在高职PLC课程中应用案例教学法的探索与实践
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作者: 束伟
摘 要： PLC课程是高职高专机电类专业一门重要的专业课程，由于课程内容实践性强，使用传统的教学方法讲授PLC课程很难实现该课程的教学目标与要求。本文作者通过教学实践发现，运用案例教学能有效地提高学生的学习兴趣，大大提高教学质量。
关键词： 高职案例教学法 任务驱动 PLC课程 应用
近几年来，在PLC教学过程中，我们打破传统的教学方式，按教材章节顺序授课的模式为案例教学的模式，教学效果得到显著提高。在进行案例教学的过程中，以一体化的功能模式为中心，突出教师的主导作用，充分调动学生的主观能动性，体现学生学习的主体地位。在实施案例教学的过程中，具体要注意处理好以下几方面的问题。
一、合理编排授课内容，构建功能模块
PLC的应用以程序的编译为主要目标，实际生产中应用的PLC程序都是由一个或多个功能模块组成的，学生在掌握各种功能模块的基础上，灵活运用就可以解决比较复杂的程序设计问题。在实施案例教学中，要依据教学指导方案，构建符合生产实践需要的各种功能模块。
1.分析案例程序，将知识点归类。
我们从教材、三菱工控网、自动控制技术网站等多种渠道搜集了上百个PLC应用实例，对每个实例程序的设计思路和PLC梯形图编写所使用的指令类型进行系统分析，找出同类案例的指令运用特点，将教学知识点合理分配，建立一系列以指令为中心的知识模块。在实施案例教学的过程中，我们根据PLC指令应用的情况，构建了以下几个知识点模块：基本顺控模块、步进顺控模块、功能指令模块、常用功能模块和综合应用模块。例如，在常用功能模块中包括声音报警、图文显示、检测、超压欠压保护、过流过载保护、断电保护等生产线设计中常见的功能，将案例融入到生产实践中就可以完善PLC程序功能。这样编排知识点，既考虑到知识点的连续性，又符合了案例教学的实用性要求，也方便学生进行课前预习。
2.精选案例，建立功能模块。
根据案例中知识点的应用类型，筛选、整合成若干个功能模块，力求每个功能模块都围绕知识点进行程序设计。每个功能模块一般由5-10个精选的案例组成。每个案例的任务需要应用的程序设计指令都有不同，或不断增加新学指令，目的是使学生在完成每个任务的过程中都能学习到新的指令知识，并将所学的知识灵活运用。精选的每个案例都具有一定的科学性、代表性和连贯性，都能有效地为该功能模块核心内容的教学服务。
二、依据学生的知识结构和认知规律，设计好每一个案例
要改革传统教学为案例教学，首要任务是根据学生的知识结构特点和认知规律，结合生产实际，合理地设计好每一个案例。一个好的设计案例，能吸引学生的眼球，引起学习探究的兴趣，从而使其大胆地去探索发现。
1.迎合好奇心，培养兴趣，调动积极性。
知识来源于生活，又改变着生活。一个好的案例要紧密联系生活和生产实践，这样才能提高教学效果，达到教学目标。例如，自动洗车机设计案例，包含自动投币结算功能（有3个投币孔，分别为5元、10元、20元三种，当投币合计20元或超过20元时，按启动按钮SB1，洗车机开始动作，启动灯亮；7段数码管显示投币金额，当超过20元时，可以按退币按键，7段数码管回零并找回交易余额）。由于学生对自动投币功能很感兴趣，我们在案例教学中灵活地运用加减法运算、递减运算、显示指令，达到高级指令应用的目的。
2.唤醒自信心，满足探索要求，激发潜能。
精选案例要有一定的科学性、连贯性，由简到繁、由易到难，案例不但要有针对性，而且要有启发性，要能增强学生的自信心，激发学生钻研的兴趣，提高教学效果。以“十字路口交通信号灯控制”案例为例来说明。
案例任务要求：“设计交通繁忙的十字交通路口信号灯控制程序，控制信号为南北方向和东西方向信号灯，包括红灯、闪烁黄灯、直行绿灯。（A）要求：①东西方向绿灯和南北绿灯不能同时亮，否则系统将立即报警；②南北红灯与东西红灯同时亮；东西绿灯维持亮30秒后闪烁3次（亮灭间隔为0.5秒）然后熄灭，变为东西黄灯亮并维持3秒后熄灭，同时南北红灯也熄灭；③此后东西红灯和南北灯同时亮；南北绿灯维持亮30秒后闪烁3次（亮灭间隔为0.5秒）然后熄灭，变为南北黄灯亮并维持3秒后熄灭，同时东西红灯也熄灭；④恢复南北红灯与东西红灯同时亮，如此循环。
案例任务拓展要求：（B）增加左行绿灯控制功能；（C）增加夜间通行自动调整功能；（D）增加特种车辆强制通行功能；（E）增加行人强制通行功能。
本案例所用的知识点：定时器的应用、计数器与定时器的综合应用、置位复位指令、主控指令、脉冲微分输出指令等。难点：一是灵活应用多个定时器，定时时间到的处理，二是程序中的转移与循环。本案例的任务，对于学生来说再熟悉不过了，也比较感兴趣。完成A项要求的难度不大，可以仅仅应用定时器指令编程，也可以应用计数器与定时器指令结合编程，学生完成本项编程设计要求没有什么问题。B项要求在（1）项要求上增加两个定时器和两个输出可以达到目的，这需要学生改动一下就可以实现。C、D、E项设计要求有一定的难度，对学生来说不能一下子就编写出来，而且应用的指令也增多，学生的挑战激情就调动起来了。
三、任务驱动，分组教学，充分调动学生的团队合作精神
1.分层教学，逐步收获。
案例式教学在实施过程中要采用分层教学的方式，使接受能力不同的学生在每一次学习中都学有所获。比如我们可根据学生掌握知识点的情况，将部分案例的难度分解成A、B、C三个层次，要求每个学生都能完成A层次的任务，80%的同学能完成B层次的任务，30%的同学能完成C层次的任务。这样既保证了全体学生的基本学习目标的实现，同时也解决了部分优秀学生的培养问题。
2.集思广益，共同进步。
在应用案例的教学过程中，将学生按照接受能力的快慢进行均衡分组，每组3-4个同学，组长负责组员的分工和协调并担负组员的评价任务。教师根据小组任务完成的情况，对小组及小组长进行任务评价。这就要求每个学生都动起来，从分析案例任务到输入输出口分配及程序流程设计，再到上机调试都要主动参与，积极讨论，互相帮助。只有完成案例任务，才能获取相应的积分值，提高平时成绩。
在实施案例教学的过程中，教师以一体化的形式进行案例任务驱动教学，保证每个案例实施时教师的理论指导与学生的自主实践紧密联系，理论教学和实习教学同步进行，知识点的教学与实操训练融合在一起，及时总结评价和反馈指导。这样，学生能及时地体会案例任务完成的实践效果，学习热情不断提高，更好地发挥学生的主体作用。
参考文献：
［1］王兆义.可编程序控制器实用技术［M］.北京：机械工业出版社，1999.
［2］杨少光.可编程序控制器应用基础［M］.北京：高等教育出版社，2005.
［3］蒋庆斌，徐国庆.基于工作任务的职业教育项目课程研究［J］.职业技术教育（教科版），2005，（22）.
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