现代实验教学法在PLC实验中的应用分析

　1、引言
实验教学是技术类课程教学中一个非常重要的环节。实验教学与课堂教学相辅相成，能达到理论实际的良好效果；实验教学除了对理论知识进行验证外，还能激发学生的学习热情和主动性，培养学生分析和解决问题的能力、实事求是的科学态度、相互协作的团队精神和勇于开拓的创新意识；并使学生在实践中不断积累经验，加强职业技能的培训。现代实验教学实际上是一种开放式实验教学，与传统的实验教学相比，现代实验教学具有许多优点。
2、现代实验教学和传统实验教学的区别
在传统实验教学中，教师是实验的主体，学生只是被动地接受知识和技能，主要以示范性和验证性实验为主。在实验中，学生只是“依葫芦画瓢”，不需要主动思维，更谈不上创新。
与传统的实验教学相比，现代实验教学具有以下特点：学生是实验的主体，学生根据实验内容和要求，自主拟定实验方案，选择实验仪器设备和确定能有效测定数据的方法，有较大的思维空间和活动空间。教师只提供*的实验材料和资料，在实验方案的设计及实验操作过程中提供帮助，以确保实验效果和实验的安全性。在实验过程中，学生通过自己亲自参与、动手实验，将所学的理论知识与实践相结合，从而达到提高学生发现问题、提出问题、分析问题和解决问题的能力，提高学生的自学能力、实践能力和团队协作能力，培养学生的科学
思维和创新能力。
3 现代实验教学法的一般步骤⋯
(1)观察一种现象。
(2)提出假设：对可见现象提出的一种可检测的解释，明确实验到底要解决什么问题，要用到什么原理。
(3)设计实验步骤：根据实验目的和原理，
设计出合理的实验装置和实验操作步骤。实验方案遵循以下原则：简单可行、客观、安全、可重复操作。
(4)进行实验：按照实验要求进行实验，观察实验现象，收集实验数据。
(5)分析实验结果：分析实验现象，处理实验数据，用文字或图表的方法作一个简单的归纳。
(6)总结评价：回顾实验整个过程，评价和讨论实验方案的实用价值。
4、现代实验教学中教师的职责
(1)教师选题时注意内容不能单一，而应涉及多个方面(如电工实验，可能涉及材料的选择、环保等问题)，但又不可太复杂，教师必须事前亲自做此实验，证实其可行性。
(2)教师事前应做充分准备，对可能需要的仪器设备、实验材料做仔细检查，保证实验效果。
(3)在学生开始实验前，教师应对实验目的和要求、仪器设备的使用方法、实验操作过程中的注意事项等作充分的说明，保证实验安全进行。
(4)在实验进行中，教师不参与实验，只辅导、纠错、解答学生的疑问。
5、现代实验教学对学生的要求
(1)学生应以科学的态度和方法实验，注重自身能力的培养。
(2)在小组实验中，应分工协助，共同完成实验。
(3)严格遵守安全规则，确保实验和人身安全。
6、用现代实验教学法设计PLC实验
可编程序控制器(PLC)课程是一门实践性较强的专业课程，该课程的目标是使学生掌握PLC指令系统及程序设计方法之后，能进行PLC的应用设计。本文以定时器与计数器指令实验为例，详细介绍运用现代实验教学法在PLC实验中的运用。
在传统的实验教学中，教师准备实验器材，编制梯形图，写出指令表。学生的任务是：输入程序，检查程序和运行程序，观察实验结果，写出实验报告。实验的结果是：经过l h实验操作，学生仍然不会用定时器和计数器进行PLC程序设计。
这是传统实验教学的通病。要改变这种现状，就必须对实验教学的方法进行改革。下面是用现代实验教学法对定时器和计数器指令实验进行设计的一般步骤。
6．1观察一种现象
教师演示PLC对指示灯的控制实验，按下第1个按钮，第1个灯亮并保持，时间5s后熄灭；按下第2个按钮，第2个灯亮并保持，连续按第3个按钮5次后第2个灯熄灭。教师引导学生观察实
验，并将学生分成几个小组，要求每个小组自己设计梯形图，实现演示实验中的PLC对指示灯的有规律的控制。
6．2 提出假设
因本例属设计型实验，故此步可省。
6．3 设计实验步骤
学生根据课堂所学知识和演示实验现象设计实验，每小组设计方案可以不同，现选其中一种对PLC实验方案设计的具体步骤和内容作详细说明。
(1)确定输 输出设备：3个开关输入，2个指示灯输出；
(2)分配输入／输出端口，画PLC外部接线图(以FX2N系列PLC为例)，如图1所示。

图1 PLC外部接线图
(3)画出梯形图如图2所示，写出指令表如图3所示。

图2 梯形图
6．4 进行实验
学生按照PLC外部接线图连接线路，输人程序，运行程序，观察实验现象，如果实验结果与演示实验不符，则要检查程序、修改程序，直到运行结果与演示实验结果一致。在梯形图正确的基础上改变定时器和计数器的设定值，观察设定值对实验的影响。

图3 指令表
6．5 分析实验结果
学生根据实验现象，画出实验波形图，如图4所示。

图4 实验波形图
6．6 总结评价
各小组对整个实验过程进行回顾和总结，并对定时器和计数器在梯形图程序设计中的使用方法和在实际中的应用展开讨论。
实验完成后，教师应考核各小组完成实验的情况，zui常见的形式是：各小组派出一名代表做一个小的报告，介绍他们的实验设计思路，分析实验数据或现象的结果及其实验过程中存在的问题和zui终解决的方案。
观察整个实验过程可以看出，教师具有介绍一种现象、对实验情况进行考核和保证实验正常进行的职责。而从实验方案的确定到实验的实施、实验结果的分析到发现问题解决问题均由学生自己完成，由此可以看出，现代实验教学方法非常有助于学生发现问题、分析问题和解决问题能力的培养；同时，学生自己设计实验方案开拓了思维、所学理论知识得到了有效运用并激发了创新的积极性。另外，小组实验需互相谦让、互相探讨，共同拿出实验的*方案，充分锻炼了他们的团队合作精神和互相沟通的能力。zui后的小报告则有助于增强他们
的文字运用和口头表达能力。
7、结束语
现代实验教学法实际上是改传统的验证性实验为设计性实验或探索性实验的一种实验教学方法，它zui大的特点在于突出学生在实验中的主体作用，从而达到学生自我训练的目的，增强他们独立工作的能力。