信息技术在机电专业课程项目化教学中的应用

尹悦悦，党丽峰，王保恒

(1. 江苏联合职业技术学院镇江分院 机电工程系，江苏 镇江 212016；2. 镇江诚益环保科技有限公司 技术部，江苏 镇江 212003)

《国家中长期教育改革与发展规划纲要(2010—2020年)》提出：“信息技术对教育发展具有革命性的影响，必须予以高度重视。”[1]项目化教学，学生主动参与、自主协作、探索创新，但在实践中存在课堂教学时间难以控制、生产情境难以模仿等难题[2]。运用信息技术可以改善“教与学环境”“教与学方式”，实现课堂教学结构的根本性变革[3]。

1 专业课程分析

1) 教学依据。“电器与PLC控制技术”是机电技术应用专业的核心课程。根据中等职业学校专业教学标准，从教学目标和岗位职业能力要求出发，以教材为基础、大纲为线索，选取真实素材、案例[4]，将教学内容整合为5个典型自动控制系统，即电机控制系统、包裹分拣系统、十字路口交通信号灯系统、城市霓虹灯系统和液体混合系统。包裹分拣系统广泛应用于各行各业的分拣系统和配送中心，满足了商品分拣的自动化需求，提高了生产效率。

授课对象为机电技术应用专业二年级学生。学生具备一定的PLC编程基础，但编程的逻辑性和灵活度有待加强，系统调试能力有待提高。教学目标是教学内容、教学方法、教学媒体、教学评价的主要依据[5]。知识目标是掌握变址寄存器的工作原理。能力目标是灵活运用变址寄存器编写程序，完成分拣系统的程序调试。素质目标是提高交流能力，强化团队协作意识，培养严谨的工作作风。

2) 教学资源整合。依托网络教学平台为学生规划学习路径，提供学习资源； 运用Flash动画、交互游戏等导学、助学； 自主开发PLC虚实一体系统，有机融合真实的PLC和虚拟分拣车间，提高学生程序调试能力，使调试好的程序能直接应用于设备。

2 信息技术在项目教学中的应用

依托网络教学平台，将教学过程分为课前探究、课中学习、课后拓展3个阶段。

2.1 课前探究

在教学准备阶段，教师完成课堂教学的设计，上传教学资源至教学平台[6]。课前，学生登录教学平台，自主学习变址寄存器等知识，进行在线测试，编写包裹扫码信息值存储程序。期间，教师与学生适时互动，密切关注学生学习动态。依据教学平台记录的学习情况，带着问题进入课堂教学。

2.2 课中学习

2.2.1 任务引入

课上，播放一段视频，让学生认识到人工分拣只能靠眼尖手快，存在效率低、易出错等问题，已无法满足分拣需求。之后，学生登录教学平台领取任务——某配送公司因业务发展需要对原有人工分拣线进行自动化升级改造，根据控制要求编写PLC程序，以实现4个区域包裹的自动分拣。

2.2.2 任务分析

学生观看包裹自动分拣模拟仿真动画，结合硬件分析控制要求，在亿图软件中绘制流程图。教师巡视，指导学生细化流程图。小组代表展示控制流程图，经讨论得出编程的关键点——路径规划。实现路径规划的首要条件是了解包裹所属分拣区域，即信息值的正确存储。

2.2.3 任务实施

1) 程序编写。针对学生编写存储包裹信息程序时不熟悉变址应用的情况，引导学生观看动画。如图1所示，将PLC抽象的变址寻址过程类比具体的问路过程。动画中，问路者所处的位置类比信息存储的初始地址，问路者的目的地类比信息存储的目标地址，问路过程代表变址寻址过程，如图2所示。变址寄存器的使用简化了学生课前编写的程序。如图3所示，借助教师设计的互动游戏，学生观察包裹行进路径，记录包裹所属区域传感器得电次数，并得知得电次数与存储信息值有关，进而编写这部分程序，如图4所示。此处的编程可采用变址的方法，流程图中涉及的传送运输、分拣执行等程序的编写，可直接调用前期课程已完成并上传至教学平台的子程序。编好的程序载入PLC，为调试程序做准备。

图1 变址寄存器工作原理

图2 包裹信息值存储程序

图3 “分拣规律”互动游戏

图4 路径规划程序

2) 程序调试。利用自主开发的PLC虚实一体系统，将PLC与虚拟仿真软件对接，协助学生调试。学生进入系统，选择PLC型号，通信成功后，配置分拣设备的输入、输出地址，开始调试，如图5所示。

图5 虚实连接成功

调试过程中出现转台不传输、气缸动作不及时等故障时，可利用系统的回放功能，及时找出原因，省时省力。学生可通过关键字匹配的方法在故障库中寻求帮助，根据提示逐一排除故障，如图6所示。

图6 求助功能

调试过程中，学生自行排查的新故障可通过申请、教师审核后录入故障库，如图7所示。调试过程中，系统自动记录任务完成情况、调试时间、求助次数等，形成该环节的过程性评价。

图7 审核故障入库

调试过程中，教师巡视指导，鼓励已完成调试的学生交换程序相互调试。注重个体差异，实现分层教学，有效化解调试难点。

2.2.4 任务总结

调试结束后，学生将调试小结、IO地址表、PLC程序等技术文件上传教学平台，培养规范、严谨的职业作风。综合评价是对学生学习成果的考量[6]。学生利用教学平台和PLC虚实一体系统中的评价功能进行自评、互评，结合教师点评，形成综合评价[7]。由综合评价较高的3组学生代表分享调试过程中遇到的问题及解决方法，拓展调试思路，丰富调试经验。

2.3 课后拓展

课后，教师可登录教学平台，评价学生上传的技术文件及调试录像。学生根据反馈意见优化程序，利用开放的PLC虚实一体实训室进行程序调试的拓展训练，完成教师预设的故障排查任务，提高工程实践能力，如图8所示。为拓展学生的职业技能，特邀企业专家加入教学平台。专家可再现企业真实场景，直观评价项目任务的完成质量[8]。与企业挂钩，可以增强学生的体验感。

图8 调试拓展学习

3 结束语

以真实的PLC控制虚拟的包裹分拣系统为载体，运用信息化手段，培养学生分析问题、解决问题能力； 运用自主开发的PLC虚实一体系统，将现场调试过程可视化，突破调试难点。课前，学生依托网络教学平台自主学习； 课中，利用现场网络视频模拟生产情境，在虚拟教学平台上完成项目任务； 课后，完成拓展任务。在项目化教学中加入信息化手段，可以使知识内容形象化、动态化[9]。利用网络教学平台可以合理分配、延展学生的学习时间，促进学生自主学习，企业人员可参与学生的学习过程。信息技术在教学中的应用还需要学校、教师、学生共同努力。