淺談運(yùn)用多媒體技術(shù)的自動升降機(jī)原理教學(xué)

摘 要：本文在闡述自動升降機(jī)原理課程自身特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，分析了采用多媒體技術(shù)教學(xué)的必要性，進(jìn)而針對多媒體技術(shù)在實(shí)際理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)兩個環(huán)節(jié)中的應(yīng)用進(jìn)行闡述，揭示了多媒體技術(shù)在教學(xué)效果和學(xué)生能力的提升中的積極作用。

關(guān)鍵詞：多媒體技術(shù)；升降機(jī)；PLC

中圖分類號：G434

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，多媒體技術(shù)的應(yīng)用遍及國民經(jīng)濟(jì)與社會生活的各個角落，針對人類的生產(chǎn)方式、工作方式乃至生活方式帶來巨大的變革。這種變革的深刻影響將會改變教學(xué)模式、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段、教學(xué)方法，最終導(dǎo)致整個教育思想、教學(xué)理論甚至教育體制的根本改革。

1 自動升降機(jī)原理課程的特點(diǎn)

自動升降機(jī)原理課程是數(shù)控專業(yè)的核心課程，與其他課程的相關(guān)程度較大，而自動升降機(jī)作為大型機(jī)電一體化產(chǎn)品涉及的復(fù)雜技術(shù)專業(yè)性強(qiáng)，系統(tǒng)自身結(jié)構(gòu)龐大而又分散，在使用過程中，結(jié)構(gòu)封閉，從外部很難了解整個升降機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理。因此，在教學(xué)中采用多媒體技術(shù)展示自動升降機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)過程，以及總體模型和控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)原理是非常必要的。

自動升降機(jī)因反映的內(nèi)容和方式不同可以將其模型分成兩類：一類是靜態(tài)模型，用以描繪自動升降機(jī)結(jié)構(gòu)組成的，將系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行抽象，反映各部分之間的關(guān)系；另外一類是動態(tài)模型，即動態(tài)的模擬過程，采用發(fā)光二極管等模擬顯示元件描述自動升降機(jī)的啟動、加速、穩(wěn)速運(yùn)行、減速制動、平層?？康冗^程。教學(xué)過程中通過以上兩種模型使學(xué)生對升降機(jī)的結(jié)構(gòu)組成和工作原理有了較為形象的認(rèn)知過程。

2 多媒體技術(shù)在自動升降機(jī)原理教學(xué)的應(yīng)用的必要性

運(yùn)用多媒體技術(shù)的自動升降機(jī)原理的教學(xué)，是以自動升降機(jī)的相關(guān)理論知識、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、工作原理和控制方法為授課對象，采用現(xiàn)代多媒體技術(shù)，通過系統(tǒng)的、科學(xué)方法，遵循教學(xué)目標(biāo)和授課對象的特點(diǎn)，完成課程內(nèi)容與媒體方式的有機(jī)結(jié)合，形成優(yōu)化的教學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)設(shè)計(jì)的、展現(xiàn)特定的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的教學(xué)媒體，是按照呈現(xiàn)信息、具體實(shí)驗(yàn)操作、得出實(shí)驗(yàn)結(jié)果的教學(xué)思路來完成教學(xué)任務(wù)的。呈現(xiàn)信息主要是呈現(xiàn)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的教學(xué)信息，對學(xué)生進(jìn)行感知。具體實(shí)驗(yàn)操作主要是是對實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作和演示說明，加強(qiáng)學(xué)生對實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容理解和在虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境下培養(yǎng)學(xué)生動手能力。得出實(shí)驗(yàn)結(jié)果是對所作實(shí)驗(yàn)內(nèi)容歸納與總結(jié)，以便讓學(xué)生對所作的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容從感性上升為理性認(rèn)識。

在自動升降機(jī)原理教學(xué)過程中，輸入波形、自動控制原理實(shí)驗(yàn)電路和輸出波形之間的關(guān)系采用傳統(tǒng)的黑板教學(xué)方式很難闡述清楚，學(xué)生很難理解，久而久之學(xué)生失去學(xué)習(xí)興趣；在實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)中，教師通過演示教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生在自己動手操作時根據(jù)輸入信號和變化點(diǎn)找出輸出信號的對應(yīng)點(diǎn)以及信號頻率、幅值變化的物理意義和影響因素，將先前所學(xué)的抽象概念更好地理解，做到理論與時間在具體操作中難以緊密結(jié)合，根據(jù)課程的自身特點(diǎn)，采用多媒體技術(shù)教學(xué)可真正做到化腐朽為神奇，比如：在電路的特點(diǎn)、信號的物理性質(zhì)很多同學(xué)都是通過死記硬背的方式學(xué)習(xí)，機(jī)械地記憶，并沒有消化吸收，但是，如果進(jìn)行高度概括將電路圖用實(shí)物部件取代，電路信號轉(zhuǎn)變?yōu)槁曇艋蚩呻S輸入信號變化的動態(tài)波形。一方面以一種簡易的方式展現(xiàn)了眾多理論知識的，縮短了理解時間；另一方面增強(qiáng)了演示教學(xué)的感染力，吸引學(xué)生的注意力，調(diào)動了學(xué)習(xí)的積極性，同時，激發(fā)學(xué)生探索知識的熱情和深入的鉆研精神。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，教學(xué)中采用的多媒體應(yīng)用軟件很多，如：PPT、Director、3DS Max、ToolBook等為實(shí)現(xiàn)多媒體演示教學(xué)提供了有效途徑。

3 多媒體技術(shù)在自動升降機(jī)原理教學(xué)中的應(yīng)用

多媒體技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用可以分成兩部分，一部分是利用多媒體技術(shù)展示教學(xué)；一部分是利用軟件的演示教學(xué)。

3.1 利用多媒體技術(shù)的展示教學(xué)。在教學(xué)當(dāng)中利用PPT展示教學(xué)是最為常見的，可以將各種媒體文件如：文字、圖片、動畫、音頻、視頻等格式。教學(xué)中所用素材可以通過專業(yè)軟件自行設(shè)計(jì)，也可以從網(wǎng)上搜索下載，比如從某部影視作品中截取一段來展現(xiàn)課程的中心思想或書本中的所學(xué)理論在實(shí)際中的運(yùn)用，然后利用PPT多媒體制作工具將文本的輸入、編輯、排版和修飾能力將文字、生效和動畫效果編排成一個整體。不僅提供了大量生動、形象、直觀的信息，還能夠生動地展現(xiàn)事物的動態(tài)的發(fā)展過程。對學(xué)生來學(xué)更容易理解和接受。

3.2 實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)利用多媒體技術(shù)的模擬設(shè)計(jì)。在教師利用多媒體進(jìn)行詳細(xì)、逼真的課件講解之后，幫助學(xué)生將理論與實(shí)踐密切結(jié)合在一起，首先利用Visio軟件對升降機(jī)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，如下圖1所示：

畫出以上系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖之后就可以利用PLC進(jìn)行設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)過程中力求做到以下幾點(diǎn)：（1）呼叫信號控制。在高層建筑施工中，若施工樓體層數(shù)多，以樓體30層為例，主體高度近百米。如果采用傳統(tǒng)方式對上下呼叫按鈕獨(dú)立布線，則信號線就需要60根，而采用二進(jìn)制數(shù)字編碼技術(shù)，即26=64，則只需要6根信號線，再加上兩根電源線就可以滿足要求，信號線的減少，大大降低了成本。另外由于樓體每層的高度基本相同，將信號線可制作成標(biāo)準(zhǔn)長度，呼叫按鈕可拆卸，隨著施工樓體的變化，只需增減或減少標(biāo)準(zhǔn)信號線的段數(shù)就可以了，組裝、拆卸也比較方便。呼叫信號控制器采用MCS-51單片機(jī)組成的控制系統(tǒng)，控制器將為所有呼層信號經(jīng)過信號處理后通過無線通信的方式將呼層信號傳送到吊籠主控制系統(tǒng)。（2）自動選層及平層。由于施工升降機(jī)為齒輪、齒條傳動，運(yùn)行位置十分準(zhǔn)確，在施工升降機(jī)吊籠內(nèi)傳動機(jī)構(gòu)蝸桿軸端部同軸安裝一個旋轉(zhuǎn)編碼器，隨著軸的轉(zhuǎn)動，旋轉(zhuǎn)編碼器提供一組與樓層高度成正比的脈沖數(shù)，通過對脈沖的計(jì)數(shù)，可以準(zhǔn)確地反映出吊籠的運(yùn)行位置，系統(tǒng)從而能夠進(jìn)行可靠的平層控制。（3）系統(tǒng)存儲器。施工過程中隨著工程的進(jìn)行對應(yīng)的層高和樓高脈沖計(jì)數(shù)不同，系統(tǒng)選用現(xiàn)場對方便的EEPROM作為系統(tǒng)的RAM和ROM，因此，可將程序和數(shù)據(jù)存儲在一個存儲器中。新工程開始時，設(shè)定初始值，隨著施工進(jìn)行樓高也在不斷升高，需要將施工最高層數(shù)不斷修正并存儲防止丟失。（4）Watchdog看門狗電路。看門狗電路從硬件的角度保證系統(tǒng)在施工現(xiàn)場環(huán)境惡劣，對系統(tǒng)的干擾因素多的情況下能夠的正常運(yùn)行。（5）LED顯示。系統(tǒng)設(shè)計(jì)8位LED顯示器，分別顯示吊籠的重量（前四位），呼叫樓層（中間兩位）和吊籠實(shí)際位置（后兩位）。學(xué)生在分塊設(shè)計(jì)過程中發(fā)現(xiàn)問題及時改進(jìn)，利用專業(yè)所學(xué)有針對性地應(yīng)用于實(shí)際，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，培養(yǎng)了自主學(xué)習(xí)的積極性，為以后的學(xué)習(xí)和工作奠定了豐厚的基礎(chǔ)。

4 結(jié)束語

利用多媒體技術(shù)的自動升降機(jī)原理教學(xué)過程中，能夠在課堂中將自動升降機(jī)的結(jié)構(gòu)和功能真實(shí)地展現(xiàn)出來，呈現(xiàn)效果直觀富含信息量大。在設(shè)計(jì)好的模型中采用PLC控制對真實(shí)的升降控制進(jìn)行了仿真教學(xué)，運(yùn)行在不同的方式下，實(shí)現(xiàn)諸多操縱方式的模擬，實(shí)現(xiàn)了在脫離現(xiàn)場環(huán)境，有針對性地進(jìn)行軟件編程，提高了實(shí)際調(diào)試的成功率，克服了教學(xué)模型功能單一，僅以演示為目的的局限性，因此提升了教學(xué)效果，提高了學(xué)生的實(shí)踐能力。

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作者簡介：趙洪濤（1964.11-），男，吉林遼源人，講師，學(xué)士，研究方向：電氣自動化。

作者單位：遼源技師學(xué)院，吉林遼源 136200