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              現(xiàn)代實驗教學法在PLC實驗中的應用分析

              更新時間:2017-09-04      點擊次數(shù):1478

               1、引言
              實驗教學是技術類課程教學中一個非常重要的環(huán)節(jié)。實驗教學與課堂教學相輔相成,能達到理論實際的良好效果;實驗教學除了對理論知識進行驗證外,還能激發(fā)學生的學習熱情和主動性,培養(yǎng)學生分析和解決問題的能力、實事求是的科學態(tài)度、相互協(xié)作的團隊精神和勇于開拓的創(chuàng)新意識;并使學生在實踐中不斷積累經(jīng)驗,加強職業(yè)技能的培訓。現(xiàn)代實驗教學實際上是一種開放式實驗教學,與傳統(tǒng)的實驗教學相比,現(xiàn)代實驗教學具有許多優(yōu)點。
              2、現(xiàn)代實驗教學和傳統(tǒng)實驗教學的區(qū)別
              在傳統(tǒng)實驗教學中,教師是實驗的主體,學生只是被動地接受知識和技能,主要以示范性和驗證性實驗為主。在實驗中,學生只是“依葫蘆畫瓢”,不需要主動思維,更談不上創(chuàng)新。
              與傳統(tǒng)的實驗教學相比,現(xiàn)代實驗教學具有以下特點:學生是實驗的主體,學生根據(jù)實驗內(nèi)容和要求,自主擬定實驗方案,選擇實驗儀器設備和確定能有效測定數(shù)據(jù)的方法,有較大的思維空間和活動空間。教師只提供*的實驗材料和資料,在實驗方案的設計及實驗操作過程中提供幫助,以確保實驗效果和實驗的安全性。在實驗過程中,學生通過自己親自參與、動手實驗,將所學的理論知識與實踐相結合,從而達到提高學生發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、分析問題和解決問題的能力,提高學生的自學能力、實踐能力和團隊協(xié)作能力,培養(yǎng)學生的科學
              思維和創(chuàng)新能力。
              3 現(xiàn)代實驗教學法的一般步驟?
              (1)觀察一種現(xiàn)象。
              (2)提出假設:對可見現(xiàn)象提出的一種可檢測的解釋,明確實驗到底要解決什么問題,要用到什么原理。
              (3)設計實驗步驟:根據(jù)實驗目的和原理,
              設計出合理的實驗裝置和實驗操作步驟。實驗方案遵循以下原則:簡單可行、客觀、安全、可重復操作。
              (4)進行實驗:按照實驗要求進行實驗,觀察實驗現(xiàn)象,收集實驗數(shù)據(jù)。
              (5)分析實驗結果:分析實驗現(xiàn)象,處理實驗數(shù)據(jù),用文字或圖表的方法作一個簡單的歸納。
              (6)總結評價:回顧實驗整個過程,評價和討論實驗方案的實用價值。
              4、現(xiàn)代實驗教學中教師的職責
              (1)教師選題時注意內(nèi)容不能單一,而應涉及多個方面(如電工實驗,可能涉及材料的選擇、環(huán)保等問題),但又不可太復雜,教師必須事前親自做此實驗,證實其可行性。
              (2)教師事前應做充分準備,對可能需要的儀器設備、實驗材料做仔細檢查,保證實驗效果。
              (3)在學生開始實驗前,教師應對實驗目的和要求、儀器設備的使用方法、實驗操作過程中的注意事項等作充分的說明,保證實驗安全進行。
              (4)在實驗進行中,教師不參與實驗,只輔導、糾錯、解答學生的疑問。
              5、現(xiàn)代實驗教學對學生的要求
              (1)學生應以科學的態(tài)度和方法實驗,注重自身能力的培養(yǎng)。
              (2)在小組實驗中,應分工協(xié)助,共同完成實驗。
              (3)嚴格遵守安全規(guī)則,確保實驗和人身安全。
              6、用現(xiàn)代實驗教學法設計PLC實驗
              可編程序控制器(PLC)課程是一門實踐性較強的專業(yè)課程,該課程的目標是使學生掌握PLC指令系統(tǒng)及程序設計方法之后,能進行PLC的應用設計。本文以定時器與計數(shù)器指令實驗為例,詳細介紹運用現(xiàn)代實驗教學法在PLC實驗中的運用。
              在傳統(tǒng)的實驗教學中,教師準備實驗器材,編制梯形圖,寫出指令表。學生的任務是:輸入程序,檢查程序和運行程序,觀察實驗結果,寫出實驗報告。實驗的結果是:經(jīng)過l h實驗操作,學生仍然不會用定時器和計數(shù)器進行PLC程序設計。
              這是傳統(tǒng)實驗教學的通病。要改變這種現(xiàn)狀,就必須對實驗教學的方法進行改革。下面是用現(xiàn)代實驗教學法對定時器和計數(shù)器指令實驗進行設計的一般步驟。
              6.1觀察一種現(xiàn)象
              教師演示PLC對指示燈的控制實驗,按下第1個按鈕,第1個燈亮并保持,時間5s后熄滅;按下第2個按鈕,第2個燈亮并保持,連續(xù)按第3個按鈕5次后第2個燈熄滅。教師引導學生觀察實
              驗,并將學生分成幾個小組,要求每個小組自己設計梯形圖,實現(xiàn)演示實驗中的PLC對指示燈的有規(guī)律的控制。
              6.2 提出假設
              因本例屬設計型實驗,故此步可省。
              6.3 設計實驗步驟
              學生根據(jù)課堂所學知識和演示實驗現(xiàn)象設計實驗,每小組設計方案可以不同,現(xiàn)選其中一種對PLC實驗方案設計的具體步驟和內(nèi)容作詳細說明。
              (1)確定輸 輸出設備:3個開關輸入,2個指示燈輸出;
              (2)分配輸入/輸出端口,畫PLC外部接線圖(以FX2N系列PLC為例),如圖1所示。

              圖1 PLC外部接線圖
              (3)畫出梯形圖如圖2所示,寫出指令表如圖3所示。

              圖2 梯形圖
              6.4 進行實驗
              學生按照PLC外部接線圖連接線路,輸人程序,運行程序,觀察實驗現(xiàn)象,如果實驗結果與演示實驗不符,則要檢查程序、修改程序,直到運行結果與演示實驗結果一致。在梯形圖正確的基礎上改變定時器和計數(shù)器的設定值,觀察設定值對實驗的影響。

              圖3 指令表
              6.5 分析實驗結果
              學生根據(jù)實驗現(xiàn)象,畫出實驗波形圖,如圖4所示。

              圖4 實驗波形圖
              6.6 總結評價
              各小組對整個實驗過程進行回顧和總結,并對定時器和計數(shù)器在梯形圖程序設計中的使用方法和在實際中的應用展開討論。
              實驗完成后,教師應考核各小組完成實驗的情況,zui常見的形式是:各小組派出一名代表做一個小的報告,介紹他們的實驗設計思路,分析實驗數(shù)據(jù)或現(xiàn)象的結果及其實驗過程中存在的問題和zui終解決的方案。
              觀察整個實驗過程可以看出,教師具有介紹一種現(xiàn)象、對實驗情況進行考核和保證實驗正常進行的職責。而從實驗方案的確定到實驗的實施、實驗結果的分析到發(fā)現(xiàn)問題解決問題均由學生自己完成,由此可以看出,現(xiàn)代實驗教學方法非常有助于學生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題能力的培養(yǎng);同時,學生自己設計實驗方案開拓了思維、所學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,小組實驗需互相謙讓、互相探討,共同拿出實驗的*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
              現(xiàn)代實驗教學法實際上是改傳統(tǒng)的驗證性實驗為設計性實驗或探索性實驗的一種實驗教學方法,它zui大的特點在于突出學生在實驗中的主體作用,從而達到學生自我訓練的目的,增強他們獨立工作的能力。

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