氣動(dòng)機(jī)械手教學(xué)設(shè)計(jì)方案.doc

職業(yè)功能模塊 教學(xué)項(xiàng)目 設(shè)計(jì)方案課程名稱常用機(jī)電設(shè)備液壓與氣動(dòng)控制系統(tǒng)的安裝、調(diào)試與維護(hù)教學(xué)項(xiàng)目教學(xué)項(xiàng)目 氣動(dòng)機(jī)械手安裝與調(diào)試任務(wù)二 氣動(dòng)機(jī)械手的PLC控制授課日期2010年10月28日授課時(shí)間120分鐘教學(xué)班級08級電氣自動(dòng)化技師班（4年）教學(xué)方法任務(wù)驅(qū)動(dòng)型教學(xué)、演示法、項(xiàng)目教學(xué)法、啟發(fā)式教學(xué)、仿真教學(xué)教學(xué)媒體（含教具）多媒體電腦、投影儀、攝像頭、機(jī)械手模型、任務(wù)書、評價(jià)表教學(xué)目標(biāo)【知識目標(biāo)】1通過對步進(jìn)指令的研究，了解指令的組成、各操作數(shù)范圍的設(shè)置、指令的輸入、指令執(zhí)行后各操作數(shù)的變化以及帶來程序的變化，從而熟悉指令的作用和使用方法。2通過步進(jìn)指令指令應(yīng)用的訓(xùn)練及實(shí)訓(xùn)習(xí)題的編程練習(xí)，觀察程序執(zhí)行結(jié)果，分析指令執(zhí)行的過程原理，從而熟悉指令的具體應(yīng)用?！灸芰δ繕?biāo)】1能理會各氣動(dòng)元器件的功能。2會設(shè)計(jì)氣動(dòng)回路圖并分析工作原理。3會設(shè)計(jì)PLC外部接線圖。4能運(yùn)用步進(jìn)指令編制PLC控制程序。5培養(yǎng)學(xué)生合作學(xué)習(xí)、互相協(xié)助解決問題的能力?！舅刭|(zhì)教育】1培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度、一絲不茍的嚴(yán)謹(jǐn)作風(fēng)和勇于探索的精神。2培養(yǎng)學(xué)生的熱愛、追求、奮斗、奉獻(xiàn)的精神境界?！究傮w目標(biāo)】1專業(yè)能力：能對任務(wù)進(jìn)行獨(dú)立客觀地分析，從專業(yè)角度認(rèn)識與理解，并系統(tǒng)運(yùn)用所學(xué)的知識進(jìn)行處理及解決問題。2合作能力：培養(yǎng)與他人協(xié)作、交流，最終共同完成任務(wù)，德育教育完全融化在教學(xué)過程中。3個(gè)人能力：激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新精神和創(chuàng)造思維，以達(dá)到知識探索、能力培養(yǎng)、素質(zhì)提高、協(xié)調(diào)發(fā)展的目的。教學(xué)重點(diǎn)1使學(xué)生了解實(shí)施一個(gè)項(xiàng)目的全流程。2綜合運(yùn)用知識解決實(shí)際問題。3熟練運(yùn)用相關(guān)指令編制PLC控制程序。教學(xué)難點(diǎn)1學(xué)生綜合運(yùn)用知識來解決實(shí)際問題的能力。2分工合作完成整個(gè)項(xiàng)目。3. 編制機(jī)械手拓展功能的PLC控制程序。教材分析本教材采用“任務(wù)驅(qū)動(dòng)、案例教學(xué)”的方式編寫，但本教材實(shí)際操作性、學(xué)生跟隨學(xué)習(xí)性不強(qiáng)，學(xué)習(xí)起來較為枯燥；根據(jù)學(xué)生的接受情況，同時(shí)，為提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，教師通過“一體化課程設(shè)計(jì)”，使學(xué)生在“做中學(xué)”，“學(xué)中做”在掌握知識點(diǎn)的同時(shí)，培養(yǎng)其實(shí)際專業(yè)技能。學(xué)生分析本班學(xué)生已經(jīng)掌握了PLC的基本命令和氣動(dòng)控制技術(shù)的相關(guān)知識，能夠熟練使用這些知識解決較簡單的氣動(dòng)系統(tǒng)控制要求。上次課進(jìn)行了氣動(dòng)機(jī)械手安裝課題的學(xué)習(xí)，按照安裝工藝的要求已將機(jī)械手散件安裝成型，已能熟練掌握氣動(dòng)回路調(diào)試的操作技能?；菊莆樟穗姶砰y控制氣缸運(yùn)動(dòng)的方法，但還需鞏固強(qiáng)化。針對現(xiàn)在技校學(xué)生普遍基礎(chǔ)較差，在授課時(shí)應(yīng)采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)和基于工作過程導(dǎo)向，發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，讓學(xué)生主動(dòng)地去思考、去探求；盡可能地多利用多媒體、教具、實(shí)物，采用講、練結(jié)合，幫助學(xué)生建立理論與實(shí)際相結(jié)合的思維模式，使其真正掌握操作技能并可以活學(xué)活用。教學(xué)思路本次課以企業(yè)工作項(xiàng)目為引領(lǐng)，通過設(shè)問引起學(xué)生的求知欲望，分組討論得出解決方法，引導(dǎo)學(xué)生操作驗(yàn)證，理論指導(dǎo)與實(shí)踐操作交叉進(jìn)行。教師努力做到引導(dǎo)學(xué)生思考，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，利用多媒體投影、現(xiàn)場攝像、動(dòng)畫演示、展臺展示等多種教學(xué)手段，解決巡回指導(dǎo)不便的困難。同時(shí)為學(xué)生營造一個(gè)自主學(xué)習(xí)的課堂氛圍，培養(yǎng)他們創(chuàng)新精神和相互協(xié)作的能力。實(shí)訓(xùn)場地布置投影儀攝像頭教學(xué)準(zhǔn)備1氣動(dòng)實(shí)訓(xùn)一體化裝置6臺（含氣動(dòng)機(jī)械手套件），常用電工工具、六角扳手各6套。2計(jì)算機(jī)12套，多媒體投影儀1臺，云臺攝像頭系統(tǒng)1套。 3課堂練習(xí)項(xiàng)目任務(wù)書及評價(jià)表（每位學(xué)生一份）。教學(xué)安排表階段學(xué)習(xí)內(nèi)容活動(dòng)主體教學(xué)方法時(shí)間分配第一階段知識回顧與任務(wù)引入教師引導(dǎo)，學(xué)生思考設(shè)疑、引導(dǎo)、歸納15分鐘第二階段分析系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程學(xué)生為主體，教師輔導(dǎo)項(xiàng)目教學(xué)法45分鐘第三階段系統(tǒng)硬件、軟件設(shè)計(jì)與調(diào)試學(xué)生為主體，教師輔導(dǎo)項(xiàng)目教學(xué)法60分鐘項(xiàng)目教學(xué)流程圖了解項(xiàng)目內(nèi)容思考問題答案明確目標(biāo)項(xiàng)目的確定提出問題引入任務(wù)合理組織咨詢、顧問、補(bǔ)充協(xié)助收集信息，信息整理、加工、對比與篩選收集信息分析問題確定解決方法材料的準(zhǔn)備計(jì)劃實(shí)施步驟計(jì)劃確定組成項(xiàng)目小組提供信息源計(jì)劃準(zhǔn)備學(xué)生活動(dòng)教師活動(dòng)討論做法、原因及預(yù)測可能的結(jié)果糾正偏差鼓勵(lì)不同做法交流決定按照計(jì)劃作操材料的使用記錄操作過程顧問和導(dǎo)向材料的準(zhǔn)備實(shí)施階段概括總結(jié)提出建議必要時(shí)參與整理項(xiàng)目報(bào)告評估檢驗(yàn)評價(jià)整理項(xiàng)目報(bào)告講述、討論修正計(jì)劃評估階段第一階段教學(xué)內(nèi)容教學(xué)設(shè)計(jì)一、組織教學(xué)考勤、填寫教學(xué)日志，調(diào)節(jié)課堂氣氛，調(diào)動(dòng)學(xué)生主動(dòng)參與課堂，創(chuàng)造和諧活潑課堂，做好接受新知識的準(zhǔn)備工作。二、復(fù)習(xí)回顧（任務(wù)一 安裝氣動(dòng)機(jī)械手）（1）氣動(dòng)機(jī)械手系統(tǒng)主要由哪些氣動(dòng)元件組成？小組（學(xué)生）回答： 旋轉(zhuǎn)氣缸 氣爪氣缸 懸臂氣缸 閥島 手臂氣缸（2）讓某一小組手動(dòng)控制閥島演示機(jī)械手的動(dòng)作。教師總結(jié)并提出問題：以上的方法只能手動(dòng)控制實(shí)現(xiàn)相應(yīng)功能， 對于這種比較復(fù)雜的氣動(dòng)系統(tǒng)，用傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)，有何優(yōu)缺點(diǎn)？三、任務(wù)引入（任務(wù)二 氣動(dòng)機(jī)械手的PLC控制）通過播放氣動(dòng)機(jī)械手動(dòng)作視頻，細(xì)致演示氣動(dòng)機(jī)械手的整個(gè)動(dòng)作流程。引出今天的任務(wù)。啟發(fā)學(xué)生思考，并倡導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)參與學(xué)習(xí)和同學(xué)交流合作，用不同的方式來學(xué)習(xí)知識。通過自己的討論交流進(jìn)行探索和實(shí)現(xiàn)問題的解決，形成一定的知識解決模型，最終解決實(shí)際生活問題。讓學(xué)生把下課的心放到課堂上來。學(xué)生討論之后各個(gè)小組派代表上黑板寫出答案，并可重復(fù)改正。教師引導(dǎo)學(xué)生住正確方向思考。合理提出針對性強(qiáng)的問題引導(dǎo)學(xué)生從多種角度去思考導(dǎo)入要解決的重點(diǎn)問題PLC編程方法及工程實(shí)例第二階段教學(xué)內(nèi)容教學(xué)設(shè)計(jì)分析PLC控制系統(tǒng)的一般設(shè)計(jì)流程(為開展項(xiàng)目教學(xué)作準(zhǔn)備)深入了解和分析被控對象的基本方式、應(yīng)完動(dòng)作、自動(dòng)工作循環(huán)的組成、必要保護(hù)和聯(lián)鎖。確定系統(tǒng)所需的用戶輸入設(shè)備有按鈕、選擇開關(guān)、行程開關(guān)、傳感器等，輸出設(shè)備有繼電器、接觸器、指示燈、電磁閥等。選擇合適的 PLC 類型，包括機(jī)型的選擇、容量的選擇、 I/O 模塊的選擇、電源模塊選擇等。分配 PLC 的輸入輸出點(diǎn)描述控制過程。根據(jù)工作功能圖表或狀態(tài)流程圖等設(shè)計(jì)出梯形圖即編程。整個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)最核心工作使用計(jì)算機(jī)輸入程序。排除程序中的錯(cuò)誤，同時(shí)也為整體調(diào)試打好基礎(chǔ)，縮短整體調(diào)試的周期。在 PLC 軟硬件設(shè)計(jì)和控制柜及現(xiàn)場施工完成后，就可以進(jìn)行整個(gè)系統(tǒng)的聯(lián)機(jī)調(diào)試，可采取局部調(diào)試或分段調(diào)試的方法。系統(tǒng)技術(shù)文件包括說明書、電氣原理圖、電器布置圖、電氣元件明細(xì)表、PLC 梯形圖。教師充分運(yùn)用各種教學(xué)方法通過設(shè)疑提高學(xué)生的興趣通過學(xué)生的討論形成互動(dòng)理論聯(lián)系實(shí)際通過鞏固練習(xí)，進(jìn)一步加深學(xué)生對所學(xué)知識的理解，同時(shí)教師也能得到及時(shí)反饋。為開展項(xiàng)目教學(xué)法作好準(zhǔn)備第三階段教學(xué)流程教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)教學(xué)方法引入課題確定作務(wù)：氣動(dòng)機(jī)械手的PLC控制向?qū)W生提出控制要求：氣動(dòng)機(jī)械手的動(dòng)作順序如下： 初始位置啟動(dòng)懸臂伸出手臂下降氣爪夾緊手臂上升懸臂縮回機(jī)械手向右旋轉(zhuǎn)懸臂伸出手臂下降氣爪放松手臂上升懸臂縮回機(jī)械手向左旋轉(zhuǎn)初始位置。向教師咨詢項(xiàng)目的有關(guān)細(xì)節(jié)：1、在編程時(shí)是否考慮程序的可讀性和最優(yōu)性。2、明確學(xué)習(xí)方式。3、明確完成時(shí)間。4、明確評分標(biāo)準(zhǔn)含義。全體學(xué)生思考如何完成項(xiàng)目的要求，并和教師進(jìn)行討論和交流。任務(wù)驅(qū)動(dòng)法收集信息播放氣動(dòng)機(jī)械手的動(dòng)作視頻，讓學(xué)生直觀了解機(jī)械手通過程序控制得到的實(shí)際效果。指導(dǎo)學(xué)生查閱資料：1、上網(wǎng)搜索，提供網(wǎng)址。2、圖書館查閱。3、書店查閱。4、引導(dǎo)學(xué)生確定編程方法?！灸繕?biāo)】 培養(yǎng)學(xué)生學(xué)會如何收集、整理、歸納信息的能力。1、學(xué)生查閱教師所提供的網(wǎng)址：(1)、/目的：了解可編程控制器系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法(2)、/目的：了解氣動(dòng)機(jī)械手的相關(guān)知識，包括氣動(dòng)元件和傳感器的原理、種類、優(yōu)點(diǎn)、接線方式等，篩選出對完成項(xiàng)目有用的知識。(3)/目的：下載三菱FX系列編程手冊，了解指令的相關(guān)知識。2、學(xué)生去圖書館查閱相關(guān)書籍。如PLC編程實(shí)用指南。3、了解典型的編程方法 (1)圖解法編程：包括梯形圖法、邏輯流程圖法、時(shí)序流程圖法和步進(jìn)順控法。 (2)經(jīng)驗(yàn)法編程 (3)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)編程確定采用何種方法編程。視頻演示法啟發(fā)式教學(xué)教學(xué)流程教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)教學(xué)方法計(jì)劃準(zhǔn)備采用以下兩個(gè)原則進(jìn)行分組:1、組間求同，組內(nèi)存異2、角色互換，優(yōu)勢互補(bǔ)根據(jù)學(xué)習(xí)內(nèi)容與班集體規(guī)?？煞?人為一組，考慮學(xué)生的性別、家庭環(huán)境、能力高低、文化基礎(chǔ)、愛好特長、性格等各方面因素，并設(shè)置教學(xué)情境?！灸繕?biāo)】 培養(yǎng)學(xué)生合作學(xué)習(xí)能力及計(jì)劃制定能力。1、分析問題分析項(xiàng)目是具有順控的特點(diǎn)，每一步的轉(zhuǎn)移條件均為氣缸動(dòng)作到位的信號。2、確定解決方法確定順控的轉(zhuǎn)移的條件，采用步進(jìn)指令編制PLC控制程序可實(shí)現(xiàn)線圈雙重輸出。3、準(zhǔn)備材料系統(tǒng)配置：FX2N48MR PLC一臺；啟、停按鈕二只，傳感器和導(dǎo)線若干。4、計(jì)劃實(shí)施步驟分配輸入點(diǎn)和輸出點(diǎn)程序設(shè)計(jì)PLC外部接線圖畫出氣動(dòng)回路圖程序運(yùn)行及調(diào)試5、制定計(jì)劃由小組成員制定計(jì)劃，分配小組成員的分工，確定完成時(shí)間。項(xiàng)目活動(dòng)法交流決定師生進(jìn)行專業(yè)交流。重點(diǎn)：學(xué)生說明怎樣做？為什么這樣做？結(jié)果會怎樣？特別要注意程序的多樣性和最優(yōu)性，盡量拓展學(xué)生的視野，開發(fā)學(xué)生的思維，教師僅糾正偏差。引導(dǎo)學(xué)生可在以下兩個(gè)方面作思考：1、基本指令置位/復(fù)位指令2、置位/復(fù)位指令步進(jìn)順控指令，并比較兩者之間的不同點(diǎn)?！灸繕?biāo)】 培養(yǎng)學(xué)生發(fā)散性思維。各成員根據(jù)自己的任務(wù)收集相應(yīng)的資料并提出建議供其它同學(xué)論證。各小組成員進(jìn)行分工，確定每一個(gè)人所負(fù)責(zé)的具體內(nèi)容，并注意個(gè)人與集體的相互關(guān)系。由小組成員討論計(jì)劃的可行性，并進(jìn)行修改至完善。注意和教師的交流。討論表格的設(shè)計(jì)、接線方式、圖形的繪制等。大腦風(fēng)暴法教學(xué)流程教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)教學(xué)方法實(shí)施階段引導(dǎo)學(xué)生加強(qiáng)合作關(guān)系學(xué)生操作工序，要不斷進(jìn)行工序間的檢測，教師以巡視及指出學(xué)生操作錯(cuò)誤為主。運(yùn)行程序，并進(jìn)行以下訓(xùn)練，接通(X0)，觀察輸出繼是器的變化，是否實(shí)現(xiàn)了控制要求?如發(fā)現(xiàn)程序運(yùn)行與控制要求不符，仔細(xì)分析，找出原因，重新修改，直到程序運(yùn)行與控制要求相符為止。要求學(xué)生記錄運(yùn)行調(diào)試過程？(因教材沒有表格，需要教師設(shè)計(jì))。啟發(fā)學(xué)生能否使程序更為簡潔、實(shí)用、易讀。如：步返回指令有多少種方法實(shí)現(xiàn)，哪一種更巧妙？布置實(shí)訓(xùn)思考練習(xí)題(提高學(xué)生的拓展能力)拓展1：系統(tǒng)上電或按下停止按鈕，氣動(dòng)機(jī)械手懸臂氣缸縮回、手臂氣缸上升、氣爪氣缸放松、旋轉(zhuǎn)氣缸左轉(zhuǎn)回到初始位置。拓展2：將懸臂氣缸的伸出和手臂氣缸的下降這二個(gè)動(dòng)作同時(shí)進(jìn)行；將懸臂氣缸的縮回和手臂氣缸的上升這二個(gè)動(dòng)作同時(shí)進(jìn)行，提高械械手搬運(yùn)效率。【目標(biāo)】 培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計(jì)程序及舉一反三的能力。某小組的項(xiàng)目實(shí)施階段過程1、分配輸入點(diǎn)和輸出點(diǎn)輸入信號輸出信號啟動(dòng)按鈕X0夾緊電磁閥線圈YV1Y1復(fù)位按鈕X1上升電磁閥線圈YV5Y2手臂氣缸上限位傳感器X2下降電磁閥線圈YV4Y3手臂氣缸下限位傳感器X3伸出電磁閥線圈YV7Y4懸臂氣缸前限位傳感器X4縮回電磁閥線圈YV6Y5懸臂氣缸后限位傳感器X5左移電磁閥線圈YV2Y6旋轉(zhuǎn)氣缸左限位傳感器X6右移電磁閥線圈YV3Y7旋轉(zhuǎn)氣缸右限位傳感器X7氣爪氣缸夾緊到位傳感器X102、氣動(dòng)回路圖3、PLC外部接線圖4、程序設(shè)計(jì)5、程序運(yùn)行及調(diào)試運(yùn)行觀察輸出結(jié)果與控制要求是否相符，及時(shí)調(diào)整有關(guān)器件，最終完成系統(tǒng)的正常運(yùn)行。分析法作圖法項(xiàng)目活動(dòng)法持續(xù)改進(jìn)法教學(xué)流程教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)教學(xué)方法評估階段對各個(gè)小組的項(xiàng)目完成情況作一個(gè)總結(jié)，主要針對項(xiàng)目報(bào)告，總結(jié)出各自的優(yōu)缺點(diǎn)，并提出改進(jìn)的意見和建議。填寫實(shí)訓(xùn)考核表，對各小組實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目進(jìn)行打分?！灸繕?biāo)】 合理評價(jià)能力分為以下幾個(gè)階段：1、各個(gè)小組組長組織討論，各個(gè)成員對學(xué)習(xí)項(xiàng)目作最后的總結(jié)。2、整理好項(xiàng)目作務(wù)書(注意規(guī)范性)。3、學(xué)生填寫教師提供的評價(jià)量表，評價(jià)自己在本次活動(dòng)中的表現(xiàn)和收獲。4、成果展示。5、小組之間互相評價(jià)打分，選出本次活動(dòng)的優(yōu)秀者。并給予獎(jiǎng)勵(lì)?？偨Y(jié)法課后作業(yè)：利用步進(jìn)指令或移位指令編制氣動(dòng)機(jī)械手在不同工作方式（單步、單周期）下運(yùn)行的控制程序。課后練習(xí)，加強(qiáng)對知識的鞏固，達(dá)到舉一反三的效果課后小結(jié)效果：從學(xué)生完成項(xiàng)目情況、實(shí)訓(xùn)考核表來看，總體效果是比較令我比較滿意的，主要是通過教師的引導(dǎo)、設(shè)疑、總結(jié)、歸納，在較短的時(shí)間內(nèi)對學(xué)生進(jìn)行了全面的復(fù)習(xí)，利用流程圖說明了PLC程序編寫的過程和方法，最后使用項(xiàng)目教學(xué)法開展實(shí)例設(shè)計(jì)。采用多媒體輔助教學(xué)，通過動(dòng)畫展示形象地表達(dá)了設(shè)計(jì)要求，學(xué)生普通感到這種教學(xué)設(shè)計(jì)符合實(shí)際需要，學(xué)習(xí)興趣高漲，學(xué)習(xí)氣氛濃厚。不足：由于每個(gè)學(xué)生的基礎(chǔ)不同，參與程度也不一樣，所以取得效果不同，而且每個(gè)小組的學(xué)生性格、愛好也有差異，在合作學(xué)習(xí)方面還有待教師更深層次的思考和實(shí)踐。任務(wù)名稱： 班級： 姓名： 學(xué)號： 指導(dǎo)教師：評價(jià)項(xiàng)目評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)評價(jià)依據(jù)（信息、佐證）評價(jià)方式權(quán)重得分小計(jì)總分自我評價(jià)小組評價(jià)教師評價(jià)職業(yè)素質(zhì)1.遵守企業(yè)管理規(guī)定、勞動(dòng)紀(jì)律 （1