融合信息技術(shù)開展線上PLC課堂教學(xué)設(shè)計

摘? 要：為了阻斷疫情向校園蔓延，各學(xué)校積極開展線上教學(xué)。技工院校學(xué)生的基礎(chǔ)薄弱，學(xué)習(xí)的積極性和主動性也不夠，加上本課程是一門實踐性較強(qiáng)的課程。因此，線上教學(xué)開展存在很大的困難。文章以電動機(jī)正反轉(zhuǎn)起動控制為例，就如何利用網(wǎng)絡(luò)、各種軟件APP完成教學(xué)活動展開設(shè)計，提出一些實踐的方法與途徑，從而提高線上教學(xué)過程中學(xué)生的參與度與互動性。同時flash模擬線下教學(xué)的實驗場景，提高教學(xué)的有效性和教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：可編程控制器；PLC；線上教學(xué)；教學(xué)設(shè)計；電動機(jī)正反轉(zhuǎn)起動控制

中圖分類號：TP39；G434? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? 文章編號：2096-4706（2023）10-0191-04

Abstract： In order to stop the spread of the epidemic situation to the campus， schools are actively carrying out online teaching. However， as a technical college， the students' foundation is weak and their motivation and initiative to learn are not enough. Moreover， this course is a practical course， so there are great difficulties in carrying out online teaching. This paper takes motor forward and reverse start control as an example， provides some practical methods and approaches on how to use the internet and various software APPs to complete teaching activities， so as to improve students' participation and interactivity in the online teaching process. At the same time， it uses the flash to simulate the experimental scenes of offline teaching to improve the teaching effectiveness and effect.

Keywords： programmable controller; PLC; online teaching; teaching design; forward and reverse motor starting control

0? 引? 言

《可編程控制器應(yīng)用》是一門實踐性較強(qiáng)的課程。疫情開始至今，筆者所在的學(xué)校已經(jīng)先后經(jīng)歷了4次居家線上教學(xué)活動。居家線上教學(xué)給教學(xué)工作的開展帶來了巨大的挑戰(zhàn)。教學(xué)面臨以下難題：學(xué)生基礎(chǔ)薄弱；學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和積極性不夠；學(xué)生沒有教材；大部分學(xué)生只有手機(jī)；師生身邊均沒有實驗設(shè)備，教師無法實驗演示，學(xué)生也無法實驗探究……那么如何借助于計算機(jī)、手機(jī)、軟件App等工具創(chuàng)建多維互動情景，模擬線下教學(xué)的場景，使學(xué)生更好的融入課堂教學(xué)就是教師需要思考并解決的問題。本文以《可編程控制器應(yīng)用》里電動機(jī)正反轉(zhuǎn)起動控制教學(xué)為例展開探討。

1? 教學(xué)準(zhǔn)備

精心設(shè)計教學(xué)過程，并編寫學(xué)案。課前通過QQ班級群將學(xué)案推送給學(xué)生，如圖1所示。學(xué)案中包括教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式、教學(xué)重難點、導(dǎo)學(xué)內(nèi)容以及課后練習(xí)等內(nèi)容，學(xué)案讓學(xué)生初步了解本次課所要學(xué)習(xí)的內(nèi)容和重難點，引導(dǎo)學(xué)生有目的預(yù)習(xí)，促進(jìn)其自主學(xué)習(xí)，了解本次課的知識結(jié)構(gòu)和預(yù)期達(dá)到的教學(xué)效果，從而實現(xiàn)學(xué)生先思考后構(gòu)建新知的目的。

2? 教學(xué)過程

由洗衣機(jī)引入，創(chuàng)設(shè)以真實生活為背景的情境，通過教師引導(dǎo)與講解，學(xué)生思考與討論，結(jié)合視頻觀看，flash模擬實驗等方法，從四個環(huán)節(jié)構(gòu)建“情境—問題—探究—應(yīng)用”的教學(xué)模式，下面介紹各環(huán)節(jié)如何融合信息技術(shù)開展教學(xué)活動。

2.1? 環(huán)節(jié)一

觀看視頻，引入電動機(jī)正反轉(zhuǎn)控制，通過現(xiàn)實生活中我們熟悉的洗衣機(jī)引入，提出2個問題：

問題1 “洗衣機(jī)洗衣服的時候是如何工作？”

讓學(xué)生回答，最后播放洗衣機(jī)洗衣服的視頻加以驗證。引出新課，同時對于不了解洗衣機(jī)工作情況的同學(xué)，還可以適時進(jìn)行勞動教育。

問題2 “自己設(shè)計一個洗衣機(jī)要如何設(shè)計？”

通過將看起來難度的很大很難實現(xiàn)的問題提出來，并告訴學(xué)生接下來我們就要完成這個設(shè)計，從而引起學(xué)生好奇心，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，讓學(xué)生充分參與課堂中。

實施方法如表1所示。

成效啟示：教師準(zhǔn)備兩個騰訊會議號，會議號1用筆記本登錄進(jìn)行講課，課前簽到打卡點名，并且課中隨機(jī)簽到，如圖2所示。課中教師共享屏幕，同時師生打開攝像頭，學(xué)生可以邊聽教師講解邊看PPT、視頻等，如圖3所示。會議號2用iPad登錄，上課過程該號關(guān)麥靜音，用于觀察學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)。上課過程中師生隨時開麥互動交流，通過這樣的方式還原線下課堂教學(xué)情景，構(gòu)建輕松愉快的學(xué)習(xí)環(huán)境，激發(fā)學(xué)生主動思考探究。另外，通過生活實例引入，貼近生活，可以引起學(xué)生好奇心并調(diào)動學(xué)習(xí)興趣，對于不了解洗衣機(jī)的工作情況的同學(xué)，還可以適時進(jìn)行勞動教育。

2.2? 環(huán)節(jié)二

本次教學(xué)是在電動機(jī)正反轉(zhuǎn)起動控制的電氣控制電路的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。由于技校生基礎(chǔ)薄弱，理論知識掌握情況相對較差。因此，教學(xué)中，電動機(jī)正反轉(zhuǎn)起動控制的電氣控制電路相關(guān)內(nèi)容需要教師帶領(lǐng)學(xué)生回顧溫習(xí)，具體實施過程如下：

首先，教師用動畫演示電動機(jī)改變旋向的方法，如圖4所示。通過直觀的動畫演示，讓學(xué)生觀察得出結(jié)論：電動機(jī)改變旋向的條件——改變電動機(jī)三相電源任意兩相相序。

接著，教師引導(dǎo)學(xué)生將主電路中KM1和KM2主觸頭的接線補(bǔ)上完成主電路，并用PPT動畫演示接線過程，如圖5（a）所示。然后，教師依次給出控制電路圖，如圖5中（b）、（c）、（d）、（e）所示，讓學(xué)生觀察電路，同時動畫演示各電路的工作過程，讓學(xué)生直觀地了解其工作原理。學(xué)生在了解工作原理的過程中，教師不斷提問，有目的引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)電路中的存在問題，層層遞進(jìn)，逐個攻破難點，最后選出最優(yōu)電路，即圖5（e）。

實施過程中具體引導(dǎo)提問及目的如下：

問題1 “圖5中（b）SB1和SB2同時按下會造成什么后果？”

通過提問，讓學(xué)生思考分析，發(fā)現(xiàn)圖5中（b） SB1和SB2同時按下會造成主電路電源短路，存在安全隱患，從而引出聯(lián)鎖的概念，強(qiáng)調(diào)安全的重要性，借此培養(yǎng)學(xué)生安全第一的意識。

問題2 “圖5中（c）電動機(jī)正轉(zhuǎn)運(yùn)行或反轉(zhuǎn)運(yùn)行過程如何切換轉(zhuǎn)向？”

通過這個問題提出和解決，讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)該方案雖然工作安全可靠，但操作極為不方便。正轉(zhuǎn)運(yùn)行或反轉(zhuǎn)運(yùn)行過程要切換轉(zhuǎn)向，就要先按下停止按鈕使電動機(jī)停止，再按下起動按鈕使電動機(jī)起動。通過這個問題的解決，在培養(yǎng)學(xué)生安全意識的同時，告知學(xué)生一個好設(shè)計還要兼顧考慮操作方便以及實用性。

問題3 “圖5中（d）KM1或者KM2主觸頭焊死或被卡住時，按下SB2會出現(xiàn)什么現(xiàn)象？”

通過問題的引導(dǎo)，學(xué)生思考分析發(fā)現(xiàn)，該方案正轉(zhuǎn)運(yùn)行或反轉(zhuǎn)運(yùn)行過程要切換轉(zhuǎn)向，直接按下對應(yīng)的啟動按鈕即可，操作方便，但若其中一個接觸器主觸頭焊死或被卡住時，會造成主電路電源短路，依舊存在安全隱患。

問題4 “圖5中（e）設(shè)計方案優(yōu)點有哪些？”

如圖6所示，通過動畫演示分析圖5（e），發(fā)現(xiàn)該圖在安全可靠的同時兼顧操作方便。因此，圖5中（e）是電動機(jī)正反轉(zhuǎn)起動控制的最優(yōu)方案。

成效及啟示：通過教師提問，層層引導(dǎo)，將難點逐一攻破，有效避免學(xué)生因?qū)W習(xí)困難導(dǎo)致畏學(xué)的情況。加上在動畫演示過程中，學(xué)生指揮，教師電腦操作，實現(xiàn)了師生交流，彌補(bǔ)了線上教學(xué)的距離感。另外，通過動畫演示工作情況，將抽象的內(nèi)容變得形象直觀，便于學(xué)生更好的理解各控制電路的工作原理。且在問題回答和動畫演示操作過程中，老師設(shè)置各種環(huán)節(jié)，吸引學(xué)生注意力，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。比如：搶答環(huán)節(jié)，即在聊天區(qū)回復(fù)設(shè)定的暗號，第一個回復(fù)的同學(xué)，指揮老師操作動畫；又或者回答老師的提問，答對了加分；再者學(xué)生回答問題錯誤了，可以班級選取一名同學(xué)幫助，幫助者回答對了，兩人共同加分，反之兩人共同接受課后抄寫正確答案懲罰等。因此，該環(huán)節(jié)實施的整個過程中，學(xué)生帶著新鮮感與好奇，充滿學(xué)習(xí)興趣，積極踴躍參與，課堂氛圍異?；钴S。

2.3? 環(huán)節(jié)三

通過教師引導(dǎo)，讓學(xué)生思考發(fā)現(xiàn)電氣控制電路的不足，從而提出改進(jìn)方式——PLC設(shè)計。具體實施過程如下：

首先，教師利用PPT演示講解PLC設(shè)計中地址分配表和I/O端口圖部分內(nèi)容，并引導(dǎo)學(xué)生完成電動機(jī)正反轉(zhuǎn)控制中的地址分配表和I/O端口圖。教學(xué)過程中，隨機(jī)選取兩名同學(xué)，讓其將完成的地址分配表和I/O端口圖拍照在騰訊會議中聊天區(qū)中發(fā)布，班級同學(xué)集體討論，尋找不足之處并修正。教師根據(jù)最終的方案利用國開網(wǎng)在線平臺flash動畫模擬演示完成地址分配表及硬件聯(lián)線過程。接著，教師講解翻譯法的使用，并利用PPT畫筆功能電腦板書演示如何利用翻譯法將電動機(jī)正反轉(zhuǎn)起動控制電路轉(zhuǎn)變?yōu)樘菪螆D。然后，教師引導(dǎo)讓學(xué)生分析發(fā)現(xiàn)該設(shè)計電動機(jī)無法工作，進(jìn)而發(fā)現(xiàn)停止按鈕的使用問題，并加以解決。該知識點講解過程中，由于線上授課條件限制，教師無法親自實驗，因此教師通過播放國開網(wǎng)上找到的實驗視頻，讓學(xué)生通過觀看。直觀了解常閉輸入端作為停止按鈕更安全的原因，從而修改程序完成設(shè)計。最后，讓同學(xué)們登錄國開網(wǎng)，通過flash動畫模擬完成整個實驗。模擬實驗過程如圖7所示。

成效及啟示：雖然居家線上教學(xué)困難重重，但是教師盡可能的創(chuàng)造條件，尋求解決措施。線上教學(xué)依舊凸顯學(xué)科實踐性強(qiáng)的特點，讓學(xué)生在設(shè)計—發(fā)現(xiàn)問題解決問題—模擬實驗中層層深入探究并完成實驗，通過觀察、分析比較和總結(jié)完成電動機(jī)正反轉(zhuǎn)起動控制的PLC設(shè)計。并且，在這個環(huán)節(jié)中，師生互動、生生互動，再次還原線下教學(xué)的場景。此外，關(guān)于常閉輸入端作為停止按鈕更安全的原因通過視頻觀看，其教學(xué)效果看，比教師直接實驗操作演示效果更好，避免了因?qū)W生人數(shù)多，造成擁擠以及觀看角度等帶來的觀看不便等因素。

2.4? 環(huán)節(jié)四

課程最后，讓學(xué)生總結(jié)本次課所學(xué)，教師通過PPT演示以及畫筆功能通過在線板書，將學(xué)生總結(jié)的要點進(jìn)行歸納，并展示翻譯法的使用方法、注意事項以及PLC設(shè)計的流程圖。接下來，教師布置作業(yè)，講解作業(yè)相關(guān)要求并通過QQ群發(fā)布作業(yè)，學(xué)生完成后拍照提交。最后，教師在班級QQ群里發(fā)布騰訊投票，調(diào)查了解本次教學(xué)學(xué)生的直觀感受，對教學(xué)效果進(jìn)行反饋總結(jié)，以便對后續(xù)的教學(xué)及時調(diào)整改進(jìn)。另外，課后，教師及時后臺批閱學(xué)生作業(yè)，再次對教學(xué)效果進(jìn)行反饋總結(jié)。

3? 反思改進(jìn)

課前在班級QQ群推送學(xué)案，課中以生活實例創(chuàng)設(shè)情景開展探究活動完成教學(xué)內(nèi)容，并同步錄屏，以便課后截屏制作“課堂筆記”和因突發(fā)原因不能到課的同學(xué)自主學(xué)習(xí)。課后在班級QQ群發(fā)布“課堂筆記”、作業(yè)以及投票。當(dāng)然線上教學(xué)，在動手實踐操作上還是有所欠缺，還有待進(jìn)一步改進(jìn)和完善。

4? 結(jié)? 論

要上好一堂線上教學(xué)課，需要前期做大量的準(zhǔn)備工作。在整個教學(xué)設(shè)計中，充分利用信息技術(shù)盡可能的還原線下教學(xué)的課堂情境和凸顯課程實踐性強(qiáng)的特點，并且發(fā)揮線上教學(xué)的優(yōu)勢。此外，我們也可以繼續(xù)發(fā)掘利用線上教學(xué)優(yōu)勢，如教學(xué)錄屏，截圖等，對線下教學(xué)的進(jìn)行補(bǔ)充。

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作者簡介：鄭葦（1983—），女，漢族，山東魚臺人，講師，本科，研究方向：自動化（數(shù)控技術(shù)）。