【正文】  【摘 要】 使用PLC控制器实现十字路口的交通灯控制是在技工教育中教师经常用来教授PLC应用的经典课题。随着科学技术的不断发展，PLC在智能交通系统中得到了更先进的应用，且因此带来了传统学科与新技术衔接不足的问题。本文将结合PLC在智能交通系统中的应用发展，来探讨如何在技工教育中将新型技术的相关知识更好地与实践技能结合，并实现传统学科与新技术应用之间的教学衔接。
　　【关键词】 交通控制系统；PLC；技工教育；教学衔接

　　1、背景
　　作为技工院校电气工程专业学生学习的重要组成部分，PLC的教学方法在国家教育改革的背景下一直在改进。但随着科技的进步，课程实践也围绕技术革新而发展。现代技工教育过程中，教师不再仅仅教授学生专业理论知识，而是希望他们能够提高实践和创新能力，跟上时代的发展趋势，了解PLC技术的最新应用[1]。
　　2、传统PLC交通控制系统课题内容及其培养方式
　　2.1 传统PLC交通控制系统课题内容设置
　　PLC交通控制系统模拟控制十字路口红绿灯的变化来进行教学。学生在实践中只需要实现控制交通信号灯系统的开闭、信号灯的顺序点亮、亦或是通过设定相应指令，按周期进行信号灯的放行，来模拟实际交通流中会出现的正常信号控制。该系统具有结构简单，编程易上手，开发周期短，可靠性高，安装维护方便等优点[2]。
　　2.2 传统PLC课程教学方法
　　在传统技工教育中，教师会在课前布置任务，让学生利用课余时间通过不同方式完成PLC应用调查报告。课堂上教师首先对学生进行PLC控制过程的指令讲解和仿真演示，然后学生在实践操作时采用实验设备如图1所示，以小组为单位，组内配合完成PLC的I/O分配安排、程序设计、外部接线等任务。










图1 PLC实训设备
　　3、先进PLC交通控制系统及其教育培养方式
　　3.1 先进PLC交通控制系统课题内容设置
　　随着社会的迅速发展，城市机动车的数量逐渐增多，交通拥堵这一问题急需解决。由此，一种基于PLC微控制器的先进控制系统应运而生。该系统通过红外传感器（IR）监控交通量和密度流量，并相应地改变照明转换槽。不仅如此，还可以用手持便携式设备通过无线数据传输模块（XBee）的收发器与交通主控制器进行无线通信，以便运行适当的子程序并允许紧急车辆顺利通过交叉路口。
　　智能红绿灯控制系统对应于十字路口的交汇处，如图2所示。该路口配备了四组交通信号灯，分别引导对应的道路车辆。四对红外发射器和接收器安装在每条道路的两侧。











图2 十字路口智能交通系统示意图

　　IR 发射器连续且有规律地生成信号，而连接到交通主控制器的接收器接收信号并保持不激活状态。当汽车穿过IR收发器之间的道路时，红外辐射会反弹并激活系统。该激活过程由交通主控制器分析并对获取的数据进行响应[3]。
　　该系统能够使用安装在道路两侧的红外传感器来估计交通密度。根据此信息，绿灯专用时间将延长，用以在交通拥堵时允许大量车辆通行，或减少当对面道路没有车辆时不必要的等待时间。实现了当代交通控制系统的应急需求。
　　3.2 改进的PLC课题教学与传统模式的衔接 
　　先进的PLC交通控制系统涉及的器件复杂且难度提升，传统教学方法并不能足学生对于庞大知识体系的快速建立，只有进行理论实际一体化才能真正接受到新课程的系统性学习。因此在课程设置上，教学不能仅限于PLC系统的组成、指令、操作等内容上，而是从实际发生的交通问题出发，由浅入深地进行讲解，小到一个元件的选择，大到系统的搭建。教师以目标为导向，引导学生，让学生成为学习的主导者，从中掌握更多的知识和实践技能。
　　主要课程设计步骤要点：
　　1）理论联系实践。学生在动手实践之前，需要查阅大量资料去学习相关的理论知识。当不同小组学习到不同部件构成的知识后，进行互相交换学习，并将各部件功能整合。这样既锻炼了学生整体性的思维、提高了课堂效率。再加上实际动手操作以及团队配合，学生之间更能体会到企业工作中的团队分工和协作的重要性。
　　2）小组之间互相提出系统功能需求。例如要实现紧急车辆优先、快速地通过十字路口，那么车辆上应配备有手持便携式设备，它可以直接控制交通灯或者与总控设备联络用以远程控制红绿灯。然后各小组将内容整合，得到完整的产品设计图，据此绘画出电路原理图、硬件布置图。
　　3）采取模拟企业生产的教学方法。它不仅需要模拟企业实际的生产环境，更重要的是通过模拟企业的生产过程来组织教学。学生根据产品说明书以及其他资料初步筛选出可用的几种控制器，接着每个小组用不同的控制器搭建系统，负责硬件的小组和负责软件设计的小组分别按照不同生产要求，通过查阅资料、企业调查等方式，经过多次模拟实验，得出数据并分析。教学方式模拟完整的生产过程，完善了学生的专业理论知识与实践知识。
　　4）教学过程以企业实际分工为标准，让每个学生都能锻炼到企业要求的各项工作能力。分组方式主要以学生特点、能力为依据来划分。这样的分组会使小组的结构更为合理，更能促进学生能力的发展。小组分工不能固定不变，在熟悉掌握所在组负责的内容后，可以小组间做适当的轮换，使每个学生都能够体验不同的工作。另外，小组成员的角色是按照实际的部件或者系统组成部分来分别设定的，不同的小组对应不同的系统部件，研究不同的部件或知识体系。
　　5）教学评价多元化。教师对学生的评价不能仅限于最终的成果，而是要贯穿于整个教学过程，从最开始的课前准备，到小组分工时的参与程度以及对教师传授的知识掌握的成都等方面。技工教育的目的就是有效地提高学生的学习能力、实践技能、创新能力、合作能力、以及综合能力。
　　3.3 先进教学模式成果
　　针对两种不同教学模式，对同样的班级分别实施了传统PLC教学模式和先进PLC教学模式。在课程结业后，对学生的满意度进行了问卷调查。
　　前者满意度为41%，大部分学生只学到了PLC的基本构成或者只学会了基本指令的操作，并未熟练掌握核心的理论，在实际应用中，不能做到融会贯通。而进行先进PLC交通控制系统教学模式后的学生，满意度达到了73%。
　　4、结论
　　本文以基于PLC的交通控制系统为背景，探讨了随着PLC技术的革新发展，技工教育不能仅仅只是做到书本知识的升级，在课程设置方面也有值得革新的地方。在这样的课程设置中，按照实际的工作流程来进行分工学习，对于提高学生各项能力有显著的效果，学生亦乐在其中，对于课堂的满意度也大幅提升，也为我们在技工教育中学习推广新技术做出了一次大胆的尝试，实现了技术进步与课程设置优化的衔接。
　　参考文献：
　　[1]杨莹. 浅析教育改革背景下PLC教学方法的发展趋势[J]. 教育界， 2017（18）：61-63.
　　[2]孙岚. 基于PLC的交通控制系统设计[J]. 机电信息， 2010（6）.
　　[3]Bilal Ghazal； Khaled ElKhatib； Khaled Chahine； Mohamad Kherfan；. Smart traffic light control system[C]. //《2016 Third International Conference on Electrical， Electronics， Computer Engineering and their Applications》， Faculty of Sciences IV， Lebanese University （UL）， Zahle， Lebanon；， 2016：140-145.