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摘要：通过调研分析不同高校PLC课程的教学模式，根据实际教学经验，提出有效利用PLC仿真软件的优势，依据不同专业的特点区分采用“案例或项目教学为主，仿真学习为辅”的教学模式。该教学模式的具体实施过程很好地把“教”与“学”联系在一起，充分调动了学生的自主学习积极性，保证了教学效果达到最佳。
关键词：PLC；教学模式；案例教学；仿真学习
作者简介：王燕芳（1978-），女，山东菏泽人，郑州航空工业管理学院机电工程学院，讲师。（河南郑州450015）
中图分类号：G642.3 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2011）10-0085-02
“PLC原理及应用”课程是电气、自动化及机电类等多个工科专业重要的专业课。该课程内容抽象，同时该课程的理论知识又与实际工程紧密结合，具有很强的工程实践性，而工业控制技术发展很快，新技术、新装备不断涌现，这给PLC课程的教学带来了极大的挑战。采用怎样的教学手段和方式才能使学生真正地掌握最新的PLC控制技术？该问题很值得教授“PLC原理及应用”课程的老师去思考。
作为一名长期从事“机械电气自动控制及PLC”课程教学的专业课老师，笔者在教学过程中，为了使学生能够融会贯通，灵活掌握PLC的原理及应用，不断尝试新的教学方式与手段。同时，本人还对不同高校不同专业在“PLC原理及应用”课程教学过程中采用的模式及效果进行了调研，在此基础上，综合本人实践教学经验，对“PLC原理及应用”课程的教学模式进行了探索。
一、“PLC原理及应用”课程教学模式的现状分析
目前，部分院校依然采用传统的教学模式，理论教学与实验教学各自独立进行，理论课以板书教学。
但总的来看，大部分院校对“PLC原理及应用”课程的教学模式进行了改革与创新，其方法包括：采用多媒体课件的教学方法、加强实践教学环节、采用PLC仿真软件模拟法以及基于任务驱动的模块化教学法等。
1.多媒体课件教学法
随着计算机技术的不断进步，多媒体教学法已经在各大专院校中普遍采用，通过编制与PLC课本以及PLC实践环节相关的多媒体课件，不但可以更加清晰地为学生讲解授课内容，而且通过图片、动画的方式增强学生的记忆和理解，提高了教学效果和质量，丰富了教学方法。这对于以往单纯采用板书授课的传统教学方式是一个很大的改进，尤其是在课程初期，可以充分调动学生的主动性，提高学生对本课程的学习兴趣，引导学生尽快入门。
在使用多媒体课件教学时，也要注意避免几个问题，如：尽量采用图文结合，要多穿插实例图片等内容，不可一次性输入大量文字，使学生对课件产生厌倦情绪；对于比较难的问题，如内部结构等，要重点突出，可采用多张原理图充分加以说明，加深学生对知识点的印象；对于重点内容要充分讲解，或者配以板书讲解，避免因课件的原因造成讲解速度过快等问题。总之，多媒体课件教学法是学生普遍比较容易接受的方式，大多数学生对教师制作的优秀课件兴趣浓厚。
2.实践教学法
“PLC原理及应用”教学具有实践性强的特点，因此课程实验是教学中必不可少的内容。学生通过亲手实验，不但可以巩固课堂教学内容，而且可以通过实验加深对课堂所学内容的理解，提高其PLC控制设计编程及开发能力，具有一定的分析、解决实际问题的能力等。
实践教学方面一般采用课程实验和课程设计相结合的方式，这样的方式有利于提高学生的动手能力，提高其主观能动性，充分做到理论与实践相结合。通过课程实验，加深学生对PLC控制编程的理解；通过课程设计，充分提高学生利用PLC分析解决实际问题的能力。
实践环节存在的问题主要表现在：由于条件的限制，可能存在个别学生未能亲自动手，出现只看不动的情况；理论环节与实践环节的衔接存在问题，学生在尚未充分掌握课堂内容的时候，对于实验内容不能够充分理解；课程设计题目难度不合适，在未能充分掌握课堂内容的时候，许多学生不能独立完成课程设计内容；课程设计题目过少，出现个别学生偷懒等现象。
要解决以上实践环节中出现的种种问题，必须对实践教学环节进行适当改革，如合理选择课程实验内容，充分利用现有硬件条件，优化实践教学环节，采用仿真软件模拟实验等方法，都是改革实践教学的有效方法。
实践证明，通过教师和学生的互动，优化实践教学环节的应用，能够有效地提高学生的自主创新能力和应用能力。
3.PLC仿真软件模拟法
在“PLC原理及应用”课堂教学中引入PLC仿真软件是对传统教学方法的改革，为学生提供PLC仿真软件的同时，也给他们讲授仿真软件的使用方法，使学生在课余时间也能够通过软件学习PLC，提高其阅读、编写、调试和开发程序的能力，加深对课堂学习内容的理解。
不同品牌的PLC模块需要不同的编程软件和仿真软件。同一品牌的PLC模块，仿真软件也是多种多样的。目前广泛流行的PLC仿真软件有西门子的S7_200 V2.0、三菱的GX-Simulator 6C、欧姆龙的CX-Simulator V1.5等，仿真软件将虚拟舞台和编程操作合成在一起，集成了程序的编写、模拟调试、动画演示效果等功能，具有较强的互动性。
PLC课程具有信息量大、编程枯燥、程序结果无法以板书形式演示的特点，在实验设备不足的情况下如果加入仿真软件进行教学，是一种提高PLC教学质量的有效教学模式。
4.基于任务驱动的模块化教学法
该教学法改革传统的课程组织形式，探索任务驱动的课程模块化教学，将PLC控制应用技术分为若干个模块和一个PLC课程设计模块，每个模块均由若干个具体的典型工作任务组成，每个任务均将相关知识和实践过程有机结合；在课程内容的选择上降低理论重心，突出实际应用，注重培养学生的应用能力和解决问题的实际工作能力。
该教学法的改革旨在更新教学内容，降低教学难度，提高学生对“PLC原理及应用”课程的学习兴趣。
但該教学法也存在不足：任务模块数量的限制，会导致学生基础知识欠缺，学习内容不够系统化。在实际操作过程中，由于时间有限，学生不愿自学理论知识，在完成模块任务工作时，容易因因难度较大而引起抄袭现象。
二、新的教学模式在“PLC原理及应用”课程教学中的实践与应用
通过分析不同“PLC原理及应用”课程的教学模式，依据笔者多年的实际教学经验的积累，认为应该依据不同专业特点区分对待，选取不同的教学模式。
对于电气、自动控制类等电学专业，由于他们对有关“PLC原理及应用”课程先导课的学习较为全面，理论基础较好，可以采取“案例教学为主，仿真学习为辅”的教学模式；对于机电类专业，由于他们相关基础课比较薄弱，可以采取忽略理论知识、偏重实际的“项目教学为主，仿真学习为辅”的教学模式。
1.案例教学
案例教学是一种准实践的教学方式，就是教师根据教学大纲和教学目标的要求，在多媒体教学课件中引入典型、实用的教学案例，并引导学生分析、讨论，让他们在实际案例的软件仿真学习中积极思考，主动探索，以培养学生的综合能力和创新意识。
相对传统教学，案例教学是一种动态开放式的教学模式。案例教学的整个教学过程以案例为主线，老师引导学生围绕着案例来开展整个课堂教学活动，学生能够积极参与教学。
案例教学中案例的设计与选择非常重要，一方面教学案例应为课程单元基础知识的概括，又要抓住阶段所学知识体系中的重点和难点，为此教师要精心设计并选取有实用性和代表性的案例；另一方还要多和学生沟通，争取所选案例能够引发学生的兴趣。后者将直接影响到教学的效果。俗话说得好，兴趣是最好的老师，所以，在案例教学中如何激发学生的学习动机与学习兴趣也是教学中的重要环节。
例如，在介绍PLC梯形图编程方法时，第一个案例选取了“三相异步电动机的正反转控制”，这个案例既简单基础又典型实用，通过该案例重点介绍了LD、LDI、AND、ANI、OR、ORI、OUT等基本常用指令的功能与编程方法及梯形图的绘制方法，强调了该环节的重点为梯形图语言与指令表程序间的转换，难点为根据控制要求和实际接口电路准确地画出控制梯形图。
通过具体案例分析，使抽象的编程形象化，既巩固了基本指令的学习，又加深了学生对编程方法的理解。
2.项目教学
项目教学从根本上来说是案例教学的扩充、完善，教师针对一项具有实际意义的完整项目，弱化课本理论知识，强化并结合实际应用进行课程内容的讲解，项目教学还依赖于实验，把课堂教学的内容与实践有机地结合起来，充分发掘学生的潜能，培养和提高学生的动手能力、实践能力、分析能力和综合能力。
例如，在讲解“五组抢答器控制设计”项目时，其讲解步骤为：介绍项目预备知识：编程指令（PLS、PLF、INV、NOP）；分析项目控制要求；进行I/O地址分配；给出硬件实际输入输出接线图；编写控制梯形图语言及指令程序。
整个教学内容围绕项目分析、设计、编程完成，打乱了课本章节间的顺序限制，强调知识点的灵活应用与前后内容的系统融贯性，突出课程内容的实际应用。
3.仿真学习
仿真学习以一定的任务为驱动，就是在课堂案例或项目的基础上，延伸一个PLC程序设计任务，分组布置给学生，要求他们通过软件仿真的形式完成任务，引导学生由简到繁、由易到难、循序渐进地完成一系列仿真任务，其任务仿真完成的过程也是学生自主学习的过程。
仿真学习的主题依然是围绕一个具体的实例或项目进行的。
首先，教师明确具体的PLC程序设计任务，并考虑不同学生的实际学习能力的差异，优差组合，要求他们对任务进行切分，从主任务中分解出具体的子任务协作完成设计任务。
其次，教师在学生仿真学习的过程中要适时引导，及时组织交流，并进行评讲、归纳。具体做法如下：参与小组的探讨，指导学生灵活运用教学内容；鼓励学生查阅资料，拓展知识面；促进学生之间相互学习，相互合作；课堂点评各组程序设计完成情况，推广新思路，鼓励创新。
总之，仿真学习既提高了学生独自分析问题、解决问题的能力，又培养了学生间的互动协作精神。
无论是“案例教学为主，仿真学习为辅”的教学模式，还是“项目教学为主，仿真学习为辅”的教学模式，体现的都是一种教与学的相辅相成。教与学永远是不可分割的，在整个教学过程中只有把两者有效配合起来，才能达到最佳的教学效果。案例或项目都只是学生从中获取知识的载体，自主学习才是学生巩固知识、提高能力的有效方法。
三、结束语
在实践性较强的“PLC原理及应用”教学过程中，充分利用PLC仿真软件的优势，采用案例或項目教学为主，仿真学习为辅的教学模式，能够充分调动学生自主学习的积极性，使“教”与“学”配合的效果得到较好的发挥，解决了教与学的矛盾。学生通过实际案例或项目的学习与仿真，走出课本理论，获得了实际应用技能，实现了学以致用的目的。
参考文献：
[1]吴清,刘凤,沈剑.多媒体技术实用教程[M].北京:清华大学出版社,2008.
[2]范次猛.可编程控制器原理与应用[M].北京:北京理工大学出版社,2007.
[3]杨青峰,付骞.可编程控制器原理及应用[M].西安:西安电子科技大学出版社,2010.
[4]何文雪,刘华波,吴贺荣.PLC编程与应用[M].北京:机械工业出版社,2009.
（责任编辑：刘辉）
关键词：PLC；教学模式；案例教学；仿真学习
作者简介：王燕芳（1978-），女，山东菏泽人，郑州航空工业管理学院机电工程学院，讲师。（河南郑州450015）
中图分类号：G642.3 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2011）10-0085-02
“PLC原理及应用”课程是电气、自动化及机电类等多个工科专业重要的专业课。该课程内容抽象，同时该课程的理论知识又与实际工程紧密结合，具有很强的工程实践性，而工业控制技术发展很快，新技术、新装备不断涌现，这给PLC课程的教学带来了极大的挑战。采用怎样的教学手段和方式才能使学生真正地掌握最新的PLC控制技术？该问题很值得教授“PLC原理及应用”课程的老师去思考。
作为一名长期从事“机械电气自动控制及PLC”课程教学的专业课老师，笔者在教学过程中，为了使学生能够融会贯通，灵活掌握PLC的原理及应用，不断尝试新的教学方式与手段。同时，本人还对不同高校不同专业在“PLC原理及应用”课程教学过程中采用的模式及效果进行了调研，在此基础上，综合本人实践教学经验，对“PLC原理及应用”课程的教学模式进行了探索。
一、“PLC原理及应用”课程教学模式的现状分析
目前，部分院校依然采用传统的教学模式，理论教学与实验教学各自独立进行，理论课以板书教学。
但总的来看，大部分院校对“PLC原理及应用”课程的教学模式进行了改革与创新，其方法包括：采用多媒体课件的教学方法、加强实践教学环节、采用PLC仿真软件模拟法以及基于任务驱动的模块化教学法等。
1.多媒体课件教学法
随着计算机技术的不断进步，多媒体教学法已经在各大专院校中普遍采用，通过编制与PLC课本以及PLC实践环节相关的多媒体课件，不但可以更加清晰地为学生讲解授课内容，而且通过图片、动画的方式增强学生的记忆和理解，提高了教学效果和质量，丰富了教学方法。这对于以往单纯采用板书授课的传统教学方式是一个很大的改进，尤其是在课程初期，可以充分调动学生的主动性，提高学生对本课程的学习兴趣，引导学生尽快入门。
在使用多媒体课件教学时，也要注意避免几个问题，如：尽量采用图文结合，要多穿插实例图片等内容，不可一次性输入大量文字，使学生对课件产生厌倦情绪；对于比较难的问题，如内部结构等，要重点突出，可采用多张原理图充分加以说明，加深学生对知识点的印象；对于重点内容要充分讲解，或者配以板书讲解，避免因课件的原因造成讲解速度过快等问题。总之，多媒体课件教学法是学生普遍比较容易接受的方式，大多数学生对教师制作的优秀课件兴趣浓厚。
2.实践教学法
“PLC原理及应用”教学具有实践性强的特点，因此课程实验是教学中必不可少的内容。学生通过亲手实验，不但可以巩固课堂教学内容，而且可以通过实验加深对课堂所学内容的理解，提高其PLC控制设计编程及开发能力，具有一定的分析、解决实际问题的能力等。
实践教学方面一般采用课程实验和课程设计相结合的方式，这样的方式有利于提高学生的动手能力，提高其主观能动性，充分做到理论与实践相结合。通过课程实验，加深学生对PLC控制编程的理解；通过课程设计，充分提高学生利用PLC分析解决实际问题的能力。
实践环节存在的问题主要表现在：由于条件的限制，可能存在个别学生未能亲自动手，出现只看不动的情况；理论环节与实践环节的衔接存在问题，学生在尚未充分掌握课堂内容的时候，对于实验内容不能够充分理解；课程设计题目难度不合适，在未能充分掌握课堂内容的时候，许多学生不能独立完成课程设计内容；课程设计题目过少，出现个别学生偷懒等现象。
要解决以上实践环节中出现的种种问题，必须对实践教学环节进行适当改革，如合理选择课程实验内容，充分利用现有硬件条件，优化实践教学环节，采用仿真软件模拟实验等方法，都是改革实践教学的有效方法。
实践证明，通过教师和学生的互动，优化实践教学环节的应用，能够有效地提高学生的自主创新能力和应用能力。
3.PLC仿真软件模拟法
在“PLC原理及应用”课堂教学中引入PLC仿真软件是对传统教学方法的改革，为学生提供PLC仿真软件的同时，也给他们讲授仿真软件的使用方法，使学生在课余时间也能够通过软件学习PLC，提高其阅读、编写、调试和开发程序的能力，加深对课堂学习内容的理解。
不同品牌的PLC模块需要不同的编程软件和仿真软件。同一品牌的PLC模块，仿真软件也是多种多样的。目前广泛流行的PLC仿真软件有西门子的S7_200 V2.0、三菱的GX-Simulator 6C、欧姆龙的CX-Simulator V1.5等，仿真软件将虚拟舞台和编程操作合成在一起，集成了程序的编写、模拟调试、动画演示效果等功能，具有较强的互动性。
PLC课程具有信息量大、编程枯燥、程序结果无法以板书形式演示的特点，在实验设备不足的情况下如果加入仿真软件进行教学，是一种提高PLC教学质量的有效教学模式。
4.基于任务驱动的模块化教学法
该教学法改革传统的课程组织形式，探索任务驱动的课程模块化教学，将PLC控制应用技术分为若干个模块和一个PLC课程设计模块，每个模块均由若干个具体的典型工作任务组成，每个任务均将相关知识和实践过程有机结合；在课程内容的选择上降低理论重心，突出实际应用，注重培养学生的应用能力和解决问题的实际工作能力。
该教学法的改革旨在更新教学内容，降低教学难度，提高学生对“PLC原理及应用”课程的学习兴趣。
但該教学法也存在不足：任务模块数量的限制，会导致学生基础知识欠缺，学习内容不够系统化。在实际操作过程中，由于时间有限，学生不愿自学理论知识，在完成模块任务工作时，容易因因难度较大而引起抄袭现象。
二、新的教学模式在“PLC原理及应用”课程教学中的实践与应用
通过分析不同“PLC原理及应用”课程的教学模式，依据笔者多年的实际教学经验的积累，认为应该依据不同专业特点区分对待，选取不同的教学模式。
对于电气、自动控制类等电学专业，由于他们对有关“PLC原理及应用”课程先导课的学习较为全面，理论基础较好，可以采取“案例教学为主，仿真学习为辅”的教学模式；对于机电类专业，由于他们相关基础课比较薄弱，可以采取忽略理论知识、偏重实际的“项目教学为主，仿真学习为辅”的教学模式。
1.案例教学
案例教学是一种准实践的教学方式，就是教师根据教学大纲和教学目标的要求，在多媒体教学课件中引入典型、实用的教学案例，并引导学生分析、讨论，让他们在实际案例的软件仿真学习中积极思考，主动探索，以培养学生的综合能力和创新意识。
相对传统教学，案例教学是一种动态开放式的教学模式。案例教学的整个教学过程以案例为主线，老师引导学生围绕着案例来开展整个课堂教学活动，学生能够积极参与教学。
案例教学中案例的设计与选择非常重要，一方面教学案例应为课程单元基础知识的概括，又要抓住阶段所学知识体系中的重点和难点，为此教师要精心设计并选取有实用性和代表性的案例；另一方还要多和学生沟通，争取所选案例能够引发学生的兴趣。后者将直接影响到教学的效果。俗话说得好，兴趣是最好的老师，所以，在案例教学中如何激发学生的学习动机与学习兴趣也是教学中的重要环节。
例如，在介绍PLC梯形图编程方法时，第一个案例选取了“三相异步电动机的正反转控制”，这个案例既简单基础又典型实用，通过该案例重点介绍了LD、LDI、AND、ANI、OR、ORI、OUT等基本常用指令的功能与编程方法及梯形图的绘制方法，强调了该环节的重点为梯形图语言与指令表程序间的转换，难点为根据控制要求和实际接口电路准确地画出控制梯形图。
通过具体案例分析，使抽象的编程形象化，既巩固了基本指令的学习，又加深了学生对编程方法的理解。
2.项目教学
项目教学从根本上来说是案例教学的扩充、完善，教师针对一项具有实际意义的完整项目，弱化课本理论知识，强化并结合实际应用进行课程内容的讲解，项目教学还依赖于实验，把课堂教学的内容与实践有机地结合起来，充分发掘学生的潜能，培养和提高学生的动手能力、实践能力、分析能力和综合能力。
例如，在讲解“五组抢答器控制设计”项目时，其讲解步骤为：介绍项目预备知识：编程指令（PLS、PLF、INV、NOP）；分析项目控制要求；进行I/O地址分配；给出硬件实际输入输出接线图；编写控制梯形图语言及指令程序。
整个教学内容围绕项目分析、设计、编程完成，打乱了课本章节间的顺序限制，强调知识点的灵活应用与前后内容的系统融贯性，突出课程内容的实际应用。
3.仿真学习
仿真学习以一定的任务为驱动，就是在课堂案例或项目的基础上，延伸一个PLC程序设计任务，分组布置给学生，要求他们通过软件仿真的形式完成任务，引导学生由简到繁、由易到难、循序渐进地完成一系列仿真任务，其任务仿真完成的过程也是学生自主学习的过程。
仿真学习的主题依然是围绕一个具体的实例或项目进行的。
首先，教师明确具体的PLC程序设计任务，并考虑不同学生的实际学习能力的差异，优差组合，要求他们对任务进行切分，从主任务中分解出具体的子任务协作完成设计任务。
其次，教师在学生仿真学习的过程中要适时引导，及时组织交流，并进行评讲、归纳。具体做法如下：参与小组的探讨，指导学生灵活运用教学内容；鼓励学生查阅资料，拓展知识面；促进学生之间相互学习，相互合作；课堂点评各组程序设计完成情况，推广新思路，鼓励创新。
总之，仿真学习既提高了学生独自分析问题、解决问题的能力，又培养了学生间的互动协作精神。
无论是“案例教学为主，仿真学习为辅”的教学模式，还是“项目教学为主，仿真学习为辅”的教学模式，体现的都是一种教与学的相辅相成。教与学永远是不可分割的，在整个教学过程中只有把两者有效配合起来，才能达到最佳的教学效果。案例或项目都只是学生从中获取知识的载体，自主学习才是学生巩固知识、提高能力的有效方法。
三、结束语
在实践性较强的“PLC原理及应用”教学过程中，充分利用PLC仿真软件的优势，采用案例或項目教学为主，仿真学习为辅的教学模式，能够充分调动学生自主学习的积极性，使“教”与“学”配合的效果得到较好的发挥，解决了教与学的矛盾。学生通过实际案例或项目的学习与仿真，走出课本理论，获得了实际应用技能，实现了学以致用的目的。
参考文献：
[1]吴清,刘凤,沈剑.多媒体技术实用教程[M].北京:清华大学出版社,2008.
[2]范次猛.可编程控制器原理与应用[M].北京:北京理工大学出版社,2007.
[3]杨青峰,付骞.可编程控制器原理及应用[M].西安:西安电子科技大学出版社,2010.
[4]何文雪,刘华波,吴贺荣.PLC编程与应用[M].北京:机械工业出版社,2009.
（责任编辑：刘辉）