現代實(shí)驗教學(xué)法在PLC實(shí)驗中的應用分析

　1、引言
實(shí)驗教學(xué)是技術(shù)類(lèi)課程教學(xué)中一個(gè)非常重要的環(huán)節。實(shí)驗教學(xué)與課堂教學(xué)相輔相成，能達到理論實(shí)際的良好效果；實(shí)驗教學(xué)除了對理論知識進(jìn)行驗證外，還能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習熱情和主動(dòng)性，培養學(xué)生分析和解決問(wèn)題的能力、實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度、相互協(xié)作的團隊精神和勇于開(kāi)拓的創(chuàng )新意識；并使學(xué)生在實(shí)踐中不斷積累經(jīng)驗，加強職業(yè)技能的培訓?，F代實(shí)驗教學(xué)實(shí)際上是一種開(kāi)放式實(shí)驗教學(xué)，與傳統的實(shí)驗教學(xué)相比，現代實(shí)驗教學(xué)具有許多優(yōu)點(diǎn)。
2、現代實(shí)驗教學(xué)和傳統實(shí)驗教學(xué)的區別
在傳統實(shí)驗教學(xué)中，教師是實(shí)驗的主體，學(xué)生只是被動(dòng)地接受知識和技能，主要以示范性和驗證性實(shí)驗為主。在實(shí)驗中，學(xué)生只是“依葫蘆畫(huà)瓢”，不需要主動(dòng)思維，更談不上創(chuàng )新。
與傳統的實(shí)驗教學(xué)相比，現代實(shí)驗教學(xué)具有以下特點(diǎn)：學(xué)生是實(shí)驗的主體，學(xué)生根據實(shí)驗內容和要求，自主擬定實(shí)驗方案，選擇實(shí)驗儀器設備和確定能有效測定數據的方法，有較大的思維空間和活動(dòng)空間。教師只提供*的實(shí)驗材料和資料，在實(shí)驗方案的設計及實(shí)驗操作過(guò)程中提供幫助，以確保實(shí)驗效果和實(shí)驗的安全性。在實(shí)驗過(guò)程中，學(xué)生通過(guò)自己親自參與、動(dòng)手實(shí)驗，將所學(xué)的理論知識與實(shí)踐相結合，從而達到提高學(xué)生發(fā)現問(wèn)題、提出問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，提高學(xué)生的自學(xué)能力、實(shí)踐能力和團隊協(xié)作能力，培養學(xué)生的科學(xué)
思維和創(chuàng )新能力。
3 現代實(shí)驗教學(xué)法的一般步驟?
(1)觀(guān)察一種現象。
(2)提出假設：對可見(jiàn)現象提出的一種可檢測的解釋?zhuān)鞔_實(shí)驗到底要解決什么問(wèn)題，要用到什么原理。
(3)設計實(shí)驗步驟：根據實(shí)驗目的和原理，
設計出合理的實(shí)驗裝置和實(shí)驗操作步驟。實(shí)驗方案遵循以下原則：簡(jiǎn)單可行、客觀(guān)、安全、可重復操作。
(4)進(jìn)行實(shí)驗：按照實(shí)驗要求進(jìn)行實(shí)驗，觀(guān)察實(shí)驗現象，收集實(shí)驗數據。
(5)分析實(shí)驗結果：分析實(shí)驗現象，處理實(shí)驗數據，用文字或圖表的方法作一個(gè)簡(jiǎn)單的歸納。
(6)總結評價(jià)：回顧實(shí)驗整個(gè)過(guò)程，評價(jià)和討論實(shí)驗方案的實(shí)用價(jià)值。
4、現代實(shí)驗教學(xué)中教師的職責
(1)教師選題時(shí)注意內容不能單一，而應涉及多個(gè)方面(如電工實(shí)驗，可能涉及材料的選擇、環(huán)保等問(wèn)題)，但又不可太復雜，教師必須事前親自做此實(shí)驗，證實(shí)其可行性。
(2)教師事前應做充分準備，對可能需要的儀器設備、實(shí)驗材料做仔細檢查，保證實(shí)驗效果。
(3)在學(xué)生開(kāi)始實(shí)驗前，教師應對實(shí)驗目的和要求、儀器設備的使用方法、實(shí)驗操作過(guò)程中的注意事項等作充分的說(shuō)明，保證實(shí)驗安全進(jìn)行。
(4)在實(shí)驗進(jìn)行中，教師不參與實(shí)驗，只輔導、糾錯、解答學(xué)生的疑問(wèn)。
5、現代實(shí)驗教學(xué)對學(xué)生的要求
(1)學(xué)生應以科學(xué)的態(tài)度和方法實(shí)驗，注重自身能力的培養。
(2)在小組實(shí)驗中，應分工協(xié)助，共同完成實(shí)驗。
(3)嚴格遵守安全規則，確保實(shí)驗和人身安全。
6、用現代實(shí)驗教學(xué)法設計PLC實(shí)驗
可編程序控制器(PLC)課程是一門(mén)實(shí)踐性較強的專(zhuān)業(yè)課程，該課程的目標是使學(xué)生掌握PLC指令系統及程序設計方法之后，能進(jìn)行PLC的應用設計。本文以定時(shí)器與計數器指令實(shí)驗為例，詳細介紹運用現代實(shí)驗教學(xué)法在PLC實(shí)驗中的運用。
在傳統的實(shí)驗教學(xué)中，教師準備實(shí)驗器材，編制梯形圖，寫(xiě)出指令表。學(xué)生的任務(wù)是：輸入程序，檢查程序和運行程序，觀(guān)察實(shí)驗結果，寫(xiě)出實(shí)驗報告。實(shí)驗的結果是：經(jīng)過(guò)l h實(shí)驗操作，學(xué)生仍然不會(huì )用定時(shí)器和計數器進(jìn)行PLC程序設計。
這是傳統實(shí)驗教學(xué)的通病。要改變這種現狀，就必須對實(shí)驗教學(xué)的方法進(jìn)行改革。下面是用現代實(shí)驗教學(xué)法對定時(shí)器和計數器指令實(shí)驗進(jìn)行設計的一般步驟。
6．1觀(guān)察一種現象
教師演示PLC對指示燈的控制實(shí)驗，按下第1個(gè)按鈕，第1個(gè)燈亮并保持，時(shí)間5s后熄滅；按下第2個(gè)按鈕，第2個(gè)燈亮并保持，連續按第3個(gè)按鈕5次后第2個(gè)燈熄滅。教師引導學(xué)生觀(guān)察實(shí)
驗，并將學(xué)生分成幾個(gè)小組，要求每個(gè)小組自己設計梯形圖，實(shí)現演示實(shí)驗中的PLC對指示燈的有規律的控制。
6．2 提出假設
因本例屬設計型實(shí)驗，故此步可省。
6．3 設計實(shí)驗步驟
學(xué)生根據課堂所學(xué)知識和演示實(shí)驗現象設計實(shí)驗，每小組設計方案可以不同，現選其中一種對PLC實(shí)驗方案設計的具體步驟和內容作詳細說(shuō)明。
(1)確定輸 輸出設備：3個(gè)開(kāi)關(guān)輸入，2個(gè)指示燈輸出；
(2)分配輸入／輸出端口，畫(huà)PLC外部接線(xiàn)圖(以FX2N系列PLC為例)，如圖1所示。

圖1 PLC外部接線(xiàn)圖
(3)畫(huà)出梯形圖如圖2所示，寫(xiě)出指令表如圖3所示。

圖2 梯形圖
6．4 進(jìn)行實(shí)驗
學(xué)生按照PLC外部接線(xiàn)圖連接線(xiàn)路，輸人程序，運行程序，觀(guān)察實(shí)驗現象，如果實(shí)驗結果與演示實(shí)驗不符，則要檢查程序、修改程序，直到運行結果與演示實(shí)驗結果一致。在梯形圖正確的基礎上改變定時(shí)器和計數器的設定值，觀(guān)察設定值對實(shí)驗的影響。

圖3 指令表
6．5 分析實(shí)驗結果
學(xué)生根據實(shí)驗現象，畫(huà)出實(shí)驗波形圖，如圖4所示。

圖4 實(shí)驗波形圖
6．6 總結評價(jià)
各小組對整個(gè)實(shí)驗過(guò)程進(jìn)行回顧和總結，并對定時(shí)器和計數器在梯形圖程序設計中的使用方法和在實(shí)際中的應用展開(kāi)討論。
實(shí)驗完成后，教師應考核各小組完成實(shí)驗的情況，zui常見(jiàn)的形式是：各小組派出一名代表做一個(gè)小的報告，介紹他們的實(shí)驗設計思路，分析實(shí)驗數據或現象的結果及其實(shí)驗過(guò)程中存在的問(wèn)題和zui終解決的方案。
觀(guān)察整個(gè)實(shí)驗過(guò)程可以看出，教師具有介紹一種現象、對實(shí)驗情況進(jìn)行考核和保證實(shí)驗正常進(jìn)行的職責。而從實(shí)驗方案的確定到實(shí)驗的實(shí)施、實(shí)驗結果的分析到發(fā)現問(wèn)題解決問(wèn)題均由學(xué)生自己完成，由此可以看出，現代實(shí)驗教學(xué)方法非常有助于學(xué)生發(fā)現問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題能力的培養；同時(shí)，學(xué)生自己設計實(shí)驗方案開(kāi)拓了思維、所學(xué)理論知識得到了有效運用并激發(fā)了創(chuàng )新的積極性。另外，小組實(shí)驗需互相謙讓、互相探討，共同拿出實(shí)驗的*方案，充分鍛煉了他們的團隊合作精神和互相溝通的能力。zui后的小報告則有助于增強他們
的文字運用和口頭表達能力。
7、結束語(yǔ)
現代實(shí)驗教學(xué)法實(shí)際上是改傳統的驗證性實(shí)驗為設計性實(shí)驗或探索性實(shí)驗的一種實(shí)驗教學(xué)方法，它zui大的特點(diǎn)在于突出學(xué)生在實(shí)驗中的主體作用，從而達到學(xué)生自我訓練的目的，增強他們獨立工作的能力。