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在ＰＬＣ课程中借助ＳＰＳ－ＶＩＳＵ软件实施模拟实训项目教学
作者：蒲增利
关键词：SPS-VISU软件；实训项目教学；PLC
可编程序控制器简称为PLC，它是一门实践性很强的综合技术，是在传统的顺序控制基础上引入微电子技术和计算机技术而研制出的新型工业自动控制装置，目前已成为工业生产自动化的三大支柱之一，在生产过程及生产设备的控制和应用领域日益广泛。我校根据社会发展对技能型人才的需求，在《电器运行与控制》、《机电一体化》、《机械制造与加工》等专业开设了可编程序控制器这门主干必修课程，并且配有14台电气智能运行平台实验设备。
过去，对这门主干课程的教学，主要是采用“课堂理论讲授+几个验证性的简单实验”的教学模式。采用这种教学模式的后果是，大多数的学生对学这门课程的感觉是单调、枯燥和难学。课堂上出现学生看小说和睡觉等厌学现象，甚至出现学生逃学现象，教学效果极差。为了克服由传统教学方法所带来的这一弊端，笔者根据中职学校培养学生目标（为生产、服务和管理第一线培养高素质劳动者和应用型技能人才）和PLC课程大纲的要求出发，在学习总结我校几位赴德培训教师经验介绍和我校现有实验设备的基础上，提出了在PLC课程中借助SPS（PLC）-VISU软件实施模拟实训项目教学，以改善学生的听课效果，进而提高学生分析问题和解决问题的能力。
SPS-VISU软件简介
SPS-VISU是一种仿真软件，利用该软件可以在监视器的屏幕上画出各种机械设备、开关和传感器等。如果这些所画的设备、开关和传感器被指定在与Step7编程软件所编写程序对应的输入/输出端口上，那么在运行时，一旦该界面调用了Step7程序，就可以利用鼠标来控制所画的设备、开关和传感器，使得它们按所编写的程序要求动作起来，类似于工厂的实际生产加工过程。SPS-VISU软件提供以下的几种操作对象：（1）开关、灯、汽缸；（2）水箱、输送带和限位开关；（3）文本显示，二、十进制显示，状态指示；（4）标准对象。此外，用户还可以根据需要，对SPS-VISU提供的bmp图形进行编辑，以满足自己个性化设计的要求。SPS-VISU软件的操作界面如图1所示，所设计的机械设备界面如图2所示（以钻床自动加工为例）。
“模拟”实训项目教学
所谓的模拟实训项目教学，是师生借助SPS-VISU软件、SIMES Step7编程软件来共同实施一个完整的模拟实训项目工作而开展的教学活动。这里所选用的模拟实训项目都是借助SPS-VISU软件来设计的与实际应用价值相类似的工作任务（如：交通灯、钻床加工、瓶子加工生产和恒压供水等项目）。采用SPS-VISU软件来设计模拟实训项目，不但可以节省学校对实训设备的投入，而且可以提高学生学习的积极性和动手操作能力（所有的模拟实训项目都要学生借助SPS-VISU软件亲自动手设计）。这种教学方法在于满足学生学习一定的教学内容；能将理论知识和实际技能结合起来；学生有独立制定项目计划并实施的机会；有明确的具体模拟实训项目成果展示；学生自己克服、处理在模拟实训项目设计工作中所出现的困难和问题；所模拟实训项目的工作要具有一定的难度，要求学生能应用所学的知识（包括计算机软件应用）、技能加以解决；学习结束后，师生要共同评价模拟实训项目开发成果。
模拟实训项目教学的实施
为了有效实施该模拟实训项目教学，本人在开学前和其他几位教师（其中有赴德培训的两位教师）、实训指导教师一起研讨模拟实训项目课题，针对我校是一所以工科为主的中等职业学校，所以所确立的模拟实训项目是与加工制造或与电气控制有关的项目（如：交通灯、钻床加工、瓶子加工生产和恒压供水等项目），确定模拟实训项目实施的过程，明确模拟实训项目开发过程的考核细节，设计模拟实训项目活动过程中所涉及的表格等标准文档格式，对每个学生的知识、能力、表现和个性进行测评，建立学生档案。根据所教班级的学生数和实训设备的台套数进行分组，并确定每个分组的人数。同时，在开学前教师要先行完成所确定模拟实训项目课题的实施和测试工作。具体的实施过程如下：
（一）确定模拟实训项目和实施流程
教师针对课程的大纲要求和学生的培养目标，在分析学生的知识基础和能力基础后，将课程要求与学生的实际情况结合，选定模拟实训项目，按照项目教学法的要求，制定实施流程，即：根据课题要求在SPS-VISU软件中画出工艺草图；根据工艺草图列出所需器件明细表样式；采用硬件的电气连接图稿纸；根据电气联接图列出地址分配表样式；提供时序控制图清样；选择编程软件（指定用SIMES Step7）写出指导方案。上述文件由教师在开学前准备，开学后要把这些文件发给学生，以供学生参考。
模拟实训项目任务确定后，开学初教师就要向学生布置本学期的学习任务，即提出本学期学生在学习PLC这门课程时，要建立4个模拟实训项目，即交通灯、钻床加工、恒压供水和瓶子加工生产（建立4个模拟实训项目是根据我校的实训设备只有14台电气智能平台，每台一般要分配4个学生，依据每个学生轮换动手操作的原则而确立的）。明确每个分组学生的工作任务，即要求每个分组的每个学生都要有不同项目的动手操作机会。如对于第一组的4个学生，在实施交通灯模拟实训项目时，要求甲学生利用SPS-VISU软件设计操作界面；乙学生列出所需器件的明细表；丙学生画电气连接图和列出地址分配表；丁学生画变成的时序控制图，并利用Step7编写程序，最后调用程序并测试。实施自动钻床加工实训项目时，这4个学生要完成的任务，依次调换，依此类推，使得所有的学生都能参与项目的实施过程上。
在模拟实训项目实施过程中，要对学生提出如下要求：要求学生建立起有效的配合机制，充分利用所学的知识，利用各种途径，如上网或到图书馆查阅资料来了解这四个项目的动作原理和功能，以及实现该功能所要具备的器件（包括所需要的传感器等），并且熟悉SPS-VISU软件的操作；要求每组学生制定一份“项目计划书”来阐述自己的设计目标，进行方案论证，计划实施项目的步骤，安排完成项目的进度，明确小组成员的职责。在学生查阅资料的过程中，教师一方面要鼓励学生和参与他们的讨论，另一方面指导学生如何查阅资料、如何在SPS-VISU软件上画工艺草图，尽力引导学生围绕所布置的模拟实训项目开展学习和交流活动，及时有效地讲解可编程序控制器的基本概念、基础知识，将学生的感性认识提高到理论高度，让他们构思出自己的模拟实训项目，最终用准确的专业语言和有效的器件描绘出自己的模拟实训项目。
对于学生制定的计划书，教师要认真审阅每组的计划，并且制定跟踪管理的方案。在学生遇到难题时，首先要鼓励相互间的讨论，包括师生讨论。指导学生查阅相关的教材和参考资料，对于学生遇到的共性问题，教师还可集中面授。
在整个实施过程中，教师还要指导学生做好项目活动的日常记录（类似心得体会），及时记录项目开展的内容、完成的效果、遇到的问题、解决的方法、新学到的知识、新掌握的技能、新的想法、新的体会，并做好批阅和登记工作，为后续的课程评价做准备。
（二）模拟项目测试检查评价
模拟实训项目建立完毕，每组学生要展示自己的作品，讲解设计原理，设计过程中所遇到的问题，解决的方法，自评项目的优点和需要改进的地方，总结经验和教训。
由于模拟实训项目教学的实施过程是师生共同参与的创造实践过程，所以该课程的评价，注重的不是最终成果，而是完成项目的过程。对学生学习的评价是从收集学生项目的计划书、日常记录、成果展示效果、总结报告、合作态度、出勤情况和仪容仪表等全方位地进行评定学生的成绩；对于在日常活动中有较好的专业技能应用能力、有创造性见解、遇到问题时能自行解决的学生，笔者酌情给以加分（加2~3分）。这样，学生学习的积极性和主动性得到了极大的提高。
为了检阅新教学方法的效果，笔者将《可编程序控制器》课程的学习情况进行了调查，现将教改前和教改后，做一个简单的对比，其比照结果如下表所示。
总之，通过引入模拟实训项目的教学方法，学生的学习积极性普遍得到了提高。在整个学习过程中，学生个个参与实践活动，基本上消除了课堂睡觉和看小说的现象，并且可以让学生尽早地融入到实际的工作环境，为以后的工作打下了坚实的基础，也培养了学生分析问题、解决问题、团结协作、动手操作和挫折承受的能力。同时，新的教学方法要求教师的知识面广，除了掌握可编程的理论知识外，还要懂得SPS-VISU软件的使用，同时要求教师的动手能力强，实际工作经验要丰富，还要有较强的组织、分析和掌握学生心理的能力。
参考文献：
[1]程俊静.项目教学法在“网络”课程中的应用[J].职业教育研究，2005，（5）.
[2]史增芳，姜岩蕾.可编程序控制器及应用教学教改探索[J].机械职业教育，2006，（1）.