论文部分内容阅读
摘要：在职业技术学校PLC教学中运用仿真软件辅助实现项目教学法.充分体现了学生为主体的教学理念，有利于激发学生的学习兴趣。改变以往"一言堂"和"填鸭式"的传统教学模式。在学生在机房熟练练习PLC仿真软件梯形图编程的基础上，以学生分组利用实训设备完成一个项目引导学生积极参与.调动学生的学习兴趣。从而更好地发挥学生的主体作用。
关键词：项目教学法；PLC教学；自主学习；PLC仿真软件
中图分类号：G712文献标识码：B文章编号：1006-5962（2013）04-0060-02
可编程序控制器（PLC）是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC在水电站自动控制、变电站自动控制中具有非常重要的地位，因此在教学中成为职业技术学校电气专业的一门必修课，且在职业技能鉴定中也成为指定的考核内容之一。在以往的PLC教学中，教学模式主要是以教师讲授为中心，教师将加工好的信息和知识通过语言、教具或者多媒体等工具呈现给学生，学生则接受教师传达的教学信息。但在PLC的实际教学中，教师们会发现学生们对PLC学习普遍感到困难。从内容上来说，以微处理器为核心的PLC，要求把计算机技术、通信技术、自动化控制技术相融合来进行工业自动化控制，这就需要学生在电子、电工等课程的理论和实际操作能力达到一定的水平。但通常职业技术学校的学生理论基础差，理论水平达不到，学习较为吃力，并且学生在中学已经证明不是很适应理论教学，学生学不懂，久而久之就会失去学习兴趣。
项目教学法是通过实施一个完整的项目而进行的教学活动.其目的是在教学中把理论教学与实践教学有机地结合起来.充分发掘学生的创造潜能，项目教学与传统教学相比较有自己的显著特征，具体表现为：（1）教学内容以工作任务为依托：（2）教学活动以学生为主体；（3）学习成果以多样化为特征。在项目教学中，每个学生会给出不同的解决任务的方案与策略，因此学习成果不是唯一的，而是多样化的。项目教学法具有实践性、明确性、自主性、发展性、综合性、开放性等特点。如果能实现用项目教学法来教授PLC，学生会更能接受，那么如何在PLC教学中引入项目教学法呢？
1要了解这个问题首先来分析PLC课程教学中存在的三点问题
1.1课程要求高，学习困难。毫无疑问，PLC是一门较为专业的课程，信息量大，且编程枯燥是它的特点。学生们要跟根据控制的要求来进行PLC编程过程，从而确定控制的方案。一定的理论基础、自主的学习意识是PLC对学生们的基本要求。
1.2配套的实训设备不足，同学们的实践经历不够。PLC的实训设备普遍价格高，很多的职业学校资金也较为紧张，有限的PLC实训设备数量越来越无法满足今年来激增的相关专业招生人数，根本不能保证学生们人手一套。二是只要是硬件实训，就存在着设备的故障问题、材料的损耗问题，无疑这一方面又一步降低了实训次数，增加了维修成本。
1.3实际学习远远落后于理论教育，学生们的创新思维受到抑制。在一般的课堂教学中，大多数任课老师就先按照教材一步步进行讲解教学，将全部指令讲述后，讲解PLC具体的编程方法，接着再让同学们去做实训，实践明显远远跟不上理论的学习。
基于以上三点问题，通过多年的实践和教学探索，越来越多的人开始认同PLC仿真软件，只有它才能更具效率地、轻松地引导学生们学习PLC，实现项目教学并且教学效果事半功倍。以三菱推出FX-TRN-BEG-C的中文版学习软件为例，它是三菱电机最新推出的中文版教学软件，将虚拟舞台和专家操作指导合成在一起，学习通用梯形图逻辑编程。将该软件安装在学校多媒体教室的电脑上，学生上PLC实训课时只要到机房上机，就可以身临其境地感受到PLC的无穷魅力了。
2PCL仿真软件的应用体现
2.1仿真软件分为A单元（让我们学习FX系列PLC），难度1星；B单元（让我们学习基本的），难度1-2星；C单元（轻松的练习！）难度1-2星；D单元（初级挑战）难度1-2星；E单元（中级挑战）难度2-3星；F单元（高级挑战）难度3-4星。该软件界面如下：
A-F单元的难度是循序渐进的，其中A单元用生动的图片展示在工厂的自动化领域、日常生活中许多地方都应用了PLC技术。让学生们能充分认识到它已经遍布渗透到我们生活的每一个角落。
2.2专家指导编程模式的应用。
PLC学习的重点是学会如何编程，难点是如何去绘制梯形图。PLC仿真软件的B-C单元有专门的讲解，其内容为介绍基本的输入输出程序、标准程序、输入状态读取程序、控制优化程序等，讲解中列出了梯形图和此梯形图能实现的控制功能，学生只需要输入讲解中的梯形图后模拟写入PLC后运行实现3D模拟控制，例如C单元-3应用定时器程序-2例中，专家的讲解及根据讲解对照输入梯形图后运行的界面如下图：
经过B和C单元的模仿练习，学生具备了基本的编程基础，并基本了解此仿真软件的使用方法。从D单元开始，讲解中只会列出希望实现的功能，需要学生自己设计梯形图后输入运行，难度开始逐渐增加。这样的专家指导式的软件可较为容易地图突破掉难点，掌握住重点，专家指导编程模式的应用是利用PLC仿真软件教学的一大成功之处。
2.3大量模拟场景仿真的应用。
PLC仿真软件的3D虚拟空间具有模拟各种真实场景的能力。每一个场景都图文并茂，惟妙惟肖。无论是交通灯控制，自动门控制部件的分配分拣，还是分配线的控制、舞台装置的控制，学生们都可以在任意一个场景中进行编程训练，绘画出梯形图，进行PLC仿真运行操作，观察仿真运行试看结果是否和要求。与此同时，我们还可以在仿真运行中监控所有元件运作的过程，保证各个元件、程序状态无误。通过PLC仿真软件中模拟场景的设定、仿真运行，学生们可以较为直观地理解PLC的工作原理，对PLC工作程序有了一个具体、形象、全面的理解认识。实践证明同学们对这个软件非常感兴趣，有学生说：感觉这样的学习就像是平时玩电脑游戏，过关了PLC也就学会了。 2.4循序渐进的学习模式的应用。
循序渐进式的课程设置，科学合理，可以照顾到全体学生，PLC教学软件提供了一个分层教学的良好平台。因为该软件的D、E、F单元分别是初级、中级、高级挑战单元，每一单元均有6道设计题，难度不等，一般同学都能完成D-E单元的学习，学有余力的同学可以挑战F单元，学生各取所需，各有所获，这样既提升了学生的自信心，又拓展了学生的创造性思维。总之PLC仿真软件是针对PLC教学极为有效率的学习软件。
3设定项目教学任务，完成项目
3.1进行教学分组。
通过PLC仿真软件的学习，各位同学已经对PLC编程非常熟悉，在此基础上可以设定项目教学任务，首先对同学进行分组，一个组以六名学生为宜，将基础好与基础差的学生组合在一起，然后给每个组单独设定教学任务，由组长组织组员完成教学任务，学生在此阶段，需要完成编程、写出输入输出分配表、设计I/O接线图等几项内容，其中每个组员完成哪项内容由组内自行决定。学生按照分工各自进行相应内容的学习和准备，在此过程中，老师要注意观察，鼓励每个学生都积极思考，可以讨论但不能抄袭，小组中基础较差的同学若完成任务有困难，可以寻求基础好的同学给予辅导，也可以咨询老师。
3.2设定教学任务。
教学任务的设定要结合实训室的设备，考虑到学生对交通灯比较熟悉，笔者将"电动机正反转及灯的闪烁"列为教学任务，每个小组的任务有细微差别，以其中一个教学任务为例，控制要求为：
（1）当开关位于"启动"位置时，若10秒内按下按钮A或B则可按下述控制要求动作，若10秒内未按，则灯4常亮，此时按下按钮A或B无效，但灯4变闪光，频率为1次/秒，闪5秒后熄灭。
（2）按下按钮A后，电动机M2启动5秒，后停止2秒再启动5秒停2秒，如此循环2次后，电动机M2持续运行下去。
（3）按下按钮B后，电动机M1正转3秒，且灯1亮。然后电动机M1停转2秒，且灯1熄灭灯2亮。电动机M1反转3秒，且灯2熄灭灯3亮。电动机M1停转2秒，且灯1熄灭灯2亮。电动机M1反转3秒，且灯2熄灭灯3亮。如此循环。
（4）无论电动机M1或M2转动（含正、反转）时，灯4都亮1秒。
（5）当开关位于"停止"位置时，所有操作无效。开关位于"启动"位置时，可重新开始。
要求学生写出输入输出点分配表，绘制PLC外围接线图，编制PLC控制程序梯形图，接好输入、输出电路和电动机主电路，最后进行运行调试。
3.3实施项目教学。
在项目教学过程中，首先在机房用仿真软件进行调试模拟运行，经过这一阶段，各小组都能在计划时间内完成项目活动。接下来要求小组成员将编写好的程序输入一遍，调试正确后进行实训板接线，接线后加电测试，教师在此过程中应分别参与每个小组的讨论，如果各组的输入输出分配较乱可以进行统一，在学生编程的时候如果没有思路教师可以进行适当的引导，与学生一起讨论定时器、中间继电器、计数器的使用，与学生结合理论解决接线问题。问题基本解决后，各小组要在老师的指导下进行通电试验，有些小组通电试验一次成功，有些小组程序编写不对，有些小组电路板没有通电需要老师帮忙排除故障，经过小组重新讨论，检查接线，修改程序，通过努力基本都能完成本次项目活动。每个小组看到自己的实验板上的交通灯有序闪动，电动机正反转正常运行，都会很有成就感，学生们在此过程中收获了学习技能和学习方法以及完成任务的成就感。
4总结
诚然，用项目教学法进行专业课教学的效果十分明显，但在实施过程中也遇到了不少的问题：（1）要求教师不仅要有较高的理论知识水平.还要有较强的实践动手能力和解决问题的能力。（2）技校学生素质不一.自学能力差，给完成项目任务带来一定的困难。因此。在实施项目教学前.需要用PLC仿真软件做循序渐进的练习，根据班级总体练习的情况决定项目任务的难易，若项目任务相对于学生的水平过于困难会导致学生没有信心完成，同时在项目教学实施时，也应以充分的课时作为保证.必要时延长授课时间，学校的教学安排应配合教师的课程比较集中，例如一早上四个学时的课时都集中，以便学生有充分的时间完成教学任务。（3）项目教学的核心是通过实践最终完成一项任务，因此对实验，实训设备提出较高的要求。学校应在硬件建设方面予以重视.加大投入，设置实训设备损耗专用资金，努力为师生创造一个良好的实践环境。
总之，以PLC仿真软件为辅助结合实训设备进行实际接线并完成任务的项目教学模式中，课堂变得生动活泼、学生学习的热情商涨、每个学生的潜能都得到充分的发挥。培养学生的竞争意识、创新意识.促进他们在人格、意志、身心、体魄等方面的健康发展.为踏人社会参加上作打下坚实的专业基础。
参考文献
[1]姜坤.浅谈PLC仿真软件在PLc教学中的应用[J].计电子世界，2012，（4）：15.
[2]田彩云.PLC仿真软件在PLC教学中的作用[J].湖北广播电视大学学报，2010，（5）：3-5.
[3]赵双兰.仿真学习软件在PLC教学中的应用[J].职业，2010.（2）：7-71
[4]闩丽华.PLC教学存在的问题和解决时策[J].职教论坛.2004
关键词：项目教学法；PLC教学；自主学习；PLC仿真软件
中图分类号：G712文献标识码：B文章编号：1006-5962（2013）04-0060-02
可编程序控制器（PLC）是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC在水电站自动控制、变电站自动控制中具有非常重要的地位，因此在教学中成为职业技术学校电气专业的一门必修课，且在职业技能鉴定中也成为指定的考核内容之一。在以往的PLC教学中，教学模式主要是以教师讲授为中心，教师将加工好的信息和知识通过语言、教具或者多媒体等工具呈现给学生，学生则接受教师传达的教学信息。但在PLC的实际教学中，教师们会发现学生们对PLC学习普遍感到困难。从内容上来说，以微处理器为核心的PLC，要求把计算机技术、通信技术、自动化控制技术相融合来进行工业自动化控制，这就需要学生在电子、电工等课程的理论和实际操作能力达到一定的水平。但通常职业技术学校的学生理论基础差，理论水平达不到，学习较为吃力，并且学生在中学已经证明不是很适应理论教学，学生学不懂，久而久之就会失去学习兴趣。
项目教学法是通过实施一个完整的项目而进行的教学活动.其目的是在教学中把理论教学与实践教学有机地结合起来.充分发掘学生的创造潜能，项目教学与传统教学相比较有自己的显著特征，具体表现为：（1）教学内容以工作任务为依托：（2）教学活动以学生为主体；（3）学习成果以多样化为特征。在项目教学中，每个学生会给出不同的解决任务的方案与策略，因此学习成果不是唯一的，而是多样化的。项目教学法具有实践性、明确性、自主性、发展性、综合性、开放性等特点。如果能实现用项目教学法来教授PLC，学生会更能接受，那么如何在PLC教学中引入项目教学法呢？
1要了解这个问题首先来分析PLC课程教学中存在的三点问题
1.1课程要求高，学习困难。毫无疑问，PLC是一门较为专业的课程，信息量大，且编程枯燥是它的特点。学生们要跟根据控制的要求来进行PLC编程过程，从而确定控制的方案。一定的理论基础、自主的学习意识是PLC对学生们的基本要求。
1.2配套的实训设备不足，同学们的实践经历不够。PLC的实训设备普遍价格高，很多的职业学校资金也较为紧张，有限的PLC实训设备数量越来越无法满足今年来激增的相关专业招生人数，根本不能保证学生们人手一套。二是只要是硬件实训，就存在着设备的故障问题、材料的损耗问题，无疑这一方面又一步降低了实训次数，增加了维修成本。
1.3实际学习远远落后于理论教育，学生们的创新思维受到抑制。在一般的课堂教学中，大多数任课老师就先按照教材一步步进行讲解教学，将全部指令讲述后，讲解PLC具体的编程方法，接着再让同学们去做实训，实践明显远远跟不上理论的学习。
基于以上三点问题，通过多年的实践和教学探索，越来越多的人开始认同PLC仿真软件，只有它才能更具效率地、轻松地引导学生们学习PLC，实现项目教学并且教学效果事半功倍。以三菱推出FX-TRN-BEG-C的中文版学习软件为例，它是三菱电机最新推出的中文版教学软件，将虚拟舞台和专家操作指导合成在一起，学习通用梯形图逻辑编程。将该软件安装在学校多媒体教室的电脑上，学生上PLC实训课时只要到机房上机，就可以身临其境地感受到PLC的无穷魅力了。
2PCL仿真软件的应用体现
2.1仿真软件分为A单元（让我们学习FX系列PLC），难度1星；B单元（让我们学习基本的），难度1-2星；C单元（轻松的练习！）难度1-2星；D单元（初级挑战）难度1-2星；E单元（中级挑战）难度2-3星；F单元（高级挑战）难度3-4星。该软件界面如下：
A-F单元的难度是循序渐进的，其中A单元用生动的图片展示在工厂的自动化领域、日常生活中许多地方都应用了PLC技术。让学生们能充分认识到它已经遍布渗透到我们生活的每一个角落。
2.2专家指导编程模式的应用。
PLC学习的重点是学会如何编程，难点是如何去绘制梯形图。PLC仿真软件的B-C单元有专门的讲解，其内容为介绍基本的输入输出程序、标准程序、输入状态读取程序、控制优化程序等，讲解中列出了梯形图和此梯形图能实现的控制功能，学生只需要输入讲解中的梯形图后模拟写入PLC后运行实现3D模拟控制，例如C单元-3应用定时器程序-2例中，专家的讲解及根据讲解对照输入梯形图后运行的界面如下图：
经过B和C单元的模仿练习，学生具备了基本的编程基础，并基本了解此仿真软件的使用方法。从D单元开始，讲解中只会列出希望实现的功能，需要学生自己设计梯形图后输入运行，难度开始逐渐增加。这样的专家指导式的软件可较为容易地图突破掉难点，掌握住重点，专家指导编程模式的应用是利用PLC仿真软件教学的一大成功之处。
2.3大量模拟场景仿真的应用。
PLC仿真软件的3D虚拟空间具有模拟各种真实场景的能力。每一个场景都图文并茂，惟妙惟肖。无论是交通灯控制，自动门控制部件的分配分拣，还是分配线的控制、舞台装置的控制，学生们都可以在任意一个场景中进行编程训练，绘画出梯形图，进行PLC仿真运行操作，观察仿真运行试看结果是否和要求。与此同时，我们还可以在仿真运行中监控所有元件运作的过程，保证各个元件、程序状态无误。通过PLC仿真软件中模拟场景的设定、仿真运行，学生们可以较为直观地理解PLC的工作原理，对PLC工作程序有了一个具体、形象、全面的理解认识。实践证明同学们对这个软件非常感兴趣，有学生说：感觉这样的学习就像是平时玩电脑游戏，过关了PLC也就学会了。 2.4循序渐进的学习模式的应用。
循序渐进式的课程设置，科学合理，可以照顾到全体学生，PLC教学软件提供了一个分层教学的良好平台。因为该软件的D、E、F单元分别是初级、中级、高级挑战单元，每一单元均有6道设计题，难度不等，一般同学都能完成D-E单元的学习，学有余力的同学可以挑战F单元，学生各取所需，各有所获，这样既提升了学生的自信心，又拓展了学生的创造性思维。总之PLC仿真软件是针对PLC教学极为有效率的学习软件。
3设定项目教学任务，完成项目
3.1进行教学分组。
通过PLC仿真软件的学习，各位同学已经对PLC编程非常熟悉，在此基础上可以设定项目教学任务，首先对同学进行分组，一个组以六名学生为宜，将基础好与基础差的学生组合在一起，然后给每个组单独设定教学任务，由组长组织组员完成教学任务，学生在此阶段，需要完成编程、写出输入输出分配表、设计I/O接线图等几项内容，其中每个组员完成哪项内容由组内自行决定。学生按照分工各自进行相应内容的学习和准备，在此过程中，老师要注意观察，鼓励每个学生都积极思考，可以讨论但不能抄袭，小组中基础较差的同学若完成任务有困难，可以寻求基础好的同学给予辅导，也可以咨询老师。
3.2设定教学任务。
教学任务的设定要结合实训室的设备，考虑到学生对交通灯比较熟悉，笔者将"电动机正反转及灯的闪烁"列为教学任务，每个小组的任务有细微差别，以其中一个教学任务为例，控制要求为：
（1）当开关位于"启动"位置时，若10秒内按下按钮A或B则可按下述控制要求动作，若10秒内未按，则灯4常亮，此时按下按钮A或B无效，但灯4变闪光，频率为1次/秒，闪5秒后熄灭。
（2）按下按钮A后，电动机M2启动5秒，后停止2秒再启动5秒停2秒，如此循环2次后，电动机M2持续运行下去。
（3）按下按钮B后，电动机M1正转3秒，且灯1亮。然后电动机M1停转2秒，且灯1熄灭灯2亮。电动机M1反转3秒，且灯2熄灭灯3亮。电动机M1停转2秒，且灯1熄灭灯2亮。电动机M1反转3秒，且灯2熄灭灯3亮。如此循环。
（4）无论电动机M1或M2转动（含正、反转）时，灯4都亮1秒。
（5）当开关位于"停止"位置时，所有操作无效。开关位于"启动"位置时，可重新开始。
要求学生写出输入输出点分配表，绘制PLC外围接线图，编制PLC控制程序梯形图，接好输入、输出电路和电动机主电路，最后进行运行调试。
3.3实施项目教学。
在项目教学过程中，首先在机房用仿真软件进行调试模拟运行，经过这一阶段，各小组都能在计划时间内完成项目活动。接下来要求小组成员将编写好的程序输入一遍，调试正确后进行实训板接线，接线后加电测试，教师在此过程中应分别参与每个小组的讨论，如果各组的输入输出分配较乱可以进行统一，在学生编程的时候如果没有思路教师可以进行适当的引导，与学生一起讨论定时器、中间继电器、计数器的使用，与学生结合理论解决接线问题。问题基本解决后，各小组要在老师的指导下进行通电试验，有些小组通电试验一次成功，有些小组程序编写不对，有些小组电路板没有通电需要老师帮忙排除故障，经过小组重新讨论，检查接线，修改程序，通过努力基本都能完成本次项目活动。每个小组看到自己的实验板上的交通灯有序闪动，电动机正反转正常运行，都会很有成就感，学生们在此过程中收获了学习技能和学习方法以及完成任务的成就感。
4总结
诚然，用项目教学法进行专业课教学的效果十分明显，但在实施过程中也遇到了不少的问题：（1）要求教师不仅要有较高的理论知识水平.还要有较强的实践动手能力和解决问题的能力。（2）技校学生素质不一.自学能力差，给完成项目任务带来一定的困难。因此。在实施项目教学前.需要用PLC仿真软件做循序渐进的练习，根据班级总体练习的情况决定项目任务的难易，若项目任务相对于学生的水平过于困难会导致学生没有信心完成，同时在项目教学实施时，也应以充分的课时作为保证.必要时延长授课时间，学校的教学安排应配合教师的课程比较集中，例如一早上四个学时的课时都集中，以便学生有充分的时间完成教学任务。（3）项目教学的核心是通过实践最终完成一项任务，因此对实验，实训设备提出较高的要求。学校应在硬件建设方面予以重视.加大投入，设置实训设备损耗专用资金，努力为师生创造一个良好的实践环境。
总之，以PLC仿真软件为辅助结合实训设备进行实际接线并完成任务的项目教学模式中，课堂变得生动活泼、学生学习的热情商涨、每个学生的潜能都得到充分的发挥。培养学生的竞争意识、创新意识.促进他们在人格、意志、身心、体魄等方面的健康发展.为踏人社会参加上作打下坚实的专业基础。
参考文献
[1]姜坤.浅谈PLC仿真软件在PLc教学中的应用[J].计电子世界，2012，（4）：15.
[2]田彩云.PLC仿真软件在PLC教学中的作用[J].湖北广播电视大学学报，2010，（5）：3-5.
[3]赵双兰.仿真学习软件在PLC教学中的应用[J].职业，2010.（2）：7-71
[4]闩丽华.PLC教学存在的问题和解决时策[J].职教论坛.2004