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可编程控制器课程建设的创新研究
作者：张胜宇 冯明发 路 勇
关键词：可编程控制器；自主互动型教学；创新；教学能力
近年来，随着控制技术、信息技术的高速发展，可编程控制器技术日新月异。在这种大的背景下，传统的注重理论、忽视实践的教学方法，已经不能满足培养专业人才的要求。因此，改进可编程控制器课程的教学方法，做到理论与实践相结合，同时培养学生的创新能力已成燃眉之急。为了建设理论、实践与创新相结合的可编程控制器课程，提高该课程的教学效果，促进学生自主学习，我校电子系结合可编程控制器课程的特点进行了多方面的探索和研究，引入了自主互动型教学模式。本文对应用自主互动型教学模式的可编程控制器课程建设进行初步的研究和探索。
“一个基础、两个核心”的教学基本思想
自主互动型教学模式正是根据职业技术学院学科的特点和学生的实际，综合了自主学习模式和合作学习模式而创造的课堂教学模式。根据我校“培养能工巧匠型大学生”培养目标的要求，可编程控制器课程教学组提出“以培养学生基本能力为基础，以理论、实践相结合为核心，以创新精神教育为核心”的基本教学思路。
以培养学生基本能力为基础所谓基本能力，就是指学生必须掌握的基本理论知识、基本实验方法和技能。基本理论知识包括可编程控制器基本知识、基本指令、常用的可编程控制器以及可编程控制器在工业生产中的简单、典型应用。基本实验方法和技能包括基本低压电器操作、典型电气控制电路操作、基本可编程控制器编程以及故障查找、排除等。通过对学生的基本能力的培养，使学生掌握可编程控制器的基本概况，熟悉可编程控制器的基本操作，建立学生对可编程控制器的理性认识。
以理论、实践相结合为核心传统的理论教学和实践联系得不紧密，使学生不能在掌握了基本理论知识之后及时进行实践。为了把理论和实践紧密地结合起来，我们应用自主互动型教学的方法，通过理论教学让学生掌握可编程控制器的基本知识，然后通过实训教学让学生学习和熟悉可编程控制器基本原理和基本操作，了解可编程控制器编程的逻辑关系和设计完整的应用可编程控制器控制系统的基本方法；熟悉与掌握可编程控制器应用密切相关的科学实验方法和技能；培养与积累从事可编程控制器技术操作、革新、改造和新产品开发等方面的初步设计能力，并且在上述基础上，使学生养成自主学习、理论和实训结合学习、以科学严谨的态度学习和用科学的方法学习的良好学习习惯。
以创新精神教育为核心江泽民同志说过：“创新是一个民族进步的灵魂，是国家兴旺发达的不竭动力，一个没有创新能力的民族难于屹立于世界之林。”创新是产生于激情驱动下的自觉思维，创新思维是由于热爱、追求、奋斗和奉献所形成的精神境界高度集中，沉浸于那种环境里所产生的自觉思维。因此，教育的根本是培养学生的自主创新能力。可编程控制器课程在设计上既要以理论、实践教学为主，又要以创新精神教育为核心。要将创新思想和创新教育贯穿于整合教学过程的各个层次，渗透到教学的各个方面，通过理论、实践相结合的自主互动型教学模式培养学生的创新意识和创新能力。在教学过程中，要鼓励学生的求异思维、直觉思维等，提倡用独特的思路和丰富的想象去探知事物。特别是在可编程控制器编程实训课上更要体现学生思维的不同，让每个学生自主建立编程的流程图，避免用同一思路进行编程，培养学生的创新思维。
“理论、实践和创新相结合”的教学基本方法
实践是检验一切真理的标准，先进的理论必须要运用先进的方法来实现，也必须要在实践中进行检验和完善。要完成“一个基础、两个核心”的自主互动型可编程控制器课程，就必须制定一套与之配合的、行之有效的具体的教学方法。根据可编程控制器课程的特点、“一个基础、两个核心”的自主互动型教学模式的先进理论以及高职学生的自身的条件，我们设计了“理论、实践和创新相结合”的具体的教学方法。在实际教学过程中，应用该教学方法取得了一定的成果。
互动型的理论教学 在传统的理论教学中，教师在讲台上以灌输式的方法对学生进行理论的“传输”，学生往往心不在焉，所以实际的效果并不理想。为了改善这一状况，可编程控制器课程采用互动型的理论教学。所谓互动型的理论教学，就是指在理论教学过程中让学生能主动参与到课堂教学过程中来。课堂氛围也因学生的主动参与而生动活泼、情趣盎然。在一堂课中，往往只有初始十几分钟的有效听课时间。因此，就要有效利用这段时间，集中讲解可编程控制器课程中学生无法自主学习的内容，让学生可以接受本节课要掌握的内容；然后利用剩余的时间，调动学生积极性，让学生自己讲解其他可以自主学习的知识点。比如，在教授电气电路图的时候，教师先讲解1～2个电气电路图，然后让学生上讲台当老师为其他的学生讲解，教师再作补充。用这样的方法，学生的积极性会很高涨，既可以使学生利用以前课堂上“荒废”的时间，又可以锻炼学生的演讲能力和表达能力，可谓一举多得。此外，还要注意教学的梯度设计，逐步提高难度。整个教学过程应遵循“由浅入深、由简单到复杂、由单一到综合”逐步提高的原则。先向学生讲解基础性的简单原理，再和学生一起剖析深入的、复杂的、综合的理论，让学生在教师的指导下，自主地学习和掌握理论知识，使学生建立可以自行解决问题的信心，并让学生接触实际问题和工程应用，真正明白和掌握可编程控制器的原理，为实训课打下坚实的理论基础。
自主型的实践教学学生经过互动型的理论教学之后有了一定的理论基础。然后就需要学生对已掌握的知识进行实践操作。通过实践操作可以巩固理论学习的成果，也可以加深对可编程控制器的原理的理解。所以制定适合可编程控制器课程特点的实训课程，是实现学生自主学习的关键。具体做法如下：（1）设计结合可编程控制器理论知识面向实际工程应用的实训项目。根据可编程控制器的实际应用，我们设计了电动机运行控制、四路口交通灯控制、物料传输带控制等实训项目，让学生在实训中就可以切实地了解可编程控制器的实际应用，建立一个系统的可编程控制器的工程概念，为学生今后实际操作可编程控制器打下基础。（2）为了调动学生，尤其是后进学生的学习积极性，我们将学生分成不同的小组，共同研讨问题，由代表回答问题，最后综合打分。共同学习使得大部分学生学会了自强自爱，学会了尊重他人和尊重不同的价值观，学会了相互激励、相互赞赏，与他人协作的能力得到了锻炼。特别是不愿意思考和回答问题的学生，他们会在同组的学生的带动下，由被动学习逐渐变为主动学习，自愿回答问题。
创新能力的培养“创造性思维基于实践始于问题。”因此可编程控制器课程教学应重视对学生的启发，让学生自主地发现问题，并在不断的学习中逐渐解决问题。对待同一个问题鼓励学生尝试提出各种不同的见解或方法来解释或者解决，甚至可以质疑教师、挑战权威。但是要求学生必须用所学过的理论知识来解释自己的见解，学生之间还要进行论证，听取其他学生的建议，并根据他人的不同见解针对自己的问题不断进行新的探索。比如，在讲授电动机手动顺序控制的时候，我们就要求学生课后自己设计电动机自动顺序控制，并在课堂上阐述自己的方法，再根据其他同学提出的意见进行修改，最后可以在实训课上验证自己的方法。这样极大地提高了学生的学习热情，启发了学生的创造性思维，培养了学生的创新意识。可编程控制器课程是与实践工程紧密联系的一门工科课程。学生在经过自主互动型的理论、实践教学之后，可进行模拟实际工程的实训训练。但是这些对于创新教学而言还是不够的，还需要学生对一些实际的工程根据自己的知识储备进行操作、探讨和完善。可编程控制器课程以及其他工科类课程的教学目的就是为了向社会输送基础知识扎实又具有一定实际工程经验的专业人才。因此，可编程控制器课程应设计由学生以小组为单位自主完成综合性的工程实训内容。目前，我系可编程控制器课程设计的综合工程为电梯控制系统，我们向学生提出如下要求：（1）根据自己的能力分别设计出3～7层电梯模型。（2）硬件包括轿箱上下运行电路、门开关运行电路、关门防夹电路、楼层指示电路、运行操作电路、传感器电路等等。（3）软件包括电梯的运行控制、各种指示、逻辑判断等等。学生对这样一个和日常生活息息相关的实际工程设计十分感兴趣，每个小组都积极讨论研究方案，不断完善，整体的教学效果也十分显著。学生综合设计的成果还应用到几项科研课题之中，如我校为某大公司PLC产品制作的7层电梯演示模型就是由我们系2005级学生参与完成的。可编程控制器课程设计的综合实训对启发学生创新意识、锻炼学生创新能力都达到了显著的效果。
参考文献：
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