信息化教學(xué)在利用PLC實(shí)現(xiàn)閃爍電路教學(xué)中的應(yīng)用研究

徐彩

摘 要：PLC是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化的三大支柱之一，也是機(jī)電和電氣專業(yè)的核心課程。隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展，在PLC課堂中融入信息技術(shù)是不可避免的一種趨勢(shì)。本文以“閃爍電路的設(shè)計(jì)與調(diào)試”為案例，將信息化教學(xué)手段融入教學(xué)中，詳細(xì)闡述了泛雅平臺(tái)、無(wú)線投屏技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用。教學(xué)實(shí)踐表明，信息化教學(xué)能充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的多種感官，培養(yǎng)和加強(qiáng)學(xué)生的耐心、專注力和理解力，從而提高學(xué)生分析問題、解決問題的能力。

關(guān)鍵詞：PLC；信息化教學(xué)；泛雅平臺(tái)；無(wú)線投屏

1 目前PLC課程教學(xué)中存在的問題與困惑

“可編程邏輯控制器”（Programmable LogicController，PLC）課程是機(jī)電一體化、電氣自動(dòng)化專業(yè)的核心課程，這門課程注重理論與實(shí)踐的結(jié)合。在實(shí)際教學(xué)中融入信息化手段，可以使一些抽象的內(nèi)容變得直觀生動(dòng)，有利于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。

傳統(tǒng)的信息技術(shù)只是局限于教師在課堂上播放PPT課件，學(xué)生通過學(xué)習(xí)聽講來(lái)掌握知識(shí)，是灌輸式的，無(wú)法體現(xiàn)學(xué)習(xí)的自主性，信息化的發(fā)展使得時(shí)代賦予了其新的意義。微課、仿真軟件、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)、教學(xué)資源庫(kù)，乃至VR，AR技術(shù)的應(yīng)用，這些都給信息化教學(xué)的課堂注入了新的活力。有位專家說(shuō)過，信息化教學(xué)設(shè)計(jì)并不是信息技術(shù)的簡(jiǎn)單堆砌，而是將相關(guān)資源進(jìn)行整合、再處理，適合的才是最好的。我們不得不思考，在現(xiàn)有的教學(xué)設(shè)施環(huán)境下，打造合適的信息化課堂的方式。

在PLC課程教學(xué)中，筆者發(fā)現(xiàn)一個(gè)很大的問題。學(xué)生在編程當(dāng)中一旦遇到問題，首先想到的是詢問老師，很少有學(xué)生能主動(dòng)思考去解決問題，這就使課堂上老師的工作強(qiáng)度比較大。而且，同一個(gè)課題的話，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)相似的狀況，教師在解釋的時(shí)候，面對(duì)全班40多名學(xué)生，很難做到全面把控。PLC程序是可以通過廣播軟件將錯(cuò)誤的程序廣播給同學(xué)進(jìn)行講解，但故障現(xiàn)象學(xué)生就難以親身體驗(yàn)到，如果能實(shí)時(shí)將實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象投屏，讓全班同學(xué)都能觀察到更方便。

帶著這樣的問題，本文通過教學(xué)案例“閃爍電路的設(shè)計(jì)與調(diào)試”，詳細(xì)闡述了信息化教學(xué)手段在PLC教學(xué)中的應(yīng)用。

2 教學(xué)案例“閃爍電路的設(shè)計(jì)與調(diào)試”解析

閃爍電路的應(yīng)用十分廣泛，它既是定時(shí)器指令的一個(gè)典型應(yīng)用，又是后續(xù)學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)。為了激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)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(xué)生自己上網(wǎng)搜索相關(guān)的圖片和視頻并上傳到學(xué)習(xí)平臺(tái)的討論區(qū)。學(xué)生自行查閱資料，完成課前小測(cè)驗(yàn)，上泛雅平臺(tái)學(xué)習(xí)微課視頻，并提出問題進(jìn)行討論，體現(xiàn)了學(xué)習(xí)的自主性。泛雅平臺(tái)上的測(cè)驗(yàn)都有自動(dòng)批閱功能，如圖1所示，上面可以一目了然地查看學(xué)生的完成情況，教師課前查閱對(duì)學(xué)生學(xué)情有更充分的了解，便于預(yù)設(shè)，從而對(duì)教學(xué)的側(cè)重點(diǎn)有一個(gè)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(lái)導(dǎo)入周期和占空比的概念，進(jìn)而引入課題：用定時(shí)器設(shè)計(jì)輸出脈沖周期和占空比可調(diào)的振蕩電路。這個(gè)課題比較抽象，因此筆者將其分解為兩個(gè)小任務(wù)。（1）用開關(guān)控制一盞燈，使它實(shí)現(xiàn)3s亮、2s滅的循環(huán)閃爍功能。（2）用按鈕控制一盞燈，實(shí)現(xiàn)與任務(wù)一相同的功能（3s亮、2s滅的循環(huán)閃爍）。每個(gè)任務(wù)都通過“四階梯”的知識(shí)要點(diǎn)進(jìn)行引導(dǎo)，即詳細(xì)的控制要求分析、輸入/輸出地址分配、梯形圖程序的分段設(shè)計(jì)、程序修改訓(xùn)練，讓學(xué)生逐步深入，突破難點(diǎn)。

在完成任務(wù)的過程中，學(xué)生普遍遇到的瓶頸是程序不會(huì)編。這時(shí)，老師可以通過提問的方式逐步引導(dǎo)。比如：閃爍的程序不會(huì)編，那么你可以讓小燈延時(shí)點(diǎn)亮嗎？在延時(shí)點(diǎn)亮程序的基礎(chǔ)上，我們能不能嘗試增添一個(gè)定時(shí)器？然后鼓勵(lì)學(xué)生大膽編程、嘗試運(yùn)行，直到摸索到正確的程序。

在實(shí)際操作過程中，會(huì)遇到這樣那樣的問題。為了使其他學(xué)生更直觀地觀察到故障現(xiàn)象，充分利用現(xiàn)有的投影設(shè)備和無(wú)線同屏技術(shù)，用平板電腦將學(xué)生操作過程中出現(xiàn)的問題進(jìn)行實(shí)時(shí)展示，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)故障現(xiàn)象、分析故障原因、尋找出故障點(diǎn)、排除故障，這樣用信息化的手段讓學(xué)生突破難點(diǎn)，使學(xué)生真正學(xué)有所獲。

任務(wù)一完成后，小組討論：若要實(shí)現(xiàn)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(jié)得出結(jié)論：改變定時(shí)器T38的設(shè)定值，即可改變Q0.0輸出的接通時(shí)間，改變定時(shí)器T37的設(shè)定值，即可改變Q0.0輸出的周期和占空比。

任務(wù)二和任務(wù)一的主要區(qū)別是操作鍵由開關(guān)變?yōu)榘粹o，教師可以引導(dǎo)學(xué)生回憶電工實(shí)習(xí)中開關(guān)與按鈕的區(qū)別，然后讓學(xué)生自主修改程序，學(xué)生發(fā)揮自己的主觀能動(dòng)性，鼓勵(lì)他們用不同的指令、不同的方法解決問題。率先完成的同學(xué)可以用平板電腦拍攝操作視頻上傳至平臺(tái)，教師及時(shí)作出點(diǎn)評(píng)。

為了培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)習(xí)態(tài)度和縝密的思維，設(shè)計(jì)了兩道糾錯(cuò)題。一個(gè)是兩定時(shí)器的預(yù)設(shè)值顛倒了順序，使得實(shí)現(xiàn)的功能改變了；另一個(gè)是燈一直不亮，引導(dǎo)學(xué)生小組討論分析，可以通過觀察監(jiān)控發(fā)現(xiàn)一定時(shí)器的當(dāng)前值一直為0，進(jìn)而發(fā)現(xiàn)該定時(shí)器輸入端的常閉觸點(diǎn)變成了常開觸點(diǎn)。學(xué)生5人為1小組，—人接線，一人輸入程序，一人觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象并記錄，一人寫故障分析報(bào)告，組長(zhǎng)負(fù)責(zé)匯總并發(fā)布至學(xué)習(xí)平臺(tái)上。學(xué)生通過分組討論、探究錯(cuò)誤的程序，深入學(xué)習(xí)閃爍電路的結(jié)構(gòu)，小組學(xué)習(xí)法也給他們提供了一個(gè)相互學(xué)習(xí)、相互協(xié)作的平臺(tái)。糾錯(cuò)完成后，組間進(jìn)行交流，分享心得，小組選成員談收獲。教師略作點(diǎn)評(píng)，并評(píng)選出優(yōu)秀小組、優(yōu)秀學(xué)員，競(jìng)爭(zhēng)意識(shí)更有利于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情。

接下來(lái)通過小知識(shí)引入知識(shí)拓展環(huán)節(jié)：特殊存儲(chǔ)器位SM0.5的常開觸點(diǎn)提供周期為1 s，占空比為0.5的脈沖信號(hào)，可以用它來(lái)驅(qū)動(dòng)需要閃爍的指示燈。拓展環(huán)節(jié)有兩個(gè)小任務(wù)：（1）如果有幾盞燈需要同時(shí)閃爍，應(yīng)如何修改程序？（2）利用所學(xué)知識(shí)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)箱上的“天塔之光”電路，使紅燈、黃燈、綠燈按照一定規(guī)律點(diǎn)亮和閃爍。比一比，看一看，準(zhǔn)設(shè)計(jì)的效果更漂亮，同樣效果誰(shuí)設(shè)計(jì)的程序最精煉。這兩個(gè)小任務(wù)難度由小到大，依次遞進(jìn)。第二個(gè)任務(wù)沒有給出具體的任務(wù)要求，是一個(gè)開放性的試題，它更有利于培養(yǎng)學(xué)生的審美能力、獨(dú)特的見解和不同的思路。

最后，由學(xué)生總結(jié)出幾種閃爍電路的設(shè)計(jì)思路和方法，教師稍作補(bǔ)充。并布置下一個(gè)任務(wù)：順序啟停電路，讓同學(xué)們上泛雅平臺(tái)學(xué)習(xí)觀看微課。

3 結(jié)語(yǔ)

有人說(shuō)，信息技術(shù)是一把雙刃劍，它給課堂教學(xué)帶來(lái)便利的同時(shí)，也會(huì)產(chǎn)生一些副作用。比如，學(xué)生的注意力都集中在動(dòng)畫、視頻上，會(huì)忽略掉一些重要的知識(shí)點(diǎn)、概念，從而本末倒置。再比如，學(xué)生會(huì)更加依賴智能手機(jī)，教師在課堂上對(duì)手機(jī)的合理運(yùn)用和把控是個(gè)問題。筆者認(rèn)為，只要合理利用好資源，嚴(yán)格管控好手機(jī)使用的場(chǎng)合和時(shí)間，不為信息化而信息化，在課堂中融入信息化無(wú)疑是利大于弊。

通過這個(gè)案例，我們不難看出，這樣的教學(xué)模式充分體現(xiàn)了“以能力為本位、以學(xué)生為主體”的教學(xué)理念。在本次信息化教學(xué)的嘗試中，主要利用泛雅教學(xué)平臺(tái)發(fā)布相關(guān)的學(xué)習(xí)內(nèi)容。課前有微課、作業(yè)，課中有練習(xí)、討論，課后有小結(jié)、評(píng)價(jià)。內(nèi)容充實(shí)，選材合理，層層遞進(jìn)，符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律。在教學(xué)的難點(diǎn)內(nèi)容——故障分析這部分，運(yùn)用了無(wú)線投屏技術(shù)將故障現(xiàn)象和操作過程實(shí)時(shí)投屏，方便觀測(cè)，學(xué)生更易理解掌握。同時(shí)，利用多媒體廣播軟件進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)演示接線和線路測(cè)試的廣播，并引導(dǎo)學(xué)生在泛雅教學(xué)平臺(tái)上查找硬件接線的微課視頻，以便在接線過程中反復(fù)參考。在平臺(tái)的討論區(qū)，教師和學(xué)生可以相互探討，在網(wǎng)絡(luò)上答疑解惑，充分體現(xiàn)了碎片化學(xué)習(xí)的優(yōu)勢(shì)。

路漫漫其修遠(yuǎn)兮，吾將上下而求索。在信息技術(shù)日益發(fā)展的當(dāng)代，作為一名專業(yè)課教師，只有積極探索職業(yè)教育的發(fā)展規(guī)，及時(shí)了解學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)態(tài)，結(jié)合先進(jìn)的技術(shù)手段，不斷總結(jié)和反思，才能營(yíng)造良好的教學(xué)氛圍，提升教學(xué)成效。

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