《交通燈的可編程控制》教學(xué)設(shè)計

孫書云

摘 要： 采用任務(wù)驅(qū)動，由觀察實際交通燈的變化引出本次任務(wù)，進行任務(wù)分析、決策、實施，最后進行總結(jié)評價，幫助學(xué)生更好地掌握由可編程控制器控制交通燈變化。

關(guān)鍵詞： 任務(wù) PLC 十字路口交通燈

可編程控制器是目前應(yīng)用極為廣泛的工業(yè)控制專業(yè)，是集機、電于一體實踐性很強的專業(yè)課，是機電專業(yè)中專學(xué)生的主干課程，也是維修電工國家職業(yè)資格的核心課程。

一、教材分析

本節(jié)課項目選自《可編程序控制器應(yīng)用技術(shù)》（機械工業(yè)出版社 程顯吉主編）第二章《S7-200系列PLC的基本指令及尋址方式》中第二節(jié)《定時器指令》，本教材是中等職業(yè)教育“十一五”規(guī)劃教材。

二、學(xué)情分析

本節(jié)課的授課對象是中職機電技術(shù)應(yīng)用專業(yè)二年級學(xué)生，大多數(shù)學(xué)生的數(shù)理邏輯思維能力差，且注意力難于保持較長時間。學(xué)生對純理論的學(xué)習(xí)缺乏興趣，對實踐操作興趣較濃厚，但執(zhí)行規(guī)范的能力及遵守紀律的意識較差。

三、教學(xué)目標(biāo)

（一）知識與技能

1.掌握用PLC控制十字路口交通燈的時序圖繪制、I/O分配及實物接線圖繪制。

2.掌握西門子PLC基本指令、定時器指令及比較指令的使用。

3.掌握十字路口交通燈的PLC程序設(shè)計。

4.掌握簡單故障現(xiàn)象的檢修。

（二）過程與方法

通過任務(wù)分析、任務(wù)決策、任務(wù)實施、總結(jié)與評價，實現(xiàn)“做中學(xué)，學(xué)中做”。

（三）情感與態(tài)度

1.實事求是的學(xué)習(xí)態(tài)度和探究能力。

2.小組合作的團隊精神和競賽意識。

3.樹立安全文明生產(chǎn)的觀念，形成良好的職業(yè)道德。

四、教學(xué)重點與難點

（一）教學(xué)重點

1.掌握用PLC控制十字路口交通燈的I/O分配及PLC的外部接線圖。

2.掌握THSMS-A型實驗臺上交通燈控制的接線。

3.掌握十字路口交通燈的控制過程，并熟練使用編程軟件進行程序編寫、下載、調(diào)試。

（二）教學(xué)難點

1.十字路口交通燈的程序設(shè)計。

2.解決在實際操作過程中出現(xiàn)的故障。

五、教學(xué)方法

“做中教”，采用情境教學(xué)、任務(wù)驅(qū)動、啟發(fā)式教學(xué)等方法，通過操作演示、啟發(fā)引導(dǎo)、個別指導(dǎo)、點評反饋等手段展開教學(xué)。

“做中學(xué)”，采用探究式、討論式、合作式、實踐式等學(xué)習(xí)方法，通過自主學(xué)習(xí)和小組合作學(xué)習(xí)等途徑進行學(xué)習(xí)。

六、教學(xué)過程

（一）課前準(zhǔn)備

1.布置學(xué)生觀察某一十字路口交通燈的變化情況，并拍攝一段視頻上交。

2.學(xué)生查閱書籍，回憶老師講過的指令思考如果用PLC控制技術(shù)實現(xiàn)該路口的交通燈控制，那么怎么辦？

（二）課堂活動

1.活動一：項目引入。

老師播放視頻，創(chuàng)設(shè)情境，抓住學(xué)生注意力，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

2.活動二：任務(wù)分析。

（1）項目描述：PLC實現(xiàn)交通信號燈的控制，規(guī)律：先是東西方向綠燈亮25秒，然后閃亮3秒，綠燈閃過之后是東西方向黃燈亮2秒，接下來是南北方向綠燈亮15秒、閃亮3秒及南北方向黃燈亮2秒。在東西方向綠燈亮、閃亮及東西方向黃燈亮的同時，南北方向亮的是紅燈；在南北方向綠燈亮、閃亮及南北方向黃燈亮的同時，東西方向亮的是紅燈。信號燈按此規(guī)律不斷重復(fù)。（2）老師播放視頻，了解最終正確顯示結(jié)果。 （3）引導(dǎo)學(xué)生畫出十字路口交通燈時序圖。

3.活動三：任務(wù)決策。

（1）確定I/O分配。（2）繪制PLC外部接線圖。（3）繪制實際接線圖的連接。（4）確定編程思路及主要使用的指令。

4.活動四：任務(wù)實施

（1）播放視頻強調(diào)安全操作注意點：除調(diào)試外，不能帶電操作，尤其是接線一定要斷電。播放視頻老師演示接線。（2）搭建硬件電路，安全接線，并檢測接線可靠性。（3）用軟件編寫梯形圖，下載并進行調(diào)試。

賽一賽，看哪一組配合得好，做得既快又好，評選出前三名并發(fā)小獎品以示鼓勵。

（4）故障排除。

5.任務(wù)五：提高與總結(jié)

（1）對任務(wù)實施過程中學(xué)生出現(xiàn)的故障進行分析，對照常見故障檢修表，和學(xué)生一起討論故障檢修的方法，化解難點。賽一賽：設(shè)置故障，小組派一名成員進行比賽故障檢修，看哪一組快。（2）給出樣例程序并進行總結(jié)。（3）填寫學(xué)習(xí)過程評價表。

6.任務(wù)六：布置作業(yè)

七、教學(xué)反思

（一）可取之處

1.項目選取“十字路口交通燈的PLC控制”貼近學(xué)生生活實際，較好地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)動機；難度適中，由項目的評估和驗收情況來看，95%的同學(xué)能夠完成任務(wù)，鍛煉技能的同時，極大提高學(xué)習(xí)成就感，為今后的繼續(xù)學(xué)習(xí)打下堅實基礎(chǔ)。

2.教學(xué)設(shè)計上以十字路口交通燈的控制的整個工作過程為導(dǎo)向，將具體教學(xué)目標(biāo)落實到各個工作任務(wù)中，同時，學(xué)生工作頁中的知識鏈接、操作指導(dǎo)和教師制作的教學(xué)視頻，為本項目的教學(xué)重點難點提供了所需補充，達到了化難為易的目的。

3.組織形式，通過小組合作學(xué)習(xí)，較好地實現(xiàn)了優(yōu)勢互補，特別是在故障檢修環(huán)節(jié)，如一個小組內(nèi)故障不盡相同，這時小組內(nèi)同學(xué)相互檢查、排故。另外就常見故障現(xiàn)象及解決辦法我列出了表格幫助同學(xué)進行排查，較好地解決了難題。

4.評價方式，在教學(xué)環(huán)節(jié)中，變由教師一方評價為學(xué)生自評、互評，老師總評的大家一起參與的評價方式，起到了很好的互動作用。

（二）不足之處

進度控制方面，由于學(xué)生在知識和能力方面存在較大差異，小組內(nèi)完成時間相差較多，一定程度上影響了整體進度。

（三）改進措施

進一步做好學(xué)情調(diào)查，更加合理地組建學(xué)習(xí)小組，更好地實現(xiàn)互補。