小車往復(fù)運(yùn)動(dòng) PLC 控制信息化教學(xué)設(shè)計(jì)

小車往復(fù)運(yùn)動(dòng)PLC控制信息化教學(xué)設(shè)計(jì)〔〕:

摘要：信息化技術(shù)為教學(xué)提供了豐富的教學(xué)資源支持，目前在高職教育領(lǐng)域中得到大力地推廣。文章以小車往復(fù)運(yùn)動(dòng)PLC控制為例，描繪了信息化教學(xué)設(shè)計(jì)的過程。在教學(xué)中，微課、課程網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)和仿真軟件等信息化教學(xué)手段的使用，不僅進(jìn)步了教學(xué)的效率，學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性也得到了很好的激發(fā)。

關(guān)鍵詞：信息化；教學(xué)設(shè)計(jì)；PLC；網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)

本文引用格式：吳凡.小車往復(fù)運(yùn)動(dòng)PLC控制信息化教學(xué)設(shè)計(jì)[J].教育現(xiàn)代化,2022,6(18):130-132.

一引言

信息化技術(shù)的迅猛開展不僅改變了人們的生活方式，也改變了學(xué)生的學(xué)習(xí)方式，進(jìn)而影響著教師的教學(xué)方式。【1】隨著校園網(wǎng)絡(luò)建立和多媒體教學(xué)設(shè)備地不斷完善，引領(lǐng)信息技術(shù)手段走進(jìn)課堂，積極探究課程教學(xué)改革的新思路、新方法，成為當(dāng)前教學(xué)改革的必然趨勢。

PLC作為現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化三大支柱之一，是一種應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域的微型計(jì)算機(jī)，具有可靠性高、抗干擾性強(qiáng)、安裝維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，早已被廣泛應(yīng)用于各種領(lǐng)域，許多高校都選擇開設(shè)該門課程?！?】PLC課程的特點(diǎn)是理論性很強(qiáng)，學(xué)生需要通過不斷反復(fù)地訓(xùn)練，能根據(jù)不同的控制要求編寫相關(guān)程序并進(jìn)展調(diào)試，才能真正地掌握PLC技術(shù)。在PLC的傳統(tǒng)教學(xué)中，學(xué)生需要在教室、實(shí)驗(yàn)室等教學(xué)場所，方能學(xué)習(xí)到PLC知識點(diǎn)。這種傳統(tǒng)的以知識傳授為主的教學(xué)形式已逐漸與學(xué)生脫軌，在PLC教學(xué)中采用信息化教學(xué)手段，向以學(xué)為主的課堂理論轉(zhuǎn)向，學(xué)生可隨時(shí)隨地進(jìn)入課程網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，免費(fèi)享受全新的課程體驗(yàn)，【3】成為PLC課程教學(xué)改革的重點(diǎn)。本文討論的是PLC控制小車往復(fù)運(yùn)動(dòng)信息化教學(xué)設(shè)計(jì)的過程。

二教學(xué)過程

本課程?PLC技術(shù)應(yīng)用?主要采用工程式教學(xué)，通過合理改革教材，將傳統(tǒng)的以知識點(diǎn)為主線的編排方式改革為以不同工程為主線的編排方式，將各知識點(diǎn)融于各工程中，合理采用信息化教學(xué)手段，精心設(shè)計(jì)教學(xué)?！?】

課程授課對象均為二年級的高職學(xué)生，在前導(dǎo)課程?電機(jī)與電氣控制技術(shù)?的學(xué)習(xí)中，已具備根本的電氣控制系統(tǒng)操作根底，而通過本門課程的前期學(xué)習(xí)中，已學(xué)習(xí)過采用梯形圖程序設(shè)計(jì)法來解決工程實(shí)際問題。高職學(xué)生普遍存在的特點(diǎn)是：理論根底相對薄弱、程序設(shè)計(jì)才能和系統(tǒng)調(diào)試才能較差，但是對理論動(dòng)手、使用智能終端和信息化學(xué)習(xí)比擬感興趣。

本工程的目的是采用順序控制設(shè)計(jì)法來解決工程實(shí)際問題。針對學(xué)生學(xué)情，根據(jù)PLC工程師崗位技能要求和課程標(biāo)準(zhǔn)，制定本工程教學(xué)目的，確定教學(xué)重點(diǎn)為：單序列順序功能圖程序的編寫與調(diào)試、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、安裝和調(diào)試。教學(xué)難點(diǎn)為：程序的正確編寫、軟硬件結(jié)合調(diào)試。

在教學(xué)策略上，堅(jiān)持以學(xué)生為中心，以任務(wù)驅(qū)動(dòng)為主線，以仿真軟件為依托進(jìn)展工程化教學(xué)。過程中貫穿小組協(xié)作，自主探究，從而實(shí)現(xiàn)"做中學(xué)，學(xué)中做";。靈敏運(yùn)用仿真軟件、編程軟件、微課、動(dòng)畫演示等教學(xué)手段，全方位進(jìn)展信息化教學(xué)，寓教于樂，打破重點(diǎn)難點(diǎn)，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。借助課程網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，跨越時(shí)間和空間的限制，實(shí)現(xiàn)課程的教學(xué)、學(xué)習(xí)、評價(jià)和交流功能，進(jìn)步教學(xué)效果。

〔一〕課前準(zhǔn)備

根據(jù)所要教授的知識，教師需要首先明確任務(wù)目的，在?PLC技術(shù)應(yīng)用?課程網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)上發(fā)布任務(wù)單，并有針對性地提供與所學(xué)知識相關(guān)的視頻、微課等，讓學(xué)生復(fù)習(xí)繼電器控制小車往復(fù)運(yùn)動(dòng)的工作原理，預(yù)習(xí)工程新的知識點(diǎn)PLC順序控制設(shè)計(jì)法的應(yīng)用過程。學(xué)生可以在智能、電腦等多種環(huán)境下登錄，查閱任務(wù)單，明確需要完成的任務(wù)，索引相關(guān)的資料，完成課前知識點(diǎn)的在線測試。學(xué)生在考慮后也可在課程網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)上闡發(fā)個(gè)人體會(huì)和考慮結(jié)果等。

教師在課程網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)上查看學(xué)生課前知識點(diǎn)的測試情況，閱讀學(xué)生的留言，理解學(xué)生知識的薄弱點(diǎn)，教師進(jìn)展針對性備課。

〔二〕課堂過程

根據(jù)學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，將課堂中的過程分為問題反響、任務(wù)分析、新知喂養(yǎng)、虛擬實(shí)訓(xùn)、虛實(shí)一體和課堂考核。

1.問題反響

從學(xué)生課前在線測試結(jié)果分析發(fā)現(xiàn)，學(xué)生對PLC特殊輔助繼電器、置位復(fù)位指令的理解等內(nèi)容還有所欠缺，教師對該局部內(nèi)容進(jìn)展針對性講解。

2.任務(wù)分析

在任務(wù)分析階段，首先觀看往復(fù)運(yùn)動(dòng)的視頻，理解可以利用PLC作為控制器實(shí)現(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)的使用場合。接著請學(xué)生們帶著"一個(gè)工作周期包含多少個(gè)工作狀態(tài)";等問題觀看小車自動(dòng)往復(fù)運(yùn)動(dòng)的工作視頻。通過觀看小車的運(yùn)動(dòng)動(dòng)畫視頻，可以直觀觀察到小車控制系統(tǒng)的組成、"一個(gè)工作流程由7個(gè)工作狀態(tài)組成";等信息。

3.新知喂養(yǎng)

在新知喂養(yǎng)階段，借助多媒體課件進(jìn)展PLC順序控制設(shè)計(jì)法知識點(diǎn)的講解。在重點(diǎn)內(nèi)容"單序列順序功能圖程序的編寫";中，以流水燈控制為例講解了順序功能圖程序的設(shè)計(jì)過程，并對其中涉及的知識點(diǎn)進(jìn)展比照講解，加深學(xué)生的理解和掌握。在重難點(diǎn)內(nèi)容"順序功能圖在PLC編程軟件中編輯及調(diào)試";的教學(xué)過程中，主要借助PLC編程軟件。教師詳細(xì)演示PLC編程軟件編輯流水燈程序的過程，以及利用軟件在線監(jiān)視功能，模擬調(diào)試出正確程序的過程。在此之間，學(xué)生跟隨教師進(jìn)展操作。

4.虛擬實(shí)訓(xùn)

為了活潑課堂氣氛，開展了虛擬仿真軟件操作比賽，通過比賽，學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性得到很好的激發(fā)。如圖1所示，在虛擬仿真軟件的操作中，首先根據(jù)小車往復(fù)運(yùn)動(dòng)控制要求，選擇正確適宜的元器件，放入到仿真工作區(qū)，接著用導(dǎo)線連接各種電路元器件，在軟件中編制PLC程序并導(dǎo)入虛擬PLC中，最后，系統(tǒng)將搭建好的電路以及編輯好的PLC程序進(jìn)展軟硬件聯(lián)調(diào)。仔細(xì)觀察小車運(yùn)行狀態(tài)，是否滿足控制要求。假設(shè)存在錯(cuò)誤，學(xué)生可通過萬用表等工具，根據(jù)排故流程，不斷縮小故障范圍，確定是硬件問題還是軟件問題，最終實(shí)現(xiàn)故障的解決。

該仿真軟件的操作流程是一個(gè)完好的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、安裝與調(diào)試過程。學(xué)生在仿真中身臨其境，不僅加深了小車控制原理的理解，還降低了后期理論動(dòng)手硬件制作的損耗。

5.虛實(shí)一體

在實(shí)訓(xùn)室環(huán)節(jié)中進(jìn)展的實(shí)操環(huán)節(jié)采用的強(qiáng)電控制，因此在之前仿真軟件中進(jìn)展了虛擬操作，有了之前的根底，學(xué)生進(jìn)入實(shí)物接線與軟硬件調(diào)試，同時(shí)考慮有學(xué)生的差異性，安排了多種任務(wù)要求。學(xué)生選擇不同的任務(wù)，從而滿足不同的學(xué)習(xí)需要。

6.考核總結(jié)

學(xué)生調(diào)試完畢后進(jìn)展演示，教師根據(jù)學(xué)生課堂表現(xiàn)出的職業(yè)素養(yǎng)和最終的理論操作演示，給予技能操作局部的評分。邀請學(xué)生中表現(xiàn)比擬典型的小組分享心得體會(huì)、任務(wù)成果、經(jīng)歷教訓(xùn)，教師針對本工程的知識點(diǎn)及常見問題進(jìn)展歸納總結(jié)。

7.課堂拓展

最后進(jìn)展課堂內(nèi)容的拓展，如在小車往復(fù)運(yùn)動(dòng)中要求進(jìn)展自動(dòng)手動(dòng)方式的選擇等，以進(jìn)步學(xué)生采用順序控制設(shè)計(jì)法進(jìn)展程序設(shè)計(jì)的才能。學(xué)有余力的同學(xué)可以課后在仿真軟件上進(jìn)展模擬操作，教師對完成的同學(xué)在理論工程考核上給予加分。

〔三〕課后延續(xù)

課后的學(xué)習(xí)是對課堂知識的橫向延續(xù)，是對知識的進(jìn)一步的運(yùn)用。該局部主要以作業(yè)的形式來完成。學(xué)生需繼續(xù)完善任務(wù)單內(nèi)容并上交，進(jìn)展任務(wù)單局部考核。同時(shí)還需登錄?PLC技術(shù)應(yīng)用?課程網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)，完成小車往復(fù)運(yùn)動(dòng)控制的理論知識點(diǎn)的測試。

(四〕考核評價(jià)

小車往復(fù)運(yùn)動(dòng)控制工程的最終考核由課前知識點(diǎn)考核、課堂技能考核、課后理論知識點(diǎn)考核組成。最終形成課前、課中、課后多元化、信息化客觀的學(xué)習(xí)評價(jià)。該考核方式更符合現(xiàn)代教育的理念，真正實(shí)現(xiàn)了學(xué)習(xí)資源數(shù)字化、學(xué)習(xí)工具智能化、學(xué)習(xí)評價(jià)多元化。

(五)教學(xué)效果

通過采用信息化的教學(xué)設(shè)計(jì)，學(xué)生自主學(xué)習(xí)才能顯著進(jìn)步，學(xué)習(xí)興趣得到了很好的激發(fā)。在課堂上能積極主動(dòng)考慮答復(fù)以下問題，考慮各種設(shè)計(jì)方案，課后參與拓展進(jìn)步工程、主動(dòng)查閱專業(yè)資料的人數(shù)也越來越多。

三結(jié)語

在整個(gè)教學(xué)的設(shè)計(jì)中，信息化運(yùn)用是關(guān)鍵。信息化教學(xué)使得教學(xué)不在停留在課堂實(shí)驗(yàn)室中，學(xué)生可在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下隨時(shí)隨地登錄課程學(xué)習(xí)平臺(tái)，學(xué)習(xí)課程知識，與同學(xué)教師交流互動(dòng)；【5】在虛擬仿真軟件中，反復(fù)進(jìn)展操作練習(xí)，滿足了學(xué)生課后的學(xué)習(xí)需求條件。【6】這種打破傳統(tǒng)的教學(xué)形式，激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)興趣和才能，適應(yīng)社會(huì)開展的需求。

參考文獻(xiàn)

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