基于PLC控制交通指示燈實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)

【摘要】PLC控制交通指示燈實(shí)驗(yàn)是本著以實(shí)際應(yīng)用為出發(fā)點(diǎn)，將理論與實(shí)際相結(jié)合，是《可編程控制器技術(shù)》這門課程中著重講解的一部?jī)?nèi)容。本文將PLC控制交通指示燈這一典型實(shí)驗(yàn)教學(xué)貫穿于整節(jié)課的教學(xué)過(guò)程中從而實(shí)現(xiàn)教、學(xué)、做一體化教學(xué)模式。通過(guò)由簡(jiǎn)單到復(fù)雜的課程知識(shí)結(jié)構(gòu)，強(qiáng)化學(xué)生構(gòu)建自己的知識(shí)體系，進(jìn)而逐步提升學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的實(shí)際應(yīng)用能力和職業(yè)素養(yǎng)等，從而實(shí)現(xiàn)教、學(xué)、做一體化課程的教學(xué)設(shè)計(jì)。

【關(guān)鍵詞】交通指示燈控制? 教學(xué)設(shè)計(jì)? 一體化

一、選題價(jià)值

（一）、《可編程控制器技術(shù)》在專業(yè)領(lǐng)域的課程定位和價(jià)值

本課程《可編程控制器技術(shù)》是職業(yè)院校電氣自動(dòng)化類和機(jī)電類相關(guān)專業(yè)的一門必修專業(yè)課，也是一門實(shí)踐性特別強(qiáng)的技能應(yīng)用課。通過(guò)對(duì)《可編程控制技術(shù)》的學(xué)習(xí)可以使學(xué)生初步掌握可編程技術(shù)編程的基本方法和基本技能。是目前我院機(jī)電一體化專業(yè)、工業(yè)機(jī)器人專業(yè)、電氣自動(dòng)化專業(yè)學(xué)生必修課的一門專業(yè)課。同時(shí)，為后面所學(xué)的《機(jī)電一體化綜合實(shí)訓(xùn)》課程打下良好的基礎(chǔ)。

（二）、《PLC控制交通指示燈》學(xué)習(xí)任務(wù)的作用和價(jià)值

在本課程的教學(xué)過(guò)程中共設(shè)置了九個(gè)教學(xué)任務(wù)，一是可編程控制器的認(rèn)識(shí)及應(yīng)用;二是FX系列PLC的基本機(jī)構(gòu)組成及工作原理;三是輸送帶部件運(yùn)送控制;四是三相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)與正反轉(zhuǎn)控制;五是車庫(kù)門的延時(shí)開(kāi)關(guān);六是桔子自動(dòng)裝箱實(shí)驗(yàn);七是自動(dòng)送料小車的運(yùn)行控制;八是氣動(dòng)機(jī)械手的控制;九是PLC控制交通指示燈。從這九個(gè)教學(xué)任務(wù)名稱上就可以看出，整個(gè)教學(xué)設(shè)計(jì)由淺入深、從簡(jiǎn)單任務(wù)到復(fù)雜任務(wù)，涵蓋了三菱FX2N可編程控制器編程與調(diào)試中所包含的基本知識(shí)和技能。《PLC控制交通指示燈》是該課程中第九個(gè)教學(xué)任務(wù)，是學(xué)生在生活中比較常見(jiàn)，比較熟悉且有代表性的學(xué)習(xí)任務(wù)，更有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，因此《PLC控制交通指示燈》為本課程的重點(diǎn)教學(xué)內(nèi)容。

（三）、《PLC控制交通指示燈》在過(guò)程中的作用和價(jià)值

本課程是PLC控制交通指示燈控制任務(wù)中多流程控制實(shí)驗(yàn)，因此可以說(shuō)是對(duì)前面所學(xué)知識(shí)的匯總與整體應(yīng)用，既是進(jìn)一步熟悉可編程控制系統(tǒng)的分析方法和設(shè)計(jì)步驟，鞏固復(fù)習(xí)了順序控制程序的編程方法。又是對(duì)多流程步進(jìn)控制的學(xué)習(xí)的掌握。

二、學(xué)習(xí)目標(biāo)

（一）知識(shí)目標(biāo)：學(xué)會(huì)制定、實(shí)施工作計(jì)劃;掌握并行分支的步進(jìn)順控設(shè)計(jì)法的相關(guān)知識(shí);掌握PLC控制十字路口交通燈的過(guò)程。

（二）能力目標(biāo)：學(xué)生熟練可編程控制器的編程和調(diào)試方法;會(huì)進(jìn)行常用PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

（三）情感目標(biāo)：培養(yǎng)學(xué)生良好的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和職業(yè)素養(yǎng);使學(xué)生對(duì)從事可編程控制技術(shù)工作更加感興趣。

三、學(xué)習(xí)內(nèi)容

根據(jù)本課程的教學(xué)計(jì)劃及要求，該課程的教學(xué)設(shè)計(jì)主要為以下幾步：

（一）創(chuàng)設(shè)情境、明確任務(wù)。情景：長(zhǎng)春市近年來(lái)由于私家車增多，交通堵塞嚴(yán)重，其原因?yàn)槿鄙偌t綠燈控制，為此交警大隊(duì)希望我校為其紅綠燈設(shè)計(jì)控制程序。從而引出任務(wù)，派發(fā)派工單。

工作任務(wù)：設(shè)計(jì)并調(diào)試一個(gè)交通燈控制程序，其功能要求如下：（1）在東西方向綠燈亮?xí)r，南北方向紅燈亮。（2）在東西方向黃燈亮?xí)r，南北方向紅燈亮。? （3）在東西方向紅燈亮?xí)r，南北方向綠燈亮。（4）在東西方向紅燈亮?xí)r，南北方向黃燈亮。（5）時(shí)間要求紅燈時(shí)間大于20秒;黃燈≥5秒。

（二）咨詢。此環(huán)節(jié)可根據(jù)學(xué)生的學(xué)情采取不同的方式，若學(xué)生自學(xué)能力都較強(qiáng)，可采取自我查找資料，咨詢老師指點(diǎn)等方式獲取信息和方法;若是大部分學(xué)生不能完全自學(xué)，則必須由老師講授相關(guān)的并行分支的步進(jìn)順控設(shè)計(jì)法的相關(guān)知識(shí)。

（三）制定方案。本環(huán)節(jié)以兩人或多人為一組，進(jìn)行討論，最終定各小組實(shí)施方案，繪制控制流程圖。

（四）計(jì)劃實(shí)施。根據(jù)制定的方案進(jìn)行計(jì)劃實(shí)施，首先分析控制要求，繪制I/O分配表;其次，畫(huà)出PLC外部接線圖;最后，編寫程序并在電腦上利用編程軟件進(jìn)行編程調(diào)試。

（五）檢查控制。通過(guò)每組出一名代表成立評(píng)分小組，對(duì)每組的控制調(diào)試情況進(jìn)行檢查與評(píng)分。

（六）評(píng)價(jià)反饋。最后，開(kāi)展評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)，先是各小組自評(píng)，再進(jìn)行各小組互評(píng)，最后由老師進(jìn)行點(diǎn)評(píng)，進(jìn)而形成完整的評(píng)價(jià)體系。

四、教學(xué)效果

（一）課程特色及效果

1、教學(xué)手段多樣化。

2、任務(wù)驅(qū)動(dòng)的方式吸引學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。

3、課堂氣氛活躍。

4、大部分學(xué)生可以完成十字路口交通燈PLC控制過(guò)程。

（二）課程存在的不足

1、學(xué)生層次參差不齊，部分學(xué)生主動(dòng)性不強(qiáng)，不能主動(dòng)完成任務(wù)，存在參考他人情況。

2、學(xué)生完成速度不同

3、創(chuàng)新性有待進(jìn)一步激發(fā)，且評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)學(xué)生存在時(shí)間難以把控。

（三）改進(jìn)思路

1、每周進(jìn)行小組長(zhǎng)輪換，調(diào)動(dòng)每個(gè)學(xué)生的積極性和緊迫感。

2、通過(guò)做的快的學(xué)生帶著做的慢的學(xué)生，實(shí)現(xiàn)組內(nèi)互相幫助。

3、設(shè)定評(píng)價(jià)反饋環(huán)節(jié)的時(shí)間，并進(jìn)行計(jì)時(shí)，培養(yǎng)學(xué)生時(shí)間觀念。

4、隨著與大批企業(yè)合作的開(kāi)展，企業(yè)專家越來(lái)越多的參與到學(xué)院教學(xué)中，工作任務(wù)會(huì)越來(lái)越貼近企業(yè)生產(chǎn)實(shí)際，增加學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，同時(shí)學(xué)生走出校門不需培訓(xùn)即可為企業(yè)服務(wù)。

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作者簡(jiǎn)介：許紅巖（1985--），女，吉林長(zhǎng)春人，助教，碩士，研究方向：自動(dòng)化。