信息化教學在利用PLC實現閃爍電路教學中的應用研究

徐彩

摘 要：PLC是現代工業生產自動化的三大支柱之一，也是機電和電氣專業的核心課程。隨著現代信息技術的發展，在PLC課堂中融入信息技術是不可避免的一種趨勢。本文以“閃爍電路的設計與調試”為案例，將信息化教學手段融入教學中，詳細闡述了泛雅平臺、無線投屏技術在教學中的應用。教學實踐表明，信息化教學能充分調動學生的多種感官，培養和加強學生的耐心、專注力和理解力，從而提高學生分析問題、解決問題的能力。

關鍵詞：PLC；信息化教學；泛雅平臺；無線投屏

1 目前PLC課程教學中存在的問題與困惑

“可編程邏輯控制器”（Programmable LogicController，PLC）課程是機電一體化、電氣自動化專業的核心課程，這門課程注重理論與實踐的結合。在實際教學中融入信息化手段，可以使一些抽象的內容變得直觀生動，有利于激發學生學習的興趣。

傳統的信息技術只是局限于教師在課堂上播放PPT課件，學生通過學習聽講來掌握知識，是灌輸式的，無法體現學習的自主性，信息化的發展使得時代賦予了其新的意義。微課、仿真軟件、網絡教學平臺、教學資源庫，乃至VR，AR技術的應用，這些都給信息化教學的課堂注入了新的活力。有位專家說過，信息化教學設計并不是信息技術的簡單堆砌，而是將相關資源進行整合、再處理，適合的才是最好的。我們不得不思考，在現有的教學設施環境下，打造合適的信息化課堂的方式。

在PLC課程教學中，筆者發現一個很大的問題。學生在編程當中一旦遇到問題，首先想到的是詢問老師，很少有學生能主動思考去解決問題，這就使課堂上老師的工作強度比較大。而且，同一個課題的話，經常會出現相似的狀況，教師在解釋的時候，面對全班40多名學生，很難做到全面把控。PLC程序是可以通過廣播軟件將錯誤的程序廣播給同學進行講解，但故障現象學生就難以親身體驗到，如果能實時將實驗現象投屏，讓全班同學都能觀察到更方便。

帶著這樣的問題，本文通過教學案例“閃爍電路的設計與調試”，詳細闡述了信息化教學手段在PLC教學中的應用。

2 教學案例“閃爍電路的設計與調試”解析

閃爍電路的應用十分廣泛，它既是定時器指令的一個典型應用，又是后續學習的基礎。為了激發學生學習的興趣，課前教師拋出問題：日常生活中哪些地方用到了閃爍電路。讓學生自己上網搜索相關的圖片和視頻并上傳到學習平臺的討論區。學生自行查閱資料，完成課前小測驗，上泛雅平臺學習微課視頻，并提出問題進行討論，體現了學習的自主性。泛雅平臺上的測驗都有自動批閱功能，如圖1所示，上面可以一目了然地查看學生的完成情況，教師課前查閱對學生學情有更充分的了解，便于預設，從而對教學的側重點有一個較好的把控。

課堂上，教師首先通過展示泡沫熒光棒、星星形狀的裝飾小彩燈來導入周期和占空比的概念，進而引入課題：用定時器設計輸出脈沖周期和占空比可調的振蕩電路。這個課題比較抽象，因此筆者將其分解為兩個小任務。（1）用開關控制一盞燈，使它實現3s亮、2s滅的循環閃爍功能。（2）用按鈕控制一盞燈，實現與任務一相同的功能（3s亮、2s滅的循環閃爍）。每個任務都通過“四階梯”的知識要點進行引導，即詳細的控制要求分析、輸入/輸出地址分配、梯形圖程序的分段設計、程序修改訓練，讓學生逐步深入，突破難點。

在完成任務的過程中，學生普遍遇到的瓶頸是程序不會編。這時，老師可以通過提問的方式逐步引導。比如：閃爍的程序不會編，那么你可以讓小燈延時點亮嗎？在延時點亮程序的基礎上，我們能不能嘗試增添一個定時器？然后鼓勵學生大膽編程、嘗試運行，直到摸索到正確的程序。

在實際操作過程中，會遇到這樣那樣的問題。為了使其他學生更直觀地觀察到故障現象，充分利用現有的投影設備和無線同屏技術，用平板電腦將學生操作過程中出現的問題進行實時展示，引導學生發現故障現象、分析故障原因、尋找出故障點、排除故障，這樣用信息化的手段讓學生突破難點，使學生真正學有所獲。

任務一完成后，小組討論：若要實現輸出脈沖周期為10 s，占空比為0.7的閃爍電路，該如何修改程序？然后以填空的形式總結得出結論：改變定時器T38的設定值，即可改變Q0.0輸出的接通時間，改變定時器T37的設定值，即可改變Q0.0輸出的周期和占空比。

任務二和任務一的主要區別是操作鍵由開關變為按鈕，教師可以引導學生回憶電工實習中開關與按鈕的區別，然后讓學生自主修改程序，學生發揮自己的主觀能動性，鼓勵他們用不同的指令、不同的方法解決問題。率先完成的同學可以用平板電腦拍攝操作視頻上傳至平臺，教師及時作出點評。

為了培養學生嚴謹的學習態度和縝密的思維，設計了兩道糾錯題。一個是兩定時器的預設值顛倒了順序，使得實現的功能改變了；另一個是燈一直不亮，引導學生小組討論分析，可以通過觀察監控發現一定時器的當前值一直為0，進而發現該定時器輸入端的常閉觸點變成了常開觸點。學生5人為1小組，—人接線，一人輸入程序，一人觀察實驗現象并記錄，一人寫故障分析報告，組長負責匯總并發布至學習平臺上。學生通過分組討論、探究錯誤的程序，深入學習閃爍電路的結構，小組學習法也給他們提供了一個相互學習、相互協作的平臺。糾錯完成后，組間進行交流，分享心得，小組選成員談收獲。教師略作點評，并評選出優秀小組、優秀學員，競爭意識更有利于激發學生學習的熱情。

接下來通過小知識引入知識拓展環節：特殊存儲器位SM0.5的常開觸點提供周期為1 s，占空比為0.5的脈沖信號，可以用它來驅動需要閃爍的指示燈。拓展環節有兩個小任務：（1）如果有幾盞燈需要同時閃爍，應如何修改程序？（2）利用所學知識設計實驗箱上的“天塔之光”電路，使紅燈、黃燈、綠燈按照一定規律點亮和閃爍。比一比，看一看，準設計的效果更漂亮，同樣效果誰設計的程序最精煉。這兩個小任務難度由小到大，依次遞進。第二個任務沒有給出具體的任務要求，是一個開放性的試題，它更有利于培養學生的審美能力、獨特的見解和不同的思路。

最后，由學生總結出幾種閃爍電路的設計思路和方法，教師稍作補充。并布置下一個任務：順序啟停電路，讓同學們上泛雅平臺學習觀看微課。

3 結語

有人說，信息技術是一把雙刃劍，它給課堂教學帶來便利的同時，也會產生一些副作用。比如，學生的注意力都集中在動畫、視頻上，會忽略掉一些重要的知識點、概念，從而本末倒置。再比如，學生會更加依賴智能手機，教師在課堂上對手機的合理運用和把控是個問題。筆者認為，只要合理利用好資源，嚴格管控好手機使用的場合和時間，不為信息化而信息化，在課堂中融入信息化無疑是利大于弊。

通過這個案例，我們不難看出，這樣的教學模式充分體現了“以能力為本位、以學生為主體”的教學理念。在本次信息化教學的嘗試中，主要利用泛雅教學平臺發布相關的學習內容。課前有微課、作業，課中有練習、討論，課后有小結、評價。內容充實，選材合理，層層遞進，符合學生的認知規律。在教學的難點內容——故障分析這部分，運用了無線投屏技術將故障現象和操作過程實時投屏，方便觀測，學生更易理解掌握。同時，利用多媒體廣播軟件進行現場演示接線和線路測試的廣播，并引導學生在泛雅教學平臺上查找硬件接線的微課視頻，以便在接線過程中反復參考。在平臺的討論區，教師和學生可以相互探討，在網絡上答疑解惑，充分體現了碎片化學習的優勢。

路漫漫其修遠兮，吾將上下而求索。在信息技術日益發展的當代，作為一名專業課教師，只有積極探索職業教育的發展規，及時了解學生的學習動態，結合先進的技術手段，不斷總結和反思，才能營造良好的教學氛圍，提升教學成效。

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