《交通灯的可编程控制》教学设计

孙书云

摘 要： 采用任务驱动，由观察实际交通灯的变化引出本次任务，进行任务分析、决策、实施，最后进行总结评价，帮助学生更好地掌握由可编程控制器控制交通灯变化。

关键词： 任务 PLC 十字路口交通灯

可编程控制器是目前应用极为广泛的工业控制专业，是集机、电于一体实践性很强的专业课，是机电专业中专学生的主干课程，也是维修电工国家职业资格的核心课程。

一、教材分析

本节课项目选自《可编程序控制器应用技术》（机械工业出版社 程显吉主编）第二章《S7-200系列PLC的基本指令及寻址方式》中第二节《定时器指令》，本教材是中等职业教育“十一五”规划教材。

二、学情分析

本节课的授课对象是中职机电技术应用专业二年级学生，大多数学生的数理逻辑思维能力差，且注意力难于保持较长时间。学生对纯理论的学习缺乏兴趣，对实践操作兴趣较浓厚，但执行规范的能力及遵守纪律的意识较差。

三、教学目标

（一）知识与技能

1.掌握用PLC控制十字路口交通灯的时序图绘制、I/O分配及实物接线图绘制。

2.掌握西门子PLC基本指令、定时器指令及比较指令的使用。

3.掌握十字路口交通灯的PLC程序设计。

4.掌握简单故障现象的检修。

（二）过程与方法

通过任务分析、任务决策、任务实施、总结与评价，实现“做中学，学中做”。

（三）情感与态度

1.实事求是的学习态度和探究能力。

2.小组合作的团队精神和竞赛意识。

3.树立安全文明生产的观念，形成良好的职业道德。

四、教学重点与难点

（一）教学重点

1.掌握用PLC控制十字路口交通灯的I/O分配及PLC的外部接线图。

2.掌握THSMS-A型实验台上交通灯控制的接线。

3.掌握十字路口交通灯的控制过程，并熟练使用编程软件进行程序编写、下载、调试。

（二）教学难点

1.十字路口交通灯的程序设计。

2.解决在实际操作过程中出现的故障。

五、教学方法

“做中教”，采用情境教学、任务驱动、启发式教学等方法，通过操作演示、启发引导、个别指导、点评反馈等手段展开教学。

“做中学”，采用探究式、讨论式、合作式、实践式等学习方法，通过自主学习和小组合作学习等途径进行学习。

六、教学过程

（一）课前准备

1.布置学生观察某一十字路口交通灯的变化情况，并拍摄一段视频上交。

2.学生查阅书籍，回忆老师讲过的指令思考如果用PLC控制技术实现该路口的交通灯控制，那么怎么办？

（二）课堂活动

1.活动一：项目引入。

老师播放视频，创设情境，抓住学生注意力，激发学生的学习兴趣。

2.活动二：任务分析。

（1）项目描述：PLC实现交通信号灯的控制，规律：先是东西方向绿灯亮25秒，然后闪亮3秒，绿灯闪过之后是东西方向黄灯亮2秒，接下来是南北方向绿灯亮15秒、闪亮3秒及南北方向黄灯亮2秒。在东西方向绿灯亮、闪亮及东西方向黄灯亮的同时，南北方向亮的是红灯；在南北方向绿灯亮、闪亮及南北方向黄灯亮的同时，东西方向亮的是红灯。信号灯按此规律不断重复。（2）老师播放视频，了解最终正确显示结果。 （3）引导学生画出十字路口交通灯时序图。

3.活动三：任务决策。

（1）确定I/O分配。（2）绘制PLC外部接线图。（3）绘制实际接线图的连接。（4）确定编程思路及主要使用的指令。

4.活动四：任务实施

（1）播放视频强调安全操作注意点：除调试外，不能带电操作，尤其是接线一定要断电。播放视频老师演示接线。（2）搭建硬件电路，安全接线，并检测接线可靠性。（3）用软件编写梯形图，下载并进行调试。

赛一赛，看哪一组配合得好，做得既快又好，评选出前三名并发小奖品以示鼓励。

（4）故障排除。

5.任务五：提高与总结

（1）对任务实施过程中学生出现的故障进行分析，对照常见故障检修表，和学生一起讨论故障检修的方法，化解难点。赛一赛：设置故障，小组派一名成员进行比赛故障检修，看哪一组快。（2）给出样例程序并进行总结。（3）填写学习过程评价表。

6.任务六：布置作业

七、教学反思

（一）可取之处

1.项目选取“十字路口交通灯的PLC控制”贴近学生生活实际，较好地激发了学生的学习兴趣和学习动机；难度适中，由项目的评估和验收情况来看，95%的同学能够完成任务，锻炼技能的同时，极大提高学习成就感，为今后的继续学习打下坚实基础。

2.教学设计上以十字路口交通灯的控制的整个工作过程为导向，将具体教学目标落实到各个工作任务中，同时，学生工作页中的知识链接、操作指导和教师制作的教学视频，为本项目的教学重点难点提供了所需补充，达到了化难为易的目的。

3.组织形式，通过小组合作学习，较好地实现了优势互补，特别是在故障检修环节，如一个小组内故障不尽相同，这时小组内同学相互检查、排故。另外就常见故障现象及解决办法我列出了表格帮助同学进行排查，较好地解决了难题。

4.评价方式，在教学环节中，变由教师一方评价为学生自评、互评，老师总评的大家一起参与的评价方式，起到了很好的互动作用。

（二）不足之处

进度控制方面，由于学生在知识和能力方面存在较大差异，小组内完成时间相差较多，一定程度上影响了整体进度。

（三）改进措施

进一步做好学情调查，更加合理地组建学习小组，更好地实现互补。