探索邏輯數(shù)學(xué)在PlC教學(xué)中的運(yùn)用

陳 晨

(浙江省紹興市上虞區(qū)職業(yè)中等專業(yè)學(xué)校 浙江紹興 312300)

PlC控制與應(yīng)用是邏輯性應(yīng)用性強(qiáng)，既強(qiáng)調(diào)理論，重視實(shí)訓(xùn)操作，又與工程緊密聯(lián)系，且應(yīng)用廣泛的重要課程。在“兩臺電動機(jī)主控選擇運(yùn)行控制”項(xiàng)目中，梯形圖編寫是本次教學(xué)的重點(diǎn)，以項(xiàng)目教學(xué)為依托，以翻轉(zhuǎn)課堂的形式為手段突出重點(diǎn)。異或邏輯關(guān)系是本次教學(xué)的難點(diǎn)，利用學(xué)生較為熟悉的邏輯數(shù)學(xué)思維方式來突破難點(diǎn)[1]。

筆者針對項(xiàng)目特點(diǎn)在本課中對課前、課中、課后三個環(huán)節(jié)進(jìn)行實(shí)踐與反思。

一、基于PlC與數(shù)學(xué)融合的教學(xué)設(shè)計

（一）課前研學(xué)，在自學(xué)討論中梳理問題

（二）課中融合，在推理中深入認(rèn)知，交流歸納

本次課的難點(diǎn)在于如何實(shí)現(xiàn)：同一個按鈕按一下電動機(jī)啟動，再按一下電動機(jī)停止。數(shù)學(xué)教師不難發(fā)現(xiàn)電動機(jī)和按鈕之間存在異或關(guān)系。我們團(tuán)隊(duì)設(shè)計了一系列推導(dǎo)游戲，專業(yè)教師和數(shù)學(xué)教師共同引導(dǎo)學(xué)生得出這一結(jié)論。

1.初步融合，尋找共同點(diǎn)

專業(yè)教師和數(shù)學(xué)老師分別講解各自的內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)梯形圖和數(shù)學(xué)公式的相通之處。即邏輯相乘是串聯(lián)，邏輯相加為并聯(lián)。

2.具體問題具體分析，進(jìn)一步融合

本次項(xiàng)目控制難點(diǎn)：同一個按鈕按一下電動機(jī)啟動，再按一下電動機(jī)停止。通過列表，學(xué)生不難發(fā)現(xiàn)其與數(shù)學(xué)教師所講述的異或是相同的邏輯關(guān)系。即

Y1⊕X1=Y1

3.深度融合，編寫程序

數(shù)學(xué)教師講解并給出異或的數(shù)學(xué)解析式。

專業(yè)教師引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合第一部分第二部分以及數(shù)學(xué)教師的表達(dá)式得出

結(jié)合異是串聯(lián)，或是并聯(lián)，即乘是串聯(lián)，加為并聯(lián)得出此段程序

4.實(shí)訓(xùn)操作，解決問題

本環(huán)節(jié)中設(shè)計的推理過程從簡單到復(fù)雜，數(shù)學(xué)教師和專業(yè)教師的融合從淺到深，使學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中不知不覺掌握了較復(fù)雜的問題，在學(xué)習(xí)中體會到了成就感和滿足感，符合中學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律。用學(xué)生較為熟悉的數(shù)學(xué)來解決學(xué)生畏懼的編程，有助于學(xué)生克服學(xué)習(xí)的畏難情緒，同時讓學(xué)生體會到各學(xué)科之間的相通性，明確學(xué)習(xí)目標(biāo)，提高學(xué)習(xí)興趣。

（三）課后反思，在實(shí)踐中提升認(rèn)識

1.教師工作內(nèi)容

對學(xué)生進(jìn)行過程性評價。主要包括學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的表現(xiàn)、態(tài)度、能力及參與度；總結(jié)性評價主要依據(jù)學(xué)生提交的課題報告及各組展示的成果解說。除了這兩種評價，本次項(xiàng)目的成績還參考學(xué)生的自評和互評。教師根據(jù)本次項(xiàng)目中反饋的問題與不足，提出改進(jìn)措施。

2.學(xué)生工作內(nèi)容

經(jīng)過探究活動、展示和交流，每個學(xué)生在本組的項(xiàng)目方案上進(jìn)行改進(jìn)，獨(dú)立思考，設(shè)計出屬于自己的方案，完成課題報告。要求用思維導(dǎo)圖的方法羅列出實(shí)現(xiàn)過程中用到的PlC知識點(diǎn)以及PlC和數(shù)學(xué)的融合點(diǎn)。學(xué)生根據(jù)自身對知識與能力的收獲情況，評價實(shí)驗(yàn)設(shè)計方案、流程等，并對組內(nèi)人員進(jìn)行評價。

該環(huán)節(jié)中多維評價與思維導(dǎo)圖的引入給課后教學(xué)提供了保障。多維評價讓老師對學(xué)生，學(xué)生對自己，有了更全面的了解，讓學(xué)生更好地明確了今后努力的方向，讓老師能更有針對性地開展后續(xù)的教學(xué)工作；思維導(dǎo)圖是發(fā)現(xiàn)知識點(diǎn)間的聯(lián)系并建立完整知識體系的重要工具。因此，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后讓學(xué)生根據(jù)學(xué)習(xí)過程以及收獲繪制思維導(dǎo)圖，不僅使學(xué)生對學(xué)習(xí)內(nèi)容有了更深刻的理解，而且有助于學(xué)生發(fā)現(xiàn)知識點(diǎn)這之間的聯(lián)系，有助于學(xué)生記憶[2]。

二、PlC與數(shù)學(xué)融合的教學(xué)理念

本課中異或邏輯表達(dá)式運(yùn)用在PlC程序編寫中，即布爾表達(dá)式用于PlC中的一個特例。PlC編程對各方面基礎(chǔ)相對薄弱的中職生來說具有一定的困難，如何用簡單的方法來完成復(fù)雜的編程成為PlC教學(xué)中必須突破的難點(diǎn)。與數(shù)學(xué)融合就是很好的一個突破口。

三、結(jié)束語

數(shù)學(xué)與PlC有著天然的融合屬性，如何在PlC+數(shù)學(xué)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)PlC+藝術(shù)，引入3D打印技術(shù)。PlC+人文，深入生活，利用PlC解決生活中不便的問題是我們以后思考和努力的方向。