信息化在《PLC應用技術》教學中的應用

李迅

【摘 要】信息化教學作為傳統教學的突破口，已經被廣大教師熟悉并應用。針對信息技術的發展，論述了微課、網絡信息平臺和動態仿真軟件等信息化要素在《PLC應用技術》教學中的應用，并以具體的教學案例論述了教學策略。

【關鍵詞】PLC；信息化；微課

【Abstract】As a breach of traditional teaching，e-teaching is familiar and applied by many teachers.Along with information technology，we discussed the application of informatization element such as micro class，network information platform and dynamic simulation software in“PLC Technology”teaching. And we discussed instructional strategy by teaching case.

【Key words】PLC；Informatization；Micro class

互聯網+鋪天蓋地而來，互聯網+制造業=工業4.0，互聯網+商貿=電子商務，那么互聯網+教學=？互聯網+用在教育行業，就是信息化教學。學生畢業以后無論在企業工作，還是日常生活，都處在互聯網、信息化的大環境中，那么在學校我們有什么理由還要固守傳統教學方式而不進行革新呢？

1 樹立信息化教學的理念

作為職業教育的執行者，我們要走在時代的前列，充分認識了解信息化教學，樹立信息化教學的理念。信息化教學，是以現代教學理念為指導，以信息技術為支持，將觀念、內容、模式、評價、環境等一系列因素信息化。該教學模式明確以學生為主體，應用各種現代教學方法，包括真實的教學情境、各種豐富的教學信息資源、虛擬仿真技術、師生互動、學生自發自覺學習、團結協作、科學的教學評價等基本要素。教師只有充分認識到信息化教學模式的特點，樹立信息化教學的理念，才能自覺克服伴隨新的教學模式產生的短暫的不適，充分發揮主觀能動性和創新能力，更好地將信息技術應用到我們的課堂中。

《PLC應用技術》的開設是為了使學生系統地理解PLC基本知識，掌握其編程指令的應用和編程方法，具備一定的軟硬件綜合調試能力，從而在工作中能夠分析、解決PLC控制中的基本問題，承擔PLC控制系統設計、安裝調試、維護維修等相關工作崗位，是生產線安裝調試、過程控制和機器人技術的鋪墊課程，也是高等教育機電類專業的一門綜合性極強的重要必修課程。

雖然該課程涉及計算機技術、傳感器技術、電機控制、工廠電氣控制設備、氣動技術等多項技術，但由于目前各個院校的實訓條件限制，該課程的教學主要偏重于PLC的軟件編程和調試，而忽視了PLC控制系統的硬件設計、維修和軟硬件綜合調試環節。信息化技術中虛擬仿真軟件的應用、微課的制作、網絡豐富教學資源的開發、翻轉課堂等理念的推廣，使該課程的教學突破了傳統教學的瓶頸，彌補了目前各院校硬件實訓條件的不足，為學生提供了更多更好的學習資源和動手機會，激發了學生的專業學習興趣。

2 微課開發

信息化教學的基本要素是教學內容的信息化，微課開發是教學重點、難點信息化的最有效手段。微課不同于以往教師授課的視頻拍攝，是圍繞某個知識點或技能等單一教學任務進行教學的一種教學方式，具有針對性強、趣味性和教學時間短的特點，更適合高職學生的認知規律。微課表現形式也多種多樣，根據條件和經費，可以選用動畫演示、教師講解、虛擬現實軟件仿真、PPT錄制、師生互動、情景劇、真人實操、學生分組討論等等，為了增強教學效果，最好綜合選用多種方式。

微課是為課程服務的，為了防止微課過于零散和重復開發，我們將計劃開發的微課資源按照項目進行組織。通過對本課程的教學目標、教學方法、重難點、學生學習現狀和問題進行了分析，我們選取了趣味性、真實感比較強的十個典型項目，有PLC應用、系統構成、編程軟件使用、電動機控制、交通燈控制、密碼鎖控制、搶答器、彩燈控制、搶答器控制、多種液體混合控制、電梯控制，形成了與課程標準配套的半結構化、主題式的微課資源體系。

微課也是課，一般控制在十分鐘左右，所以我們要設計好教學知識點，做到“小而精”。知識點不能太大，否則講不清，沒意義；也不能太小，內容要豐滿充實。圍繞選定的項目，我們每個項目基本都設計了實訓效果的演示、基本指令的講解、硬件電路連接、軟件編程、軟硬件綜合調試等環節。在表現形式上，為了讓學生更深入的了解PLC技術在企業中的應用，我們的實訓效果演示、硬件電路連接以及軟硬件綜合調試盡量多的采用企業真實場景拍攝；如果拍攝教師實操，也可以增加師生互動、討論、答疑等環節，或者根據企業生產現狀加入一定的情節編成情景劇，更能吸引學生的眼球；基本指令講解和軟件編程主要采用屏幕錄制的方法，為了增強趣味性和吸引力，我們在實訓效果演示中也可以大量穿插動畫設計和虛擬軟件仿真。

在實際拍攝之前，教師要充分熟悉教學內容，克服面對鏡頭的緊張心理。至于拍攝設備和人員，如果經費許可，建議聘請專業人員，他們除了有更全面更精良的設備之外，對于教師的儀態動作指導、講授和實操等不同教學內容的拍攝方法、視頻的剪輯和字幕等后期處理都有相當豐富的經驗，可以大大減少教師的工作量，并開發出質量更高的微課作品。如果是非專業的拍攝團隊，在拍攝背景的選取、拍攝環境光影的布置、拍攝設備的選取和操作技巧、視頻的剪輯、屏幕錄制等方面就要多加注意。至于視頻的剪輯、片頭片尾的制作可以采用會聲會影軟件，錄屏可以采用超級錄屏軟件。

3 網絡信息平臺的應用

互聯網時代呼喚新的學習方式，我們充分利用學院的網絡平臺和微信公眾平臺，建設了豐富的課程資源包，并上傳到平臺，資源內容包括課程標準等常規資料、教師教案、多媒體課件、實訓指導書和實訓工單、校本教材、課程視頻庫、課程圖片庫（元器件庫）、教學動畫、學生作品庫、考核試題庫、課程整體設計、課程單元設計、虛擬仿真資源、合作企業及其產品、學生在企業實習就業資料、職業技能鑒定資料、職業技能競賽資料、技能社團資料、相關工具軟件、職業標準（崗位標準）以及其他資料。這些課程資源為學生的線下學習提供了更多的選擇和便利，激發學生自主自發的進行專業學習。通過平臺學生還可以隨時與教師交流互動，上傳實訓結果，便于教師積累資料和對學生學習情況的評價。

但很多學校面臨這樣一個尷尬的問題，就是教師辛辛苦苦開發的微課等網絡資源，訪問的學生卻寥寥無幾，這樣不僅是學校人力物力財力資源的浪費，也大大打擊了教師的工作積極性。如何解決這一問題呢，我們可以從翻轉課堂開始。

翻轉課堂也是信息化教學模式的要素之一，是指重新調配課上課下的學習時間，課上不在是老師的“一言堂”，而是翻轉為師生一起研究式學習、討論互動、個別指導。其中，課前學習階段是課堂能否成功翻轉的關鍵。教師要提前發布學習內容，利用微信群、QQ群等多種渠道發布鏈接或者二維碼，要求學生訪問微課等網絡課程資源，通過手機或電腦觀看實訓效果演示，對課上的實訓內容做到心中有數，并學習指令的使用。學生根據自己的學習情況，課下靈活自主安排學習時間，就節約了課上教師對簡單內容的講解時間，留出了更多的時間對學生進行有針對性的指導。同時為了更好的督促學生課前學習，在平臺上要增加對學生課前學習的考核，并將該成績作為過程性考核的重要依據，實現學生評價的信息化。

4 虛擬現實軟件的動態仿真

環境信息化也是信息化教學的基本要素。PLC實訓操作必須有PLC設備的支持，學生課下離開實訓室無法進行程序的調試，這就給學生的學習帶來很大的不便。我們可以利用計算機模擬PLC，進行仿真操作。仿真軟件的發展趨勢是利用虛擬現實技術由二維發展到三維。虛擬現實技術是利用計算機技術生成具有真實感的仿真系統，通過觸覺、聽覺、視覺等多源信息的融合，實現交互式的三維動態視景和實體行為的系統仿真，使用戶產生身臨其境的感覺，主要技術包括模擬環境的開發、感知的融合、自然技能的響應和傳感設備開發等方面。

宇龍機電控制仿真軟件是應用于機電控制及相關專業實驗室實訓的教學仿真軟件，軟件是由一個開放式的元器件庫、控制對象和可視化的機電控制仿真平臺構成。其中元器件庫中含有電路、液壓、氣壓中常用到的部件，控制對象如傳送帶、機械手、售貨機等。通過該軟件自帶的各種功能部件，我們可以在計算機上自由搭建所需要的電、液、氣的自動控制系統，并進行動態仿真，很好的彌補了硬件實訓設備數量少、種類單一的缺點，也降低了實訓成本。同時該軟件利用比較簡單的虛擬現實技術，搭建了企業真實場景的三維立體逼真圖像和3D控制對象，包括水塔、混料罐、傳送帶等，在PLC程序控制下，可以實時動態仿真，浸入感較強。使用該軟件，學生就可以不受時間和實訓室條件限制，在校園內隨時登錄仿真軟件服務器，進行實訓操作的仿真，大大延長了課下學習的時間。

5 典型案例

為了更好的說明信息技術在PLC課程中的應用，我們選取電機正反轉作為典型案例說明我們如何在課程中利用網絡信息平臺和仿真軟件。該案例比較簡單，但它是學生接觸的第一個完整的項目，如果該項目學生能夠真正理解和順利完成，對學生是一個很大的激勵作用。

1）我們將課前的復習和預習內容，發到學生的微信平臺，該內容比較簡短，大多數學生的手機都能夠進行瀏覽。預習效果可以在平臺上在線測試，這樣有利于教學資料的積累和學生課程評價的信息化。

2）在課上利用仿真軟件，我們演示PLC的電機控制系統原理，如圖1所示，該電路包括電機控制主電路和PLC輸入輸出控制電路。我們從元件庫中選取電源、接觸器、熱繼電器、接線端子排、電機、PLC、按鈕等設備，用不同顏色和粗細的“導線”把相應的觸點按照電氣原理圖進行連接，之后在PLC中進行程序編輯和下載，最后軟硬件綜合調試。接通電源，PLC指示燈亮，鼠標按下正轉按鈕，電機正轉，按下電機反轉按鈕，電機反轉。通過該項目的演示，學生對PLC整個控制系統有了全面直觀的了解，如果進一步和繼電器控制方式做對比，那么PLC控制的優越性就一目了然了。而且，對比以往用發光二極管模擬繼電器的動作，該實驗效果更加真實，使學生把PLC、工廠電氣控制設備、電氣拖動、工廠供電幾門課的內容都可以融會貫通。

3）通過學生課前的自學和仿真軟件的演示，學生對本節課的實訓效果和用到的指令和實訓操作步驟有了基本的了解。我們之后可以在大屏幕上重復播放之前開發的微課視頻，同時學生就可以根據自己的學習情況進行項目準備或者實訓操作。此時教師就可以在教室巡視，給學生答疑解惑，或者檢查硬件接線情況，或者指導學生編程。通過信息技術的應用，把老師從重復性的授課中解放出來，教師可以對學生進行更加有針對性的指導，幫助學生發現問題—分析問題—解決問題，實現課堂的翻轉，激發學生的創新型，使學生體驗到學習的成就感。

6 結語重復

信息技術正在構造一個網絡化、數字化和智能化有機結合的教育環境，作為教師，我們應該不斷學習，提高駕馭信息技術的能力，將信息技術與課程改革結合起來，改變傳統的教學模式和方法，達到培養學生創新精神、實踐能力的要求。

【參考文獻】

[1]謝錫鋒.微課在PLC技術應用課程教學中的應用[J].廣西教育，2016（5）.

[2]焦寶聰.微課設計制作中的問題與解決建議[J].中國教育信息化，2015（1）.

[3]夏玉紅.基于電氣控制與PLC課堂的翻轉課堂研究[J].電子制作，2014（19）.

[4]周天沛，代洪.虛擬PLC仿真實驗平臺的研究[J].工業儀表與自動化裝置，2016（2）.

[5]陳堯.對信息化教學的探索[J].考試周刊，2016（29）.

[責任編輯：田吉捷]