融合信息技术开展线上PLC课堂教学设计

摘  要：为了阻断疫情向校园蔓延，各学校积极开展线上教学。技工院校学生的基础薄弱，学习的积极性和主动性也不够，加上本课程是一门实践性较强的课程。因此，线上教学开展存在很大的困难。文章以电动机正反转起动控制为例，就如何利用网络、各种软件APP完成教学活动展开设计，提出一些实践的方法与途径，从而提高线上教学过程中学生的参与度与互动性。同时flash模拟线下教学的实验场景，提高教学的有效性和教学效果。

关键词：可编程控制器；PLC；线上教学；教学设计；电动机正反转起动控制

中图分类号：TP39；G434  文献标识码：A  文章编号：2096-4706（2023）10-0191-04

Abstract： In order to stop the spread of the epidemic situation to the campus， schools are actively carrying out online teaching. However， as a technical college， the students' foundation is weak and their motivation and initiative to learn are not enough. Moreover， this course is a practical course， so there are great difficulties in carrying out online teaching. This paper takes motor forward and reverse start control as an example， provides some practical methods and approaches on how to use the internet and various software APPs to complete teaching activities， so as to improve students' participation and interactivity in the online teaching process. At the same time， it uses the flash to simulate the experimental scenes of offline teaching to improve the teaching effectiveness and effect.

Keywords： programmable controller; PLC; online teaching; teaching design; forward and reverse motor starting control

0  引  言

《可編程控制器应用》是一门实践性较强的课程。疫情开始至今，笔者所在的学校已经先后经历了4次居家线上教学活动。居家线上教学给教学工作的开展带来了巨大的挑战。教学面临以下难题：学生基础薄弱；学生学习的主动性和积极性不够；学生没有教材；大部分学生只有手机；师生身边均没有实验设备，教师无法实验演示，学生也无法实验探究……那么如何借助于计算机、手机、软件App等工具创建多维互动情景，模拟线下教学的场景，使学生更好的融入课堂教学就是教师需要思考并解决的问题。本文以《可编程控制器应用》里电动机正反转起动控制教学为例展开探讨。

1  教学准备

精心设计教学过程，并编写学案。课前通过QQ班级群将学案推送给学生，如图1所示。学案中包括教学内容、教学方式、教学重难点、导学内容以及课后练习等内容，学案让学生初步了解本次课所要学习的内容和重难点，引导学生有目的预习，促进其自主学习，了解本次课的知识结构和预期达到的教学效果，从而实现学生先思考后构建新知的目的。

2  教学过程

由洗衣机引入，创设以真实生活为背景的情境，通过教师引导与讲解，学生思考与讨论，结合视频观看，flash模拟实验等方法，从四个环节构建“情境—问题—探究—应用”的教学模式，下面介绍各环节如何融合信息技术开展教学活动。

2.1  环节一

观看视频，引入电动机正反转控制，通过现实生活中我们熟悉的洗衣机引入，提出2个问题：

问题1 “洗衣机洗衣服的时候是如何工作？”

让学生回答，最后播放洗衣机洗衣服的视频加以验证。引出新课，同时对于不了解洗衣机工作情况的同学，还可以适时进行劳动教育。

问题2 “自己设计一个洗衣机要如何设计？”

通过将看起来难度的很大很难实现的问题提出来，并告诉学生接下来我们就要完成这个设计，从而引起学生好奇心，激发学生学习兴趣，让学生充分参与课堂中。

实施方法如表1所示。

成效启示：教师准备两个腾讯会议号，会议号1用笔记本登录进行讲课，课前签到打卡点名，并且课中随机签到，如图2所示。课中教师共享屏幕，同时师生打开摄像头，学生可以边听教师讲解边看PPT、视频等，如图3所示。会议号2用iPad登录，上课过程该号关麦静音，用于观察学生的学习状态。上课过程中师生随时开麦互动交流，通过这样的方式还原线下课堂教学情景，构建轻松愉快的学习环境，激发学生主动思考探究。另外，通过生活实例引入，贴近生活，可以引起学生好奇心并调动学习兴趣，对于不了解洗衣机的工作情况的同学，还可以适时进行劳动教育。

2.2  环节二

本次教学是在电动机正反转起动控制的电气控制电路的基础上进行的。由于技校生基础薄弱，理论知识掌握情况相对较差。因此，教学中，电动机正反转起动控制的电气控制电路相关内容需要教师带领学生回顾温习，具体实施过程如下：

首先，教师用动画演示电动机改变旋向的方法，如图4所示。通过直观的动画演示，让学生观察得出结论：电动机改变旋向的条件——改变电动机三相电源任意两相相序。

接着，教师引导学生将主电路中KM1和KM2主触头的接线补上完成主电路，并用PPT动画演示接线过程，如图5（a）所示。然后，教师依次给出控制电路图，如图5中（b）、（c）、（d）、（e）所示，让学生观察电路，同时动画演示各电路的工作过程，让学生直观地了解其工作原理。学生在了解工作原理的过程中，教师不断提问，有目的引导学生发现电路中的存在问题，层层递进，逐个攻破难点，最后选出最优电路，即图5（e）。

实施过程中具体引导提问及目的如下：

问题1 “图5中（b）SB1和SB2同时按下会造成什么后果？”

通过提问，让学生思考分析，发现图5中（b） SB1和SB2同时按下会造成主电路电源短路，存在安全隐患，从而引出联锁的概念，强调安全的重要性，借此培养学生安全第一的意识。

问题2 “图5中（c）电动机正转运行或反转运行过程如何切换转向？”

通过这个问题提出和解决，让学生发现该方案虽然工作安全可靠，但操作极为不方便。正转运行或反转运行过程要切换转向，就要先按下停止按钮使电动机停止，再按下起动按钮使电动机起动。通过这个问题的解决，在培养学生安全意识的同时，告知学生一个好设计还要兼顾考虑操作方便以及实用性。

问题3 “图5中（d）KM1或者KM2主触头焊死或被卡住时，按下SB2会出现什么现象？”

通过问题的引导，学生思考分析发现，该方案正转运行或反转运行过程要切换转向，直接按下对应的启动按钮即可，操作方便，但若其中一个接触器主触头焊死或被卡住时，会造成主电路电源短路，依旧存在安全隐患。

问题4 “图5中（e）设计方案优点有哪些？”

如图6所示，通过动画演示分析图5（e），发现该图在安全可靠的同时兼顾操作方便。因此，图5中（e）是电动机正反转起动控制的最优方案。

成效及启示：通过教师提问，层层引导，将难点逐一攻破，有效避免学生因学习困难导致畏学的情况。加上在动画演示过程中，学生指挥，教师电脑操作，实现了师生交流，弥补了线上教学的距离感。另外，通过动画演示工作情况，将抽象的内容变得形象直观，便于学生更好的理解各控制电路的工作原理。且在问题回答和动画演示操作过程中，老师设置各种环节，吸引学生注意力，调动学生学习兴趣。比如：抢答环节，即在聊天区回复设定的暗号，第一个回复的同学，指挥老师操作动画；又或者回答老师的提问，答对了加分；再者学生回答问题错误了，可以班级选取一名同学帮助，帮助者回答对了，两人共同加分，反之两人共同接受课后抄写正确答案惩罚等。因此，该环节实施的整个过程中，学生帶着新鲜感与好奇，充满学习兴趣，积极踊跃参与，课堂氛围异常活跃。

2.3  环节三

通过教师引导，让学生思考发现电气控制电路的不足，从而提出改进方式——PLC设计。具体实施过程如下：

首先，教师利用PPT演示讲解PLC设计中地址分配表和I/O端口图部分内容，并引导学生完成电动机正反转控制中的地址分配表和I/O端口图。教学过程中，随机选取两名同学，让其将完成的地址分配表和I/O端口图拍照在腾讯会议中聊天区中发布，班级同学集体讨论，寻找不足之处并修正。教师根据最终的方案利用国开网在线平台flash动画模拟演示完成地址分配表及硬件联线过程。接着，教师讲解翻译法的使用，并利用PPT画笔功能电脑板书演示如何利用翻译法将电动机正反转起动控制电路转变为梯形图。然后，教师引导让学生分析发现该设计电动机无法工作，进而发现停止按钮的使用问题，并加以解决。该知识点讲解过程中，由于线上授课条件限制，教师无法亲自实验，因此教师通过播放国开网上找到的实验视频，让学生通过观看。直观了解常闭输入端作为停止按钮更安全的原因，从而修改程序完成设计。最后，让同学们登录国开网，通过flash动画模拟完成整个实验。模拟实验过程如图7所示。

成效及启示：虽然居家线上教学困难重重，但是教师尽可能的创造条件，寻求解决措施。线上教学依旧凸显学科实践性强的特点，让学生在设计—发现问题解决问题—模拟实验中层层深入探究并完成实验，通过观察、分析比较和总结完成电动机正反转起动控制的PLC设计。并且，在这个环节中，师生互动、生生互动，再次还原线下教学的场景。此外，关于常闭输入端作为停止按钮更安全的原因通过视频观看，其教学效果看，比教师直接实验操作演示效果更好，避免了因学生人数多，造成拥挤以及观看角度等带来的观看不便等因素。

2.4  环节四

课程最后，让学生总结本次课所学，教师通过PPT演示以及画笔功能通过在线板书，将学生总结的要点进行归纳，并展示翻译法的使用方法、注意事项以及PLC设计的流程图。接下来，教师布置作业，讲解作业相关要求并通过QQ群发布作业，学生完成后拍照提交。最后，教师在班级QQ群里发布腾讯投票，调查了解本次教学学生的直观感受，对教学效果进行反馈总结，以便对后续的教学及时调整改进。另外，课后，教师及时后台批阅学生作业，再次对教学效果进行反馈总结。

3  反思改进

课前在班级QQ群推送学案，课中以生活实例创设情景开展探究活动完成教学内容，并同步录屏，以便课后截屏制作“课堂笔记”和因突发原因不能到课的同学自主学习。课后在班级QQ群发布“课堂笔记”、作业以及投票。当然线上教学，在动手实践操作上还是有所欠缺，还有待进一步改进和完善。

4  结  论

要上好一堂线上教学课，需要前期做大量的准备工作。在整个教学设计中，充分利用信息技术尽可能的还原线下教学的课堂情境和凸显课程实践性强的特点，并且发挥线上教学的优势。此外，我们也可以继续发掘利用线上教学优势，如教学录屏，截图等，对线下教学的进行补充。

参考文献：

[1] 杨芳.基于线上PLC应用技术课程教学的研究和实践 [J].黄冈职业技术学院学报，2020，22（5）：42-45.

[2] 蒋松云.基于云课堂平台与仿真软件的信息化教学设计研究与实践——以电动机正反转控制电路为例 [J].教育现代化，2017，4（33）：243-245.

[3] 李晨光.对PLC应用技术课程线上教学的几点探讨 [J].电子测试，2021（19）：138-139+70.

[4] 安然.线上线下教学模式在PLC技术课程中的应用研究 [J].电子世界，2020（12）：79-80.

[5] 秦国正.基于超星平台在“电气控制线路”中混合式教学设计与应用研究 [J].科学咨询：教育科研，2021（10）：89-90.

作者简介：郑苇（1983—），女，汉族，山东鱼台人，讲师，本科，研究方向：自动化（数控技术）。