者由教师设置一些集趣味性、娱乐性和知识性为一体的控制对象,让学生自己设计方案、编程、然后上机进行操作,实验学时不够时,可以利用课余时间来完成实验。因每人的对象不同,避免了相互抄袭的现象发生;这样进行的实验把课堂所学理论知识与实际密切地结合了起来,既巩固了理论,又让每个学生有了实践动手机会。
②充分利用一周的课程设计时间开展一些有趣的活动。过去,一周的课程设计,全班只安排一到二个题目,只有少部分学生去认真完成程序的编写并上机操作,相当一部分学生是抄袭别人的结论,有的根本没有进过实验室。怎样充分利用好一周的时间,把每个学生的兴趣调动起来呢？除了让学生根据自身兴趣拟定设计方案外,我们可以结合设计开展一些有趣的活动,这里举一个例子。
比如在设计抢答器的时候,可以要求学生按照他们参与过的类似知识竞赛的抢答系统进行设计,把参与实践的学生分成三组,其中二组模拟参赛队,一组为主考官,抢答题的内容就是与PLC有关的基本知识和基本概念,任何一支参赛队如要回答主考官的问题,须抢先按下按钮,设计时可以给女同学一些优惠,组内任意一名女同学知道答案按下按钮就有发言权,也可以对男同学进行一些限制,组内所有男同学知道答案按下按钮后才有发言权。当然,我们还可以提出其他的要求让学生进行方案的设计。
3初步改革的实施与成效
从对电气工程及其自动化专业03级和04级的学生初步实施的改革(主要针对实践教学)来看,收到了一定的成效,主要表现在:
①通过随堂实验的锻炼,学生已经掌握了PLC的工作原理、硬件结构、常用指令以及典型对象的设计和编程方法。
②通过一周的课程设计,同学们设计出了众多的方案,经过指导教师和同学一起讨论,找出最佳的方案的过程,使学生学会了不同方案的比较和选择,学生的综合能力、创新思维能力得到了较大的提高。
③每个学生都有动手的机会,充分发挥了学生的积极性和潜在能力,学生对实验技能的训练越来越重视。
④设计的过程学生既有合作又有分工,增强了团结协作的精神,为将来进入社会走上工作岗位奠定了基础。
总之,这类设计题目与我们的日常生活息息相关,所以学生参与的兴趣很高,不仅让学生全面掌握了PLC设计方法和程序设计的过程和技巧,这种由浅到深的训练和学习不单单是完成了一个设计内容,而是掌握了一种方法,是设计和应用能力的综合培养,使我们的实践教学更贴近生活、贴近实际,有效地提高了学生的观察和判断能力、独立思考能力、分析和解决问题能力、不断创新和工程实践能力。
如何对PLC现有的教学方法进行改革,我们只是作了初步的尝试和探讨,要想取得更大的成效,使教学跟上科技迅猛发展的步伐,我们只有不断提高自身素质,把握科技前沿,才能将科技发展的新概念、新理论、新技术应用到教学过程中,重视感性与理性认识的规律,重视理论和实践教学的有机结合,不断更新教学思想,不断进行教学改革,我们才能培养出具有高新技术的应用型人才。
参考文献
[1] 郭兴军.实验教学中培养学生创新能力的途径和方法[J].实验室研究与探索,2000.19(1)40.
[2] 史国生.电气控制与可编程控制器技术[M]第1版.北京:化学工业出版社,2004.
[3] 施盛威.浅谈面向21世纪的实验教学改革[J].实验室研究与探索,1999.18(2)56.
【关键词】理论和实践教学 可编程控制器 创新意识和综合素质
【中图分类号】C45 【文献标识码】A 【文章编号】1009-9646(2008)06-0069-01
可编程控制器(PLC)已广泛应用于各行各业,具有结构精美,硬件配置灵活方便,可靠性高,抗干扰能力强,易学易用等优点。因此《可编程控制器原理与应用》课程已成为工科院校一门覆盖面较广的专业课,如何上好这门课程,提高课堂教学的质量？根据多年的教学,提出几点建议以供参考。
1 PLC的教学现状及存在的问题
可编程控制器的教学包括理论教学和实验教学环节,理论教学和实验教学往往是分开进行讲授,在讲授理论课程的过程中,有些概念光靠黑板板书和多媒体课件并不能使学生掌握,即使把可编程控制器拿进教室,由于现行PLC的操作系统(系统管理软件)是建立在逻辑运算的基础上,不具备系统管理能力,没有良好的人机联系界面、可视性差,学生并不能看到PLC内部程序的运行情况。理论课与实践课分开教学的方式,使感性认识与理性认识不能有机的结合,制约了教学质量的提高。
对于实验教学,目前我们电信学院自动化实验中心虽然已经购置了20套日本三菱公司FX系列可编程控制器及其相应的实验模块,可进行包括“物料传送装车控制等”在内的十几个实验项目,但大部分都是以验证性实验为主,学生每次做实验只需要按照指导书上的要求进行结果性验证,学生最多学会了编程器的使用和程序的输入方法,不利于学生创新意识的培养以及综合素质的提高,而且设备的使用率也很低。
2 改进方法
2.1 理论教学。
如果我们的教室里面装有教学所需的实验设备的话,老师可以在教学的时候配合实验来讲解一些理论内容,学生也容易接受,从而提高老师的教学效果。从工业控制的控制要求得到启发,可以把监督控制这一概念用于理论教学上,就可以解决学生不用走进实验室也能使理论教学与实验教学同步进行,大大提高老师的教学效果以及学生的理解和接受能力。
采用组态软件和PLC控制系统相结合,以组态王软件为基础,利用组态王对PLC进行动画组态、硬件组态和控制组态,通过计算机全真模拟PLC的整个控制过程,对PLC的多个实验项目状态进行模拟,画面直观、生动逼真,组态软件制作出来的动态画面,可以超越课堂的时空界限,课堂上没有条件做的、演示效果不好的、短时间内做不出的实验,都可以通过组态画面展现出来,学生不用进实验室就能看到PLC的运行情况。在理论教学的同时,还可以通过组态软件对课堂上学习的程序进行验证。学生和老师只要输入程序,在课室里启动组态王监督控制界面平台,就可以看到验证效果。应用组态软件对PLC实验进行二次开发,不仅可加深学生对理论课程的理解,明确本课程在生产实际中的重要性,而且可激发学生学习的兴趣,提高本课程的理论教学水平。同时,在仿真状态中可直观地对PLC实验程序的正确与否进行验证。
2.2 实践教学。
实践教学是理论知识和实践活动、间接与直接经验、抽象和形象思维、传授与训练相结合的过程,它能培养学生敏锐的观察力、创造性的思维方法,坚忍不拔的顽强毅力与探索未知、勇于创新的精神,而实践教学是培养创新能力的重要环节。为了提高学生的创新意识和综合素质,我们就要对原来的实验教学方法进行改进。
①在保证课堂理论教学的基础上,多增加应用性、设计性和综合性的教学实训,可以让学生根据自身兴趣或者由教师设置一些集趣味性、娱乐性和知识性为一体的控制对象,让学生自己设计方案、编程、然后上机进行操作,实验学时不够时,可以利用课余时间来完成实验。因每人的对象不同,避免了相互抄袭的现象发生;这样进行的实验把课堂所学理论知识与实际密切地结合了起来,既巩固了理论,又让每个学生有了实践动手机会。
②充分利用一周的课程设计时间开展一些有趣的活动。过去,一周的课程设计,全班只安排一到二个题目,只有少部分学生去认真完成程序的编写并上机操作,相当一部分学生是抄袭别人的结论,有的根本没有进过实验室。怎样充分利用好一周的时间,把每个学生的兴趣调动起来呢？除了让学生根据自身兴趣拟定设计方案外,我们可以结合设计开展一些有趣的活动,这里举一个例子。
比如在设计抢答器的时候,可以要求学生按照他们参与过的类似知识竞赛的抢答系统进行设计,把参与实践的学生分成三组,其中二组模拟参赛队,一组为主考官,抢答题的内容就是与PLC有关的基本知识和基本概念,任何一支参赛队如要回答主考官的问题,须抢先按下按钮,设计时可以给女同学一些优惠,组内任意一名女同学知道答案按下按钮就有发言权,也可以对男同学进行一些限制,组内所有男同学知道答案按下按钮后才有发言权。当然,我们还可以提出其他的要求让学生进行方案的设计。
3初步改革的实施与成效
从对电气工程及其自动化专业03级和04级的学生初步实施的改革(主要针对实践教学)来看,收到了一定的成效,主要表现在:
①通过随堂实验的锻炼,学生已经掌握了PLC的工作原理、硬件结构、常用指令以及典型对象的设计和编程方法。
②通过一周的课程设计,同学们设计出了众多的方案,经过指导教师和同学一起讨论,找出最佳的方案的过程,使学生学会了不同方案的比较和选择,学生的综合能力、创新思维能力得到了较大的提高。
③每个学生都有动手的机会,充分发挥了学生的积极性和潜在能力,学生对实验技能的训练越来越重视。
④设计的过程学生既有合作又有分工,增强了团结协作的精神,为将来进入社会走上工作岗位奠定了基础。
总之,这类设计题目与我们的日常生活息息相关,所以学生参与的兴趣很高,不仅让学生全面掌握了PLC设计方法和程序设计的过程和技巧,这种由浅到深的训练和学习不单单是完成了一个设计内容,而是掌握了一种方法,是设计和应用能力的综合培养,使我们的实践教学更贴近生活、贴近实际,有效地提高了学生的观察和判断能力、独立思考能力、分析和解决问题能力、不断创新和工程实践能力。
如何对PLC现有的教学方法进行改革,我们只是作了初步的尝试和探讨,要想取得更大的成效,使教学跟上科技迅猛发展的步伐,我们只有不断提高自身素质,把握科技前沿,才能将科技发展的新概念、新理论、新技术应用到教学过程中,重视感性与理性认识的规律,重视理论和实践教学的有机结合,不断更新教学思想,不断进行教学改革,我们才能培养出具有高新技术的应用型人才。
参考文献
[1] 郭兴军.实验教学中培养学生创新能力的途径和方法[J].实验室研究与探索,2000.19(1)40.
[2] 史国生.电气控制与可编程控制器技术[M]第1版.北京:化学工业出版社,2004.
[3] 施盛威.浅谈面向21世纪的实验教学改革[J].实验室研究与探索,1999.18(2)56.