信息化教学在实训课程中的应用案例分析

摘 要： PLC是现代职业教育机电专业中的一门重要课程，其知识应用面广，在众多职业岗位中都有所使用，但是PLC课程中设计众多的实训内容，理论知识的学习必须经过这些实训过程才能让学生真正掌握知识，在以后的工作中将该课程所学以最大限度的发挥和使用。传统教学中PLC课程的实训形式仅限于给予学生实物，让学生直接从理论跨度到实物操作，操作复杂难度大效果差，因此本文就PLC控制电动机启动电路的组装与调试为例，进行了信息化教学设计和实施，从教学分析、教学策略、教学实施和教学反思四个方面做了全面的信息化设计，实践证明信息化教学设计在职业院校PLC实训教学实施过程中可以充分調动学生积极性，大幅度提高教学目标的达成度，并可以在相关类似实训课程中推广。

关键词：信息化；实训课程；职业教育；教学设计

科技技术的不断进步及工业的迅速发展，使得PLC课程在职业院校机电专业课程中占据越来越重要的位置，而相关专业的毕业生在就业岗位上对PLC技术和知识的使用也越来越广泛，但企业调研发现，应届毕业生的PLC实践能力较差，与企业工作岗位的标准有相当差距，随着社会的高速发展，职业教育的不断变革，现代职业教育的培养目标已经不仅仅局限于培养学生的专业能力，而逐渐把培养重心向社会能力和方法能力倾斜[1]，而传统教学设计并不能完全实现教学目标。本文就以机电一体化专业中《PLC控制电动机启动电路的组装与调试》实训内容为例，详细介绍现代职业教育中应用信息化教学设计进行教学实践的过程、步骤和取得的效果，以期为相关职业院校教学改革和课程改革提供一个可参考的实例。

《PLC》课程是机电一体化专业学生的必修专业技术课，该课程在各大高职类院校汽车专业中都有涉及。但传统教学中往往先接受理论再去进行实践，学生在掌握理论知识时脱离实际物体，理解不透彻、掌握不清晰；而在实践学习中又因为脱离了理论知识的指导而导致操作不规范、不流畅，因此总体上理论教学和实践教学效果都不理想。在对比研究之后，我们教学团队对该课程中PLC控制电动机启动电路的组装与调试实训内容进行了信息化教学设计和实施，获得了良好的教学效果。

下面将从教学分析、教学策略、教学实施和教学反思四个方面介绍该实训内容的信息化教学设计；

一.教学分析

根据机电一体化专业的培养目标，学生面向岗位为电气设备的操作、安装、调试、维护等，根据这些岗位的能力要求，我们确定本专业课程体系以《PLC技术及应用》为核心进行构建。PLC控制电动机启动电路的组装与调试实训项目是在这两门课程之后实训内容。本课程理有论难度大操作流程复杂的特点，要求教学团队具备一定的企业工作经验，并具有高级电工资质。

对实训项目深入分析后，按知识由易到难，能力由弱到强，系统由简到繁的思路，将本实训项目分解为两个任务，即任务1基于PLC的电动机星-三角启动电路组装与调试，任务2基于触摸屏的电动机星-三角启动电路组装与调试。任务1是在学生已经能熟练操作继电控制电路的基础上进行，综合PLC控制，通过PLC编程，实现基于PLC的电气设备现场自动化控制；在任务1的基础上，任务2综合触摸屏控制，实现基于触摸屏的远程自动化监控。以期让学生通过本项目的学习训练，达到"三会、三懂、三养成"的教学目标：三会，即会安装、会调试、会运行；三懂，即懂结构、懂原理、懂程序；三养成，即养成良好的安全意识、操作规范和职业素养。

本项目授课对象为机电一体化专业大二下学期的学生，学生前期已经学习了《PLC技术及应用》等课程，能进行基本控制单元操作，但缺乏系统控制训练；喜欢动手，但规范操作意识薄弱；有一定基本排故训练，但系统综合排故能力差。鉴于教学内容自身特点及学生情况，本实训项目的教学重点为：电动机Y-△启动控制电路的组装和集成方法；教学难点为：电动机Y-△启动控制电路的调试方法和技巧。

二.教学策略

根据教学内容和对学生的学情分析，归纳出本项目教学中的两大难题并制定解决策略：

问题1： 难转换-学生对原理图到接线图转换难，接线图到实际布线转换难。

其解决策略为：为学生提供相关信息资源，让学生通过学接线图转换原则、看线号标注视频，纠接线图典型错误，实现原理图到接线图的转换。为学生提供软件模拟平台，让学生结合教师总结的布线口诀，使用布线软件模拟布线，按照规范布线操作视频，完成实际布线任务。

问题2：难调试-调试涉及电气控制、PLC、组态、通信等多方面知识和技能，调试过程涉及到软硬件联调，故障查找难，排故难，是单元教学的难点部分。

其解决策略为：使用任务递进的教学方式，通过任务分解，让每一个任务承载部分知识；通过任务排序，使学生的学习由易到难，分级调试，减小调试难度；给予学生虚实结合的学习过程设计，通过编程、仿真、模拟、备料、检装、布线、联调设计教学流程，逐级解决问题；给予学生动画、排故视频，让学生通过制作控制流程动画，将抽象问题形象化，直观化；将典型故障现象及解决方法拍摄为专题视频，引导学生自主探究解决问题；在学习过程中强调规范，通过电工操作工艺视频，维修电工职业标准，规范学生操作行为，减小人为问题。

三.教学实施

由于该教学项目的难度大，操作复杂，规范多，因此将教学实施分为三个阶段，课前预备、课上操作和课后拓展三个环节。

1）课前准备

教师通过网络课程发布任务书、原理图、位置图、元件明细、操作规范、相关视频和动画等信息化学习资源。学生登录网络课程，以小组为单位接收任务、学习相关知识，自主完成课前测试，通过课程网站提交硬件接线图、控制流程图。教师在后台接收学生提交的作业，并批改作业，根据作业结果调整教学设计。

2）课上操作

在极域环境下引入工业现场视频，引导学生思考：星三角降压启动在大功率电机启动场合应用的重要性，使学生了解本项目的现实意义，从而引入教学任务：基于PLC的电动机星-三角启动电路组装与调试。接着通过极域环境评讲课前网上提交的控制流程图，指出典型错误，引导学生分析并修改。学生根据控制流程图编写PLC程序，编译检查格式，教师点评学生常见问题。学生修改好程序后，进而使用仿真软件模拟PLC和按钮进行程序调试：按下启动按钮，PLC仿真器的指示灯0，1亮，电动机以星型方式启动，延时时间到，PLC仿真器的指示灯0，2亮，电动机以三角形方式运行，按下停止按钮，PLC仿真器的指示灯全灭，电机停止运转。教师通过极域监控发现部分学生仿真时，由于对PLC定时器的应用不清出现星三角转换错误。在此环节，通过定时器的时序动画，引导学生分析定时器的工作过程，掌握定时器的应用技巧，继而修改程序。带程序修改后，让学生进行模拟运行，进行软件和硬件的模拟联调，利用实验箱上真实的PLC和控制按钮，用指示灯模拟电机完成星三角启动过程，教师点评模拟运行环节中的出现的通信、接线等问题，处理共性问题。

模拟操作之后，学生对程序已经相对熟悉，接下来进入实物操作环节。让学生根据元件明细清点工具、设备和辅助材料，并按照操作工艺规范摆放，培养学生养成良好的规范作业习惯。接下来学生使用万用表自主检测按钮、接触器等元器件的好坏，不清楚检测方法时可观看网站各个元器件检测视频。元器件检查无误后按照位置图安装到网孔板。通过检测安装，保证元器件的完好性，减少系统故障点，并进入布线环节和调试运行阶段，布线分为三个步骤：

步骤1：点评接线图。教师根据接线图原则，结合标注线号的视频，点评学生课前提交的接线图，给出规范的接线图。

步骤2：使用机电控制仿真软件模拟布线。学生根据接线图，位置图，在仿真环境下模拟元件布局，模拟布线及检测，通过仿真软件反复熟练布线过程，减小线路损耗。

步骤3：实际布线。学生按照电工操作工艺视频，结合教师编写的规范布线口诀，分工合作完成布线。

通过这三步，强调接线规范，解决系统硬件连接的正确性。

调试运行通过一看二摸三测的方法进行；看-看有无缺线；摸-摸有无松动；测-测电路的通断。调试过程中，学生可通过课程网站观看典型故障排除方法微视频，小组协商解决问题，并填写任务单中的排故表项。教师现场巡视指导，针对典型故障现象，结合原理图，参照接线图，利用二维动画，进行排故流程的梳理，进而引导学生对四种常见故障现象进行排故流程总结，并进入任务2基于触摸屏的电动机星-三角启动电路组装与调试。

首先通过触摸屏的应用案例，引导学生思考：组态技术在智能控制系统中实现远程监控的重要性。让学生通过WIN CC设计星三角启动组态监控画面，教师通过极域环境进行实时监控和指导。接着进行组态与PLC的通信设置，连接通信线路，下载程序。调试运行完成任务，制作典型错误微视频，引导学生解决问题，优秀学生通过手机投影展示作品并分享经验，整个过程中，强调每个环节结束学生清理清扫、整理工作台面。

本项目考核方案由过程考核、职业素养、团队协作和网络学习成绩四部分组成，通过师生共同找不规范、改不规范、优秀作品展评三个环节实现评价與提升。

3）课后拓展

实训课程后，为巩固和提升学生技能水平，让学生扫描二维码或者通过自主开发的手机APP进入课程网站，完成拓展作业，举一反三；技术论坛，深入学习；QQ等交流平台，讨论提升；校外兼职，实践锻炼。

四.教学反思

该项目结束后，对该项目的教学设计进行了综合性的数据分析，并进行了教学反思：

1.实践证明通过信息化手段可以改变传统教学模式，使得学习变得无处不能-学生进入课程网站，听微课、看视频，做测试，仿运行；教变得无处不在-教师课前通过网络课程引导学生学习，课中通过极域环境实现边教边学，通过二维动画和专题视频排解重点难点，课后通过技术论坛、交流平台拓展解惑。

2.该信息化教学设计实现了任务与岗位对接，操作运行与操作岗对接；根据硬件图进行安装，调试，与调试岗对接；根据任务书，进行控制流程设计和程序设计与设计岗对接。

3.该信息化教学设计注重职业素质的培养，课前让学生学习规范，课中要求学生按照规范去做，且按照规范去考核，团队协作贯穿整个教学过程。

随着经济变革和国家发展相关技能型人才需求也发生了巨大变化，高质量应用型人才需求量迅速增加，从而要求职业院校的相关教学标准和目标必须实时的与行业和企业标准保持一致，把理论与实践结合，把教学与生产结合，把行业需求与培养标准结合起来，确立正确的培养目标和培养模式。21世纪被人们冠以信息时代、网络时代、知识社会等一系列的称谓，在学习者为中心的教育理念日趋深入人心的今天，在强调"学会学习"已经为人们熟知的今天，教学越发关注学生能力培养的目标和策略[2]。教育信息化使职业教育要与信息技术结合起来[3]，信息化教学设计可以在很大程度上化解传统教学无法突破的教学难点，强化教学重点，高度实现教学目标，从而完成高质量的应用型人才培养。

参考文献：

[1] 孟玉茹.钱孟杰. "以行动为导向"教学方法的分析与比较[J].中国成人教育， 2010第11期.136-137

[2] 孟琦.课堂信息化教学有效性研究-教育技术之实用取向[D].教育科学学院.博士论文，2006.4

[3] 王欣.杨泽伟.关于职业教育信息化及信息化教学设计的探讨[J].职教论坛，2014.5.76-78

作者简介：

白晶斐（1987.10-），男，讲师，硕士在读

主要研究方向：汽车大类高职学生的专业课教学及课程研究

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