《交通燈的可編程控制》教學設計

孫書云

摘 要： 采用任務驅動，由觀察實際交通燈的變化引出本次任務，進行任務分析、決策、實施，最后進行總結評價，幫助學生更好地掌握由可編程控制器控制交通燈變化。

關鍵詞： 任務 PLC 十字路口交通燈

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

一、教材分析

本節課項目選自《可編程序控制器應用技術》（機械工業出版社 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《定時器指令》，本教材是中等職業教育“十一五”規劃教材。

二、學情分析

本節課的授課對象是中職機電技術應用專業二年級學生，大多數學生的數理邏輯思維能力差，且注意力難于保持較長時間。學生對純理論的學習缺乏興趣，對實踐操作興趣較濃厚，但執行規范的能力及遵守紀律的意識較差。

三、教學目標

（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程序設計。

4.掌握簡單故障現象的檢修。

（二）過程與方法

通過任務分析、任務決策、任務實施、總結與評價，實現“做中學，學中做”。

（三）情感與態度

1.實事求是的學習態度和探究能力。

2.小組合作的團隊精神和競賽意識。

3.樹立安全文明生產的觀念，形成良好的職業道德。

四、教學重點與難點

（一）教學重點

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、調試。

（二）教學難點

1.十字路口交通燈的程序設計。

2.解決在實際操作過程中出現的故障。

五、教學方法

“做中教”，采用情境教學、任務驅動、啟發式教學等方法，通過操作演示、啟發引導、個別指導、點評反饋等手段展開教學。

“做中學”，采用探究式、討論式、合作式、實踐式等學習方法，通過自主學習和小組合作學習等途徑進行學習。

六、教學過程

（一）課前準備

1.布置學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.學生查閱書籍，回憶老師講過的指令思考如果用PLC控制技術實現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，創設情境，抓住學生注意力，激發學生的學習興趣。

2.活動二：任務分析。

（1）項目描述：PLC實現交通信號燈的控制，規律：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。信號燈按此規律不斷重復。（2）老師播放視頻，了解最終正確顯示結果。 （3）引導學生畫出十字路口交通燈時序圖。

3.活動三：任務決策。

（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：任務實施

（1）播放視頻強調安全操作注意點：除調試外，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，評選出前三名并發小獎品以示鼓勵。

（4）故障排除。

5.任務五：提高與總結

（1）對任務實施過程中學生出現的故障進行分析，對照常見故障檢修表，和學生一起討論故障檢修的方法，化解難點。賽一賽：設置故障，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。（3）填寫學習過程評價表。

6.任務六：布置作業

七、教學反思

（一）可取之處

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

2.教學設計上以十字路口交通燈的控制的整個工作過程為導向，將具體教學目標落實到各個工作任務中，同時，學生工作頁中的知識鏈接、操作指導和教師制作的教學視頻，為本項目的教學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，通過小組合作學習，較好地實現了優勢互補，特別是在故障檢修環節，如一個小組內故障不盡相同，這時小組內同學相互檢查、排故。另外就常見故障現象及解決辦法我列出了表格幫助同學進行排查，較好地解決了難題。

4.評價方式，在教學環節中，變由教師一方評價為學生自評、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，由于學生在知識和能力方面存在較大差異，小組內完成時間相差較多，一定程度上影響了整體進度。

（三）改進措施

進一步做好學情調查，更加合理地組建學習小組，更好地實現互補。