文/佛山市順德區(qū)陳村職業(yè)技術(shù)學(xué)校 蔡凌云

機(jī)電一體化專業(yè)最實(shí)用的設(shè)備是YL-235A型教學(xué)設(shè)備，在這套設(shè)備中，氣動機(jī)械手由機(jī)械裝置、傳感器裝置、氣動裝置和電氣控制線路幾部分組成。機(jī)械手的PLC控制用傳統(tǒng)教學(xué)法分三大步進(jìn)行：第一步，氣路的檢測與連接；第二步，電路的檢測與連接；第三步，程序的編寫與調(diào)試。在每執(zhí)行一步的時候，教師都要分析講解，教會學(xué)生如何操作，學(xué)生再動手操作。學(xué)生操作的過程中，教師也要不停地巡回指導(dǎo)，即使是30人的小班教學(xué)，學(xué)生的問題也會應(yīng)接不暇，焦頭爛額的感覺時常困擾著教師，且教學(xué)效果一般。

而信息化教學(xué)手段的運(yùn)用則可以將這個項(xiàng)目的教學(xué)變得輕松、自如，效率高，效果好。下面筆者就以機(jī)械手的PLC控制為例，從四個方面介紹如何使用信息化教學(xué)手段助力機(jī)電一體化項(xiàng)目教學(xué)。

一、用信息化教學(xué)手段助力機(jī)電一體化項(xiàng)目教學(xué)，功在課前準(zhǔn)備

信息化教學(xué)手段的利用，需要各種教學(xué)資源的承載，因此教師課前對各種教學(xué)資源的準(zhǔn)備是工作的重點(diǎn)，也是工作的難點(diǎn)。教師要對即將進(jìn)行的教學(xué)進(jìn)行全面考慮。

(一)備教材

氣動機(jī)械手的PLC控制將《傳感器應(yīng)用》《液壓與氣動傳動》和《PLC編程》有機(jī)結(jié)合，對機(jī)電一體化專業(yè)學(xué)生核心技能的形成起重要作用。這部分內(nèi)容選自江蘇教育出版社徐輝、張艷主編的《PLC編程與應(yīng)用(三菱FX2N)》一書的項(xiàng)目三任務(wù)二。因機(jī)械手的PLC控制用單流程法設(shè)計(jì)簡單、直觀、容易實(shí)現(xiàn)，因此將本任務(wù)調(diào)整到項(xiàng)目二PLC基本指令的應(yīng)用并作為任務(wù)五進(jìn)行。

(二)備學(xué)生

授課對象是中職三年級機(jī)電一體化專業(yè)的學(xué)生。他們活潑好動，愛表現(xiàn)，有合作能力，具備了一定的讀圖、安裝和查閱資料的能力，能編寫簡單的PLC程序。他們是信息時代的原住民，電腦和網(wǎng)絡(luò)是他們生活的必須品，但對理論教學(xué)容易產(chǎn)生厭倦。

(三)備教學(xué)目標(biāo)、重難點(diǎn)

根據(jù)教材、學(xué)情和機(jī)電一體化人才培養(yǎng)方案，筆者確定了以下的教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)重難點(diǎn)。

知識目標(biāo)：掌握使用PLC順控指令進(jìn)行編程的方法。

能力目標(biāo)：能正確安裝相關(guān)的氣路、電路，并能順利完成系統(tǒng)調(diào)試。

情感目標(biāo)：注重團(tuán)隊(duì)協(xié)作，培養(yǎng)精益求精的工匠精神。

教學(xué)重點(diǎn)：順控指令編程的方法、思路。

教學(xué)難點(diǎn)：氣動機(jī)械手的安裝、調(diào)試。

(四)備教法學(xué)法

根據(jù)學(xué)情和教學(xué)目標(biāo)，筆者采取項(xiàng)目教學(xué)法進(jìn)行教學(xué)，用項(xiàng)目任務(wù)引領(lǐng)學(xué)生自主探究。同時借助網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺、UMU互動學(xué)習(xí)等信息化手段和虛擬仿真系統(tǒng)，先讓學(xué)生在仿真軟件中模擬仿真，再讓學(xué)生以小組為單位，到實(shí)訓(xùn)平臺，共同協(xié)作，動手完成機(jī)械手的編程、連線和綜合調(diào)試。

(五)備教學(xué)資源

首先，學(xué)生賬號導(dǎo)入。課前將學(xué)生的賬號導(dǎo)入職教高地，學(xué)生利用自己的手機(jī)關(guān)注職教高地公眾號，用自己的賬號登錄，即可查看到教師上傳的所有學(xué)習(xí)資源。

其次，教學(xué)資源準(zhǔn)備。①準(zhǔn)備導(dǎo)學(xué)方案。②準(zhǔn)備各種微課、視頻。這些資源主要包括：機(jī)械手動作動畫；《單流程設(shè)計(jì)法》的微課；《PLC控制一個氣缸動作》的仿真微課；氣路連接、電路連接、綜合調(diào)試的模擬仿真微課；氣路連接、電路連接、綜合調(diào)試安裝的調(diào)試視頻和課后拓展任務(wù)的機(jī)械手動作視頻。③準(zhǔn)備項(xiàng)目評價表。項(xiàng)目評價內(nèi)容包括理論知識、實(shí)操技能、學(xué)習(xí)態(tài)度、安全文明生產(chǎn)四個部分，項(xiàng)目評價分自評、他評、師評三個部分。

二、用信息化教學(xué)手段助力機(jī)電一體化項(xiàng)目教學(xué)，重在課中應(yīng)用

以《機(jī)械手的PLC控制》為例，筆者將教學(xué)過程分成課前、課中、課后三部分。

首先，課前探索，初步認(rèn)識。利用網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺發(fā)布導(dǎo)學(xué)方案和學(xué)習(xí)資源。導(dǎo)學(xué)方案，引導(dǎo)學(xué)生課前學(xué)什么，課中怎么做，課后完成什么樣的任務(wù)等。學(xué)習(xí)資源包括符合任務(wù)要求的機(jī)械手動作動畫，《步進(jìn)順控指令設(shè)計(jì)法》的微課和《PLC控制一個氣缸動作》的仿真微課。通過學(xué)習(xí)，學(xué)生完成I/O分配表，設(shè)計(jì)出功能圖，轉(zhuǎn)化成梯形圖，并上傳到學(xué)習(xí)平臺。

課端，反饋討論，確定設(shè)計(jì)。學(xué)生以四人一組進(jìn)行分配，分組討論課前設(shè)計(jì)的功能圖。本任務(wù)的PLC編程使用單流程法完成。因其方法簡單，編程容易，學(xué)生只要會設(shè)計(jì)功能圖，就能順利畫出梯形圖。程序設(shè)計(jì)，是本次課的教學(xué)重點(diǎn)，但非教學(xué)難點(diǎn)，因此使用微課教學(xué)、小組討論、分析、對比等方法，學(xué)生即可掌握這一學(xué)習(xí)重點(diǎn)。

除此之外，本環(huán)節(jié)還要求學(xué)生通過小組討論，設(shè)計(jì)出各元器件在仿真系統(tǒng)中位置的擺放，為后續(xù)的模擬仿真做好準(zhǔn)備。

接著，進(jìn)入模擬仿真，解決重點(diǎn)階段。本階段主要培養(yǎng)學(xué)生自主探究解決問題的能力。

在課前學(xué)習(xí)資源庫中已經(jīng)提供了《PLC控制一個氣缸動作》的學(xué)習(xí)微課，本階段，再提供與本任務(wù)相關(guān)的電路連接、氣路連接和綜合調(diào)試的微課資源。這些微課只提供了每個環(huán)節(jié)的部分操作過程，既為學(xué)生的學(xué)習(xí)提供參考，又為學(xué)生的自由發(fā)揮留有余地，也為解決本次課的教學(xué)難點(diǎn)埋下伏筆。在這個階段，學(xué)生還可以通過微信群或面對面形式，進(jìn)行師生交流，生生互動，及時解決在繪圖和仿真時遇到的問題。

仿真調(diào)試成功后，學(xué)生通過拍照將自己的繪圖結(jié)果上傳到UMU互動學(xué)習(xí)平臺，然后再以小組為單位，匯報(bào)展示，談自己或小組在仿真過程中遇到的問題及解決方法。學(xué)生間互相拍磚、點(diǎn)贊，選出設(shè)計(jì)最佳的一組，并頒發(fā)最佳設(shè)計(jì)獎。

最后，教師對模擬仿真階段進(jìn)行點(diǎn)評，講解仿真時的重難點(diǎn)、易錯點(diǎn)。

本階段學(xué)生在學(xué)中做，做中學(xué)，互相討論，在虛擬仿真中掌握了教學(xué)重點(diǎn)，明確了學(xué)習(xí)難點(diǎn)。

之后，進(jìn)入動手操作，突破難點(diǎn)階段。本階段采取小組競賽形式，通過動手操作，解決教學(xué)難點(diǎn)，鍛煉學(xué)生動手操作能力，培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓そ尘瘛?/p>

起始階段，重新分組，兩人一小組，分工協(xié)作，共同完成PLC控制的氣動機(jī)械手的安裝和調(diào)試。同時明確評價規(guī)則，安裝的速度快慢和成敗都將決定競賽成績的好壞。

為了突破教學(xué)難點(diǎn)，本環(huán)節(jié)，再為學(xué)生提供競賽同學(xué)的安裝調(diào)試視頻。視頻分氣路安裝、電路安裝和綜合調(diào)試三個部分。因此本環(huán)節(jié)也要求學(xué)生分三步走。第一，先完成氣路的安裝調(diào)試；第二，再完成電路的連線；第三，綜合調(diào)試。當(dāng)學(xué)生在操作過程中出現(xiàn)問題，自己解決不了的時候，可以通過查看視頻找出解決問題的辦法。但為了提高安裝效率，小組成員只有真正地掌握了PLC的I/O口分配，看懂了電路的原理圖和氣路圖才能快速高效地完成本次安裝調(diào)試任務(wù)。

在整個安裝調(diào)試過程中，小組的兩位學(xué)生，團(tuán)結(jié)協(xié)作，互相討論，互相提高，一步步動手操作的過程，就是解決本次課教學(xué)難點(diǎn)的過程。

課尾，分享交流，總結(jié)評價。教師和小組長分別對每個小組的調(diào)試結(jié)果進(jìn)行評分，教師再根據(jù)小組完成的先后順序及過程表現(xiàn)，選出效果最佳的兩組，并頒發(fā)“最佳拍檔”獎。

課后，繼續(xù)進(jìn)行鞏固提升，拓展延伸。但為了進(jìn)一步鞏固學(xué)生的學(xué)習(xí)情況， 教師通過網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺發(fā)布拓展任務(wù)，提供機(jī)械手動作視頻。要求每個學(xué)生在仿真軟件中獨(dú)立完成電路仿真接線圖與模擬調(diào)試，并將最后的電路仿真接線圖上傳到學(xué)習(xí)平臺。通過任務(wù)拓展，學(xué)生所學(xué)的知識再次得到鞏固提高。

三、用信息化教學(xué)手段助力機(jī)電一體化項(xiàng)目教學(xué)，好在課堂效果

在《機(jī)械手的PLC控制》這次教學(xué)活動中，應(yīng)用信息技術(shù)和模擬仿真軟件有效地解決了氣動機(jī)械手的電路和氣路安裝復(fù)雜、調(diào)試?yán)щy的問題。

在教學(xué)過程中，教師利用網(wǎng)絡(luò)平臺，共享學(xué)習(xí)資源，達(dá)到了延伸課堂的目的。微信群和UMU互動軟件的使用，為學(xué)生交流提供平臺，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生參與度。

在仿真軟件中進(jìn)行電路模擬接線，教師不用再擔(dān)心因電路或氣路的錯誤連線而損壞實(shí)驗(yàn)設(shè)備，有效地節(jié)約了教學(xué)資源，提高了教學(xué)效率；同時還將教師解放出來，回歸主導(dǎo)地位。學(xué)生先仿真再操作的學(xué)習(xí)方法，切實(shí)高效地將理論知識轉(zhuǎn)化為實(shí)操能力。

因?yàn)橛辛诵畔⒒虒W(xué)手段輔助教學(xué)，整個教學(xué)過程真正做到了將課堂還給了學(xué)生，真正實(shí)現(xiàn)了以學(xué)生為主體，教師為指導(dǎo)的教學(xué)理念；學(xué)生在學(xué)中做，做中學(xué)，大大提升了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，減少了設(shè)備的損壞，提高了學(xué)習(xí)效率，增強(qiáng)了學(xué)習(xí)效果。

四、用信息化教學(xué)手段助力機(jī)電一體化項(xiàng)目教學(xué)，利在未來發(fā)展

第一，為學(xué)生未來就業(yè)打下基礎(chǔ)。在整個教學(xué)過程中，教師用項(xiàng)目引導(dǎo)學(xué)生，用任務(wù)驅(qū)動學(xué)生。學(xué)生通過自己的努力，動手操作，學(xué)會了分析問題、解決問題的方法和技巧，既積累了理論知識，又提升了操作技能；同時還有成就感和職業(yè)素養(yǎng)的提升。而良好的職業(yè)素養(yǎng)就是未來就業(yè)的基礎(chǔ)。

第二，有利于教學(xué)資源的積累。為了成功地完成這樣一次教學(xué)，教師要全面考慮教學(xué)的全過程，要充分準(zhǔn)備教學(xué)素材，制作各種教學(xué)資源。僅一個《機(jī)械手的PLC控制》項(xiàng)目，教師要準(zhǔn)備十幾項(xiàng)的教學(xué)素材，若每個教學(xué)項(xiàng)目，教師都能如此堅(jiān)持，日積月累，教學(xué)資源終將出現(xiàn)積沙成塔，集腋成裘的壯舉。教學(xué)資源的積累，也將為日后的教學(xué)提供方便。

第三，有利于教師教學(xué)能力的提升。“給學(xué)生一杯水，自己必須要有一桶水”。教師在利用信息化教學(xué)手段進(jìn)行教學(xué)的時候，首先自己要熟練各種信息化手段，要不斷提高自己的信息化水平，要強(qiáng)迫自己不斷地去學(xué)習(xí)去提升。在使用網(wǎng)絡(luò)平臺提供教學(xué)資源時，教師也常會思考，教學(xué)資源使用得是否合理，教學(xué)過程設(shè)計(jì)得是否恰當(dāng)……當(dāng)工作在一線的教師靜下心來學(xué)習(xí)和思考的時候，也是教師教學(xué)能力提升的時候。

信息時代的教學(xué)，離不開信息化教學(xué)手段。作為一線教學(xué)的教師要“善假于物”，不斷改進(jìn)和提升自我。