基于氣動機械手控制的單流程控制實驗教學設計

許紅巖

DOI：10.16661/j.cnki.1672-3791.2018.25.130

摘 要：單流程控制實驗是《可編程控制器技術》這門課程中很重要的一部分知識內容，本著以崗位需求為出發點，以學生的能力驅動為目的，本文將氣動機械手的控制這一典型項目案例教學貫穿于本節課的內容和創新實踐過程中。將理論與實踐相結合，體現以學生為主體，教師為主導的理實一體化教學。通過由簡入繁的課程知識體系，使學生構建自己的知識體系，逐步提升學生分析問題、解決問題的能力以及綜合職業能力等，從而實現項目化課程的教學設計。

關鍵詞：單流程控制 教學設計 可編程控制器技術

中圖分類號：TH138 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）09（a）-0130-02

Abstract： Single flow control experiment is an important part of the knowledge content in the "Programmable Controller Technology" course. It is based on the needs of the position and the ability of the students to drive. In this paper， the control of pneumatic manipulator is a typical project case teaching throughout the course of this course and innovation practice. Combining theory and practice， it embodies the integrated teaching of rationality with students as the main body and teachers as the leading body. Through the simple and complex curriculum knowledge system， students build their own knowledge system， gradually improve students to analyze problems， solve problems and comprehensive professional ability， so as to achieve the teaching design of project-based courses.

Key Words： Single process control； Teaching design； Programmable controller technology

1 選題價值

1.1 《可編程控制器技術》在專業領域的課程定位和價值

本課程《可編程控制器技術》是職業院校機電類及電氣自動化類相關專業的一門核心專業課，也可作為一門獨立的技能應用課，實踐性是特別強的。通過該課程的學習可以使學生初步掌握PLC編程技術的基本方法和調試排故的基本技能，是目前筆者學院機電設備安裝與維修專業學生的一門必修課，同時銜接后面的《機電一體化綜合實訓》課程，也是進行機電設備安裝與維修應所具備的關鍵能力。

1.2 《氣動機械手的控制》學習任務的作用和價值

本課程共有9個學習任務，分別是可編程控制器的認識及應用、FX系列PLC的基本機構組成及工作原理、輸送帶部件運送控制、三相異步電動機的啟動與正反轉控制、車庫門的延時開關、桔子自動裝箱實驗、自動送料小車的運行控制、氣動機械手的控制、交通信號燈控制，這9個學習任務在設計上由淺入深、由簡單到復雜，涵蓋了FX系列可編程控制器編程與調試中涉及的基本知識點和技能點。本學習任務來自《可編程控制器技術》課程中第8個學習任務，是企業機電一體化設備應用以及機電競賽中常見的、有代表性的工作任務，在培養學生職業能力水平方面有不可替代的作用和價值，因此氣動機械手的控制為本課程的核心教學內容。

1.3 《單流程控制實驗》在過程中的作用和價值

本課程是氣動機械手的控制任務中單流程控制，而本任務的地位和作用，可以用4個字來形容——承上啟下。說它承上，是因為本任務進一步熟悉PLC控制系統的分析及設計步驟，鞏固順序控制程序的編程方法。說它啟下，是因為通過對單流程步進順序控制的掌握，可為后續的多流程步進控制的學習打好基礎。

2 學習目標

（1）知識目標：進一步熟悉PLC控制系統的分析及設計步驟；鞏固順序控制程序的編程方法。

（2）能力目標：通過對機械手控制程序的分析，引導學生思考此類控制程序的編寫；正確的自我表達能力、良好的溝通能力。

（3）情感目標：培養學生團隊協作精神；培養學生的安全意識。

3 學習內容

根據本課程的教學計劃及要求，該課程的學習內容概括為三類。

（1）方法上主要掌握PLC控制系統的調試和排故方法，接到任務后，要進行編程，上機調試程序及排除故障，學生要歸納PLC控制系統的調試方法和故障排除方法。

（2）技能上主要掌握GX Developer編程軟件SFC編程的使用；單流程控制程序的編程步驟；氣動機械手故障的排除。通過任務由淺入深，用GX Developer編程軟件中SFC進行單流程控制程序上機輸入；會根據任務要求畫出狀態流程圖并轉換正梯形圖；當程序不能實現原定功能時，會判斷問題出在哪里。

（3）知識上主要掌握氣動基本知識及傳感器的使用；單流程程序的編寫。根據需要，對機械裝置、氣動裝置、傳感器等器件進行必要的調整，并可以對氣動機械手進行單流程控制程序編寫。

4 學習資源

在本節課的學習中，學生應用的學習資源包括的教學設備有多媒體教學設備、亞龍YL235A實訓裝置、計算機；需要準備的工具與材料有油性筆、白板筆、白板、耳麥、彩色紙、萬用表、常用工具、考評員胸卡；需要準備的教學材料有：與本堂課學習任務有關的工作頁、教材、視頻材料、評價表、相關手冊資料包。

5 教學實施過程

本節課的整個教學實施過程的時間為80min，包含了5個教學環節。環節一：任務引入5min，對本節課的內容進行情景引入，增加學生的學習興趣。環節二：任務分析10min，通過對引入的問題進行分析和引導，培養學生分析和解決問的能力，并通過現實生活中例子，更有利于學生對問題的理解。環節三：任務實施——狀態流程圖的設計25min，通過小組協作的方式進行狀態流程圖的設計，并進行白板展示，培養學生的團隊合作能力和表達能力，并通過各小組的比較分析，有助于查缺補漏，歸納更全面合理的要點。環節四：任務實施——梯形圖設計、運行并調試25min，通過組內角色分工形式將狀態流程圖轉換成梯形圖并上機進行程序編寫、調試及故障排除，不僅加強每個學生過程的參與性，也可以實現學生實踐操作。環節五：總結評價15min，本次課程評價結合企業標準，采用學生自評，小組自、互評和教師點評相結合的評價方式評價編程與調試實操過程，加深對所學知識的理解與掌握。

6 教學反思

6.1 課程特色

以工作任務為導向，課題引領，實施一體化教學；工作任務選取貼近生產生活，學生容易接受也容易理解；改變了一考定終身的模式，教學全過程即考核過程，學生參與考核；以賽促學，鼓勵學生努力學習，為世界技能競賽機電一體化項目做準備；合理使用多種教學媒介、計算機、實訓室、網絡、教材、工作頁多維度結合 。

6.2 課程不足

學生層次參差不齊，部分學生不能主動完成任務，只是參考組內同學成果。在小組匯報及小組互評環節存在時間難以控制問題。

6.3 改進思路

組長輪換制，調動每個學生的積極性；快帶慢，組內互相幫助；安排一名計時員，規定好小組匯報及小組互評環節的時間，讓學生不要拖延時間，也培養了學生的時間觀念。

參考文獻

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