信息技术在PLC课程教学中的应用

刘 丹

(上海市临港科技学校 机电专业部，上海 201315)

可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller，PLC)是计算机技术在工业控制领域的一种应用，是在继电器、接触器控制、计算机控制基础上开发的一种工业自动化控制装置。工业4.0时代，是智能化和自动化的时代，PLC作为工业自动化的三大支柱之一[1]3，对人才的需求量也越来越大。

中等职业学校的PLC课程常规教学存在一些问题。

1) PLC中程序设计部分逻辑性强[2]，教学中缺乏相应的工作环境和实物参考，学生无法直观理解程序原理和过程，有畏难情绪。

2) PLC课程包含低压电气控制系统设计、控制程序设计等，知识点多、内容杂，而中职学生基础较弱，在规定的课时内难以实现教学目标。

3) 教师以讲授为主，方法单一[3]，大多依靠板书或简单的PPT文字，容易让学生产生视觉疲劳。加之中职机电专业男生居多，他们喜爱动手操作，只讲不练，无法吸引他们注意。

借助信息技术，可以培养更多满足企业要求的PLC专业技术人才。

1 Flash动画——兴趣是最好的老师

Flash是Macromedia公司出品的一套矢量动画绘图软件，用于制作可交互的图形动画。使用Flash可以设计品质高、体积小、兼容性强的动画文件。利用Flash的交互性可以实现工作过程的仿真动作。

1) 演示装卸小车的控制要求。教授《装卸小车的PLC控制》时，利用Flash动画引导学生学习控制要求。如图1所示，按下绿色“启动”按钮，观察小车装料、向前、卸料和向后的动作；按下红色“停止”按钮，小车立即停止工作。教师引导学生反复操作并仔细观察动画中限位开关通/断电变化，分析装卸小车的主要工作过程，思考输入/输出(I/O)点数，为下一步I/O硬件接线图做准备。相较于单纯文字讲授，运用动画后，学生的学习效率明显提高。

图1 装卸小车的控制要求动画图

2) 运用交互式“拖拽练习”动画完成I/O硬件接线图。交互式动画要求学生将左侧待选I/O点选项拖至对应的PLC内部继电器接线点。动画预先设置了指定路径，只有找到对应关系才能拖动、连线成功，出现“正确”字样；否则无法拖动，并显示“错误”字样。通过练习，学生深刻理解了接线端口间“一一对应”关系的重要性，可以尽量避免后续接线过程中的端口接错，避免电源误接对PLC的损伤。拖拽连线的动作可帮助学生提前感知“一根线，两头接；输入、输出和电源”。

图2 I/O硬件接线图拖拽动画

2 微视频——细致入微、多界面显示

微视频短小精悍，用3～6 min全方位讲解某一知识点，而且不受时空限制，可以满足多元化的个性需求[4]。

笔者在教学中主要使用两种形式的微视频，如图3，图4所示。

图3 三维软件建模式硬件接线视频

图4 现场录制式硬件接线视频

1)三维软件建模式微视频。该方法制作的视频画面质量高，可以任意角度放大或旋转，突出显示细节和要点，且可以修改参数，拓展性好，但制作过程复杂。

2)现场录制式硬件接线视频。由教师或学生现场操作并同步录制，学生感觉更亲切，但画面和声音质量不高，无拓展性。

微视频演示法与尝试法配合使用，“学生尝试在先，视频演示在后”，既可以避免课堂教学中“围观式”拥堵，又可以根据学生个体需要反复播放，再现性好。

微视频可以清晰地展示操作细节，突出重点。《装卸小车的PLC控制》中程序的调试过程和方法是重点，而程序调试软件的菜单图标小、步骤多，学生很难找到菜单路径，经常颠倒或遗漏调试步骤，导致演示失败。教师讲解时，应用三维软件建模制作调试过程微视频，放大程序调试软件中菜单的图标，选择适合习得的速度演示调试过程，归纳PLC程序调试的具体过程，用简洁的文字突出重点，可以帮助学生轻松掌握装卸小车PLC控制程序的调试。

微视频可以实现多界面对比展示，突破难点。《装卸小车的PLC控制》中程序的纠错是难点。教学中，实训的一些设备体积较大，与电脑屏幕分开放置，且程序运行速度为微秒级，学生来不及同时观察两个界面，很难查找错误。三维软件建模制作的微视频可实现同一界面同步显示程序的运行情况和实验面板亮灭灯情况，学生更容易找出程序错误，并及时修改。可用“局部放大镜”凸显演示步骤和亮灭灯情况，如图5所示。

图5 程序调试与演示动画

3 思维导图——构建系统性知识网

思维导图是一种图像式思维工具，用相互隶属的层级图表现各级主题的关系，建立主题关键词与图像、颜色等的记忆链接，可用于信息归纳和综合，辅助人们思考复杂问题和表征信息[5]。

《装卸小车的PLC控制》知识和技能点较多，且被划分为多个任务，分布在多节课中。学生普遍对“I/O硬件接线”“演示”印象深刻，往往忽略知识点间的联系和工作流程，遇到其他控制项目时，缺乏整体的思路和方法。如图6所示，将装卸小车的PLC控制要点及其层级关系用线条、框格、符号显示，并链接相关的PPT，文本、视频等学习资源，可以帮助学生构建知识网络。

图6 思维导图的应用

4 结束语

信息技术提供了交互式学习空间、仿真工业应用环境，可以帮助学生将兴趣转化为学习动力，可满足多元需求，实现“私人定制”。

1) 注意完美对接，以保证教学的流畅性、学生思维的连贯性。如PPT，Flash课件中须插入“Shockwave Flash Object”控件，更改其“Movie”属性为相应的动画文件名(含路径、文件名和后缀名)[6]。

2) 运用信息技术制作的文件尽量转化为容量小、通用性高的类型，以便于教师通过微信、QQ发布给学生，避免播放时“卡顿”。

3) 信息技术与传统教学方法配合使用。教师的讲授和示范动作，学生间的讨论、合作，可以提高学生的综合职业能力。