浅谈PLC课程教学中自主学习的应用毕业论
2015-08-13 01:00
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摘要：可编程序控制器（Programmable Controller）简称PLC或PC，是专为工业环境下应用而设计，具有逻辑控制，定时控制，计数控制，步进控制，数据处理等功能，而且编程简单，可靠性高，通用性好。在可编程序控制器课程中开展自主学习，鼓励学生积极参与，乐于探究，勤于动手，可以培养学生搜集信息和处理信息的能力，提高学生独立分析问题和解决问题的能力。
关键词：PLC教学 自主学习
可编程序控制器是电气自动化专业的核心专业课程，该课程是一门实践性与应用性较强的课程，目的是培养学生进行程序设计的基本技能。课程内容主要涉及PLC的基本组成原理，基本指令以及程序设计的基本方法。在教学中采用自主学习方式，使学生在学习中把自己置于主人的地位，学习是学生自己的事，经过学生个人亲身探索和发现的过程，把知识变成学生的真知。在民主开放的课堂中改主动为被动，改要我学为我要学，并在学习中主动的去发现问题，积极学习，探求解决问题的方法，并在学习中不断体验和完善。自主开放的课堂还能使学生保持愉悦的心情，这有利于培养学生的学习兴趣和提高实践能力。
自主学习方式可以定义为：是一种学习者在总体教学目标的宏观调控下，在教师的指导下，根据自身条件和需要自由地选择学习目标，学习内容，学习方法并通过自我调控的学习活动完成具体学习目标的学习方式。自主学习的特点(1)学生自主学习具有主观能动性.要使学生学习具有主观能动性，必须激发学生的学习兴趣，兴趣是诱发学生学习动机和学习注意力的重要因素，为此，在PLC课程教学中教师要创设情境导入,多媒体导入等能激发学生学习兴趣的导入方式.才能使学生产生强烈的求知欲,使学生处于"欲罢不能,跃跃欲试”的积极求知状态.例如在”简易机械手控制”课堂教学中,以观看巧克力自动化生产过程作为情境导入,重点观看机械手动作,把学生的思维引入与问题有关的过程，在这个过程中有迷惑，有不解，也有探索和发现，“情景—探究—思考—发现—解决问题”这样一个模式，创设问题情景，使学生形成悬念，而使用旧知识又解决不了这个问题，这样就激发了学生的求知欲，引发学生积极参与到教学过程中来，通过学生自己动手，动脑，查资料，自己获得新知识，自己解决问题。当然教师做适当的启发与引导也是必不可少的。使学生自由的选择学习目标,可以编自动或自动/手动,自由选择编程方法.这也需要教师具有渊博的理论知识和丰富的实践经验,适时的给学生指点迷津,使学生成功的迈出每一小步,体验成功的喜悦,会使学生产生更浓厚的学习兴趣.(2)学生自主学习具有独立性,自主学习的实质就是独立学习,独立性是自主学习的灵魂,要求学生不依赖任何人,自主独立的完成具体学习目标.(3)学生自主学习具有异步性,尊重学生的个体差异,学生根据自身需要,选择相关学习内容, 并对学习结果作出自我评估.让每一个学生都体验到某一方面的成功,不断的使学生感到"我在努力,我在进步”由此增强学习的自信心.
自主学习的开展(1)学生要具有一定的相关知识,教师在进行自主学习活动之前,首先要了解学生已有的知识储备和学习基础,对于职中生来说,如果有必要,要提前进行相关知识点的梳理,防止学生有兴趣而没有信心,或是有兴趣而没有实现目标的方法.例如简易机械手编程中要求的知识储备.定时器和计数器的应用,控制过程的分析,功能表图的画法,功能表图转化为梯形图的方法,S/R指令的应用,步进指令的应用,SFTL指令的应用,输入/输出点数的分配等相关知识.其次,学生还要理解让他自主学习的内容.(2)目标设置要难易得当，要能被学生掌握,教师确定的目标是经过学生努力可以达到的目标,是”让学生跳起来能够摘到的苹果”,不能设置太难,不然会使学生百思不得其解,继而产生望而生畏的情绪,会打击学生学习的积极性,失去学习信心.对于难度较大的目标,教师可以进行难度分解,每一个分解后的目标不能太简单,太容易,学生不经过思考就能答上来,会使学生思维产生惰性,失去创造力.例如“交通信号灯控制”，要求学生用PLC模拟实现。控制要求:信号灯受一个启动开关控制,当启动开关接通时,信号灯系统开始工作,当启动开关断开时,所有信号灯都熄灭.1)南北红灯亮并维持25秒,南北红灯亮的同时,东西绿灯也亮,并维持 20秒.到20秒时,东西绿灯闪亮,闪亮3秒后熄灭, 东西绿灯熄灭时,东西黄灯亮.并维持2秒,到2秒时,东西黄灯熄灭,东西红灯亮.与此同时, 南北红灯熄灭,南北绿灯亮,2)东西红灯亮维持30秒.南北绿灯亮维持25秒,然后闪亮3秒再熄灭.同时南北黄灯亮,维持2秒后熄灭,这时南北红灯亮,东西绿灯亮.3)周而复始。学生对本课程目标较感兴趣，但又觉得有一定的难度。因此，这样的课题，教师应预先分析好难点所在，在让学生着手完成系统设计之前做好引导工作。编程时,引导学生可以将课题一句一句进行分解画出功能表图，灯的闪亮和闪亮次数可以用计数器来实现，再编写梯形图。如果使用经验设计法，灯的闪亮可以用两个定时器产生的时钟脉冲来实现.或使用M8013时钟脉冲实现。经过如此的引导，难点被一一分解，本课题的设计思路已经很清晰地出现在学生们的脑海中，利用逻辑时序控制编程方法或使用经验设计法，系统的设计也就迎刃而解了。只要教师引导得当，把难度分解适当，学生学习、运用知识就会得心应手。自然会独立成功的完成了自学的目标,这种强烈的成就感和满足感是体现自己能力和价值的情感满足,会使学生加倍努力的学习,一旦形成这种良性循环,就促使学生对学习内容产生强烈的直接兴趣和动机,形成学习的内动力.（3）学生应掌握解决问题的方法，自主学习主要是学生自己学习,这就要求教师在教学中要注重引导学生掌握科学合理有效的方法."授之以渔”比”授之以鱼”更重要.在实施教学过程中，教师一般不直接给出实例中的PLC程序，而是引导学生自己完成该程序的编写、上机验证，最后才给出参考程序供学生作对比、修正。整个教学过程充分发挥了学生学习的主体作用，教师在这个过程中起到了引导作用。在PLC在逻辑控制系统中程序设计方法主要有经验设计法,逻辑设计法,和继电器控制电路移植法。 经验设计法没有规律可遵循,具有很大的试探性和随意性, 继电器控制电路移植法主要用于电器控制电路改造时的编程。应用最广泛的是逻辑控制法中的功能表图设计法,根据功能表图来设计PLC梯形图的编程方式有四种1）使用通用逻辑指令的编程方式，要注意不允许出现双线圈的现象。2）使用置位/复位指令的编程方式。3）使用移位寄存器的编程方式，用于单序列功能表图中的各步总是顺序的接通和断开，并且同时只能有一步是活动步。4）使用步进指令的编程方式。例如在彩灯闪烁控制电路中，控制要求：有八只彩灯，呈圆形排列，按下启动按钮，则按如下规则闪亮，1 2、8 3、7 4、6 5 4、6 3、7 2、
8 1，要求学生用PLC模拟实现，大多数学生用不同的编程方法实现了模拟控制，有几个学生使用SFTL指令完成，需要十个中间辅助继电器如M110—M120，依次对M110—M120进行置位，利用M110—M120的线圈的得电与失电实现彩灯控制。但有个别学生依次对M110—M120全部进行置位，利用中间辅助继电器M110—M120的动合和动断触点控制其它线圈的得电与失电，实现彩灯控制，但是不能实现循环，对此要启发引导学生分析出原因，并解决问题。
1） 为什么不能实现循环。
2） 中间辅助继电器的动合和动断触点为什么不能复位。
3） 哪个指令可以使中间辅助继电器的线圈复位。
4） RST指令可以吗，ZRST指可以吗，哪个指令更好，为什么？
还要让学生比较在使用SFTL指令时，依次对M110—M120进行置位和依次对M110—M120全部进行置位，利用中间辅助继电器M110—M120的动合和动断触点控制其它线圈的得电与失电，实现彩灯控制哪一种思路更清晰，程序更简单，由此来培养学生分析问题和解决问题的能力。“独学而无友，孤陋而寡闻”自主学习，也需要交流，最后让利用其它三种编程方式的同学介绍编程思路，共同探讨和交流，课堂气氛更加热烈，学生学习积极性更浓，而且学生经过自主学习后获得了对知识的系统性认识。
总之，在PLC课堂教学中开展自主学习方式，让学生独立完成学习目标，使学生体验到成功的喜悦，体验到学习更是他的责任和义务，要爱学习，更要会学习，以致于能适应终身学习的要求，掌握更多的知识与技能，才会有更多的智慧，“知而获智，智达高远”。
参考文献：[1] 吴效锋 新课程怎样教——教学艺术与实践 沈阳出版社
[2] 黄净 电器与PLC控制技术 机械工业出版社
