基于气动机械手控制的单流程控制实验教学设计

许红岩

DOI：10.16661/j.cnki.1672-3791.2018.25.130

摘 要：单流程控制实验是《可编程控制器技术》这门课程中很重要的一部分知识内容，本着以岗位需求为出发点，以学生的能力驱动为目的，本文将气动机械手的控制这一典型项目案例教学贯穿于本节课的内容和创新实践过程中。将理论与实践相结合，体现以学生为主体，教师为主导的理实一体化教学。通过由简入繁的课程知识体系，使学生构建自己的知识体系，逐步提升学生分析问题、解决问题的能力以及综合职业能力等，从而实现项目化课程的教学设计。

关键词：单流程控制 教学设计 可编程控制器技术

中图分类号：TH138 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2018）09（a）-0130-02

Abstract： Single flow control experiment is an important part of the knowledge content in the "Programmable Controller Technology" course. It is based on the needs of the position and the ability of the students to drive. In this paper， the control of pneumatic manipulator is a typical project case teaching throughout the course of this course and innovation practice. Combining theory and practice， it embodies the integrated teaching of rationality with students as the main body and teachers as the leading body. Through the simple and complex curriculum knowledge system， students build their own knowledge system， gradually improve students to analyze problems， solve problems and comprehensive professional ability， so as to achieve the teaching design of project-based courses.

Key Words： Single process control； Teaching design； Programmable controller technology

1 選题价值

1.1 《可编程控制器技术》在专业领域的课程定位和价值

本课程《可编程控制器技术》是职业院校机电类及电气自动化类相关专业的一门核心专业课，也可作为一门独立的技能应用课，实践性是特别强的。通过该课程的学习可以使学生初步掌握PLC编程技术的基本方法和调试排故的基本技能，是目前笔者学院机电设备安装与维修专业学生的一门必修课，同时衔接后面的《机电一体化综合实训》课程，也是进行机电设备安装与维修应所具备的关键能力。

1.2 《气动机械手的控制》学习任务的作用和价值

本课程共有9个学习任务，分别是可编程控制器的认识及应用、FX系列PLC的基本机构组成及工作原理、输送带部件运送控制、三相异步电动机的启动与正反转控制、车库门的延时开关、桔子自动装箱实验、自动送料小车的运行控制、气动机械手的控制、交通信号灯控制，这9个学习任务在设计上由浅入深、由简单到复杂，涵盖了FX系列可编程控制器编程与调试中涉及的基本知识点和技能点。本学习任务来自《可编程控制器技术》课程中第8个学习任务，是企业机电一体化设备应用以及机电竞赛中常见的、有代表性的工作任务，在培养学生职业能力水平方面有不可替代的作用和价值，因此气动机械手的控制为本课程的核心教学内容。

1.3 《单流程控制实验》在过程中的作用和价值

本课程是气动机械手的控制任务中单流程控制，而本任务的地位和作用，可以用4个字来形容——承上启下。说它承上，是因为本任务进一步熟悉PLC控制系统的分析及设计步骤，巩固顺序控制程序的编程方法。说它启下，是因为通过对单流程步进顺序控制的掌握，可为后续的多流程步进控制的学习打好基础。

2 学习目标

（1）知识目标：进一步熟悉PLC控制系统的分析及设计步骤；巩固顺序控制程序的编程方法。

（2）能力目标：通过对机械手控制程序的分析，引导学生思考此类控制程序的编写；正确的自我表达能力、良好的沟通能力。

（3）情感目标：培养学生团队协作精神；培养学生的安全意识。

3 学习内容

根据本课程的教学计划及要求，该课程的学习内容概括为三类。

（1）方法上主要掌握PLC控制系统的调试和排故方法，接到任务后，要进行编程，上机调试程序及排除故障，学生要归纳PLC控制系统的调试方法和故障排除方法。

（2）技能上主要掌握GX Developer编程软件SFC编程的使用；单流程控制程序的编程步骤；气动机械手故障的排除。通过任务由浅入深，用GX Developer编程软件中SFC进行单流程控制程序上机输入；会根据任务要求画出状态流程图并转换正梯形图；当程序不能实现原定功能时，会判断问题出在哪里。

（3）知识上主要掌握气动基本知识及传感器的使用；单流程程序的编写。根据需要，对机械装置、气动装置、传感器等器件进行必要的调整，并可以对气动机械手进行单流程控制程序编写。

4 学习资源

在本节课的学习中，学生应用的学习资源包括的教学设备有多媒体教学设备、亚龙YL235A实训装置、计算机；需要准备的工具与材料有油性笔、白板笔、白板、耳麦、彩色纸、万用表、常用工具、考评员胸卡；需要准备的教学材料有：与本堂课学习任务有关的工作页、教材、视频材料、评价表、相关手册资料包。

5 教学实施过程

本节课的整个教学实施过程的时间为80min，包含了5个教学环节。环节一：任务引入5min，对本节课的内容进行情景引入，增加学生的学习兴趣。环节二：任务分析10min，通过对引入的问题进行分析和引导，培养学生分析和解决问的能力，并通过现实生活中例子，更有利于学生对问题的理解。环节三：任务实施——状态流程图的设计25min，通过小组协作的方式进行状态流程图的设计，并进行白板展示，培养学生的团队合作能力和表达能力，并通过各小组的比较分析，有助于查缺补漏，归纳更全面合理的要点。环节四：任务实施——梯形图设计、运行并调试25min，通过组内角色分工形式将状态流程图转换成梯形图并上机进行程序编写、调试及故障排除，不仅加强每个学生过程的参与性，也可以实现学生实践操作。环节五：总结评价15min，本次课程评价结合企业标准，采用学生自评，小组自、互评和教师点评相結合的评价方式评价编程与调试实操过程，加深对所学知识的理解与掌握。

6 教学反思

6.1 课程特色

以工作任务为导向，课题引领，实施一体化教学；工作任务选取贴近生产生活，学生容易接受也容易理解；改变了一考定终身的模式，教学全过程即考核过程，学生参与考核；以赛促学，鼓励学生努力学习，为世界技能竞赛机电一体化项目做准备；合理使用多种教学媒介、计算机、实训室、网络、教材、工作页多维度结合 。

6.2 课程不足

学生层次参差不齐，部分学生不能主动完成任务，只是参考组内同学成果。在小组汇报及小组互评环节存在时间难以控制问题。

6.3 改进思路

组长轮换制，调动每个学生的积极性；快带慢，组内互相帮助；安排一名计时员，规定好小组汇报及小组互评环节的时间，让学生不要拖延时间，也培养了学生的时间观念。

参考文献

[1] 方洁，张珊，孙宁.《电工技能实训》课程教学内容及方法设计[J].科技风，2018（29）：10.

[2] 邹欢，王莘，张雪萍，等.可编程控制器原理课程一体化教学探究[J].高教学刊，2015（1）：11-12.

[3] 黄国.电工技能实训课程开发的实践探索[J].现代职业教育，2016（29）：95.