项目1 PLC的基本知识-《PLC应用技术》一体化教案000

《PLC应用技术》一体化课程教案《PLC应用技术》《PLC应用技术》牡丹江技师教研室：教研室：授课班级：主讲教师：职称：使用教材：一体化课程教案课程名称PLC应用技术授课班级学习任务项目1PLC的基本知识授课方式一体化授课地点课时12学时授课日期一、学习任务分析（一）学习任务学生接到老师指定的工作任务后，了解工作场地环境、设备管理要求，穿着符合劳保要求的服装，在老师的指导下，理解任务要求。按照“组内异质、主动带被动”原则分组，小组协作查阅资料、搜集信息、组内讨论、制定方案、任务实施、调试运行、展示汇报、验收评价。并能按照现场管理7S要求整理现场、物品归位，体现劳动精神和工匠精神。（二）学习任务分析1.PLC的基本知识包括定义、特点、分类、发展方向、应用领域、硬件结构及系统组成等。2.PLC外围电路的接法、PC与PLC通信参数的设置、STEP7-Micro/WIN软件的使用，是PLC控制的基本。3.任务的设计结合了专业特色、实际学情，以“学生中心、工学一体、能力本位”的教学理念，知识结构由浅入深，在熟悉操作设备和基本指令的基础上，应用到企业实际项目任务中。二、学情分析本课程授课对象为19秋工业机器人班学生，全部为男生。授课时间为该班级二年级第二学期。学生已经学习了数字电路、电工基础等课程，能够看懂电路图、接线图；在硬件接线过程中，具有安全用电常识；具备查阅相关技术资料或网络学习相关知识的能力；具有沟通协调的能力；能够进行PLC设计、编程、连线和调试等操作，有一定的安全防护和岗位责任意识，具有完成本任务的基础。但学生在规范操作和独立编程水平上还需进一步提升，实际操作经验不足。从学生的学习基础、学习态度、学习习惯等方面进行剖析（见图1）。图1学情分析图三、学习目标根据工业机器人专业人才培养方案及一体化课程标准，结合学生情况和教学流程，确定了学习目标（见表1）。表1学习目标课前目标1．能通过阅读工作任务单，明确工作任务要求；2．能结合超星学习通课程内容，正确分析工作流程；3．在线自主学习，查阅资料，完成工作页中有知识的引导性问题。课中目标1．能够对照教材和实际设备，学习PLC硬件结构及系统组成；2．以小组合作的学习方式，完成PLC控制四条彩灯显示和PLC控制灯的闪亮的控制原理图及I/O地址分配表；3．能运用所学编程指令，完成控制程序的编写；4．能完成PLC硬件接线，使用STEP7-MicroWINV4.0软件完成编程、调试、运行；5．能对PLC控制四条彩灯显示和PLC控制灯的闪亮两个任务进行检测、展示、验收，并将任务验收成果以视频的形式上传至超星学习通的项目成果展示作业中；6．通过任务实施做到团队协作、良好沟通、正确表述、规范操作，清晰汇报展示实施方案和成果。课后目标参照PLC控制四条彩灯显示和PLC控制灯的闪亮设计方案，查阅资料，在没有老师的引导下，按照“电动机的起保停控制”要求，完成电动机的起保停控制。四、学习内容（一）学习内容分析1．工作要素分析结合实际工作任务，从工作流程、工作工具、工作方法、工作要求和劳动组织方式等方面对工作任务展开分析（见表2）。表2工作要素分析工作流程接受任务、制定方案、实施调试、交付验收。工作工具可编程序控制器综合实训装置、计算机、编程软件、万用表。工作方法观察记录、归纳分析、查询资料。工作要求操作过程中，严格执行企业安全操作规范要求和“7S”管理规定，180分钟内完成交通信号灯的PLC控制工作。劳动组织形式小组合作。2．工作过程分析对工作过程中涉及的知识、技能、方法、素养和成果等进行分析，形成本工作任务的过程分析图（见图2）。图2工作过程分析图（二）教学策略根据学生情况，结合学习目标，按照教学流程，设计本项目的教学策略（见表3）。表3教学策略课前1．线上自主学习；2．工作页引导。课中1．任务驱动，工学一体；2．小组合作互助；3．教师全程关注，适当指导；4．组长责任制；5．竞赛评比，以赛促学；6．线上、线下混合式教学；7．任务成果验收展示，上传超星、生生互评。课后1．任务拓展；2．评价反馈、归纳总结。（三）教材分析本课程采用《西门子PLC项目式教材》，配合使用《THPFSM-2型可编程控制器实训指导书》，并附带教师编写的与教材和实训指导书相匹配的学生工作页。《西门子PLC项目式教材》的理实一体化项目式知识结构与实训室配套实训指导书相结合，具有实例丰富、操作明确、易学易懂的特点，适合技校学生使用（见图3）。图3教学教材（四）学习重点、难点根据学习目标，结合学生情况，对照学习内容，确定了学习重点、难点及解决办法（见表4）。表4学习重难点突破表学习重点重点内容I/O端口分配、硬件接线确定理由I/O端口的合理分配是程序编写的前提和依据，硬件接线的规范和正确是完成任务的重要保障。突破方法学生练：运用查询资料或网络视频等方法学习并反复练习合理的I/O端口分配和规范的硬件接线方法。组内议：按角色分工、组长负责的模式实施任务，针对存在的问题着重讨论，并找出解决问题的方法。教师导：教师采用讲授、演示、指导等方法手段，引导学生按步骤、规范实施操作。学习难点难点内容编程并调试确定理由PLC编程是任务实施过程中的关键环节。学生对STEP7-Micro/WINV4.0编程软件的使用方法和编程技巧不熟练，而且工程实践少，系统编程经验不足。化解方法任务分解：将复杂任务进行分解，复杂问题简单化。示例引导：通过各个部分示例程序，有针对性的引导学生自主学习并解决问题。教师点拨：教师巡查学生编程情况，适时、适当的点拨学生编程问题所在，并引导学生查询资料、组织讨论、集中讲解，化解难点问题，提升学生编程能力。五、学习资源1．学习环境本任务在一体化学习工作站中完成，该工作站由信息查询区、研讨区、工作区、展示区、资料区等组成（见图4）。图4一体化学习工作站2．学习资源网络学习平台贯穿始终名称图片应用环节设计意图超星学习通app课前课中课后课前上传任务书及相关学习资料，设置知识学习和测验任务点，学生在班级群中提问，教师答疑等；课中引导学生对照编程案例和操作视频，突破重点、化解难点，任务成果验收上传等；课后教学效果评价，发布拓展任务，交流、沟通、讨论。课前学习资源名称图片应用环节设计意图学生工作页课前任务明确任务超星学习通资源课前预习发布工作任务线上自主学习引导和帮助学生完成学习任务课中学习资源名称图片应用环节设计意图THPFSM-2型可编程控制器实训装置I/O地址分配绘制原理图任务实施成果展示学生进行实施任务、展示成果等操作多媒体投影仪导入课题任务实施视频连线运用多媒体设备辅助学生完成学习任务检测工具任务实施判断导线、设备等是否有故障笔记本电脑制定方案查阅资料上网查阅资料存放学习资料名称图片应用环节设计意图智能手机接收任务自主学习任务实施自评互评运用现代化手段线上学习、上传图片、对照编程案例、自评互评教学课件任务实施总结评价直观观看引导性问题，总结归纳任务实施关键点线上视频课前预习任务实施翻转课堂：对照编程案例及操作视频，实现知识重组，学习编程技巧，突破重点学材教材、实训指导书任务分析任务实施引导和帮助学生完成学习任务工作页评价表超星生生评价检查评价学生自评、互评，小组自评、互评，教师评价，任务成果验收上传等课后学习资源名称图片应用环节功能拓展任务发布拓展任务学生明确拓展任务，做好预习准备六、教学实施过程结合学生的性格、能力和学习成绩等学情，根据异质分组、主动带被动的原则，将学生平均分为4个小组，以工学一体的模式展开学习（见图5）。图5工学一体流程图（一）课前探究（自主学习）教学环节学生活动教师活动教学手段教学方法设计意图课前预习1．接受课前任务、完成学习任务点；2．以小组为单位，查阅资料，组内讨论；4．通过学习通班级群与同学、教师沟通交流。1．提前三天利用超星学习通App上传工作页和学习资源；2．通过学习通的班级群与学生互动，线上答疑，记录整理学生问题；3．统计学生任务点学习情况。超星学习通工作页自主学习法团队协作法头脑风暴法1．培养学生自主学习能力，提高课堂效率；2．通过沟通交流，培养学生职业认同感和职业能力；3．达成课前学习目标；4．统计学习任务点完成情况。（二）课中内化（问题导学）教学环节学生活动教师活动教学手段教学方法设计意图明确任务1．整理仪容仪表，班长检查着装和站队，按规定进入学习工作站并分组就座；2．配合组长检查设备和工具用品准备是否齐全；3．各组领取工作页，明确工作任务，回答引导问题。1．检查学生着装和出勤，师生问好；2．请班长上报出勤情况；3．组织各组长检查设备和工具用品是否备齐；4．发放纸质工作页，明确任务要求，导入课题。教学课件任务驱动法引导法1．严格按照7S管理要求，培养学生严谨的工作态度；2．以真实任务驱动教学，激发学生求知欲望。教学环节学生活动教师活动教学手段教学方法设计意图制定方案1．分组汇报收集到的信息；2．分析控制要求、查阅资料，初步制定实施方案；3．展示方案；4．根据教师意见，修改完善方案。1．组织学生汇报收集的信息；2．组织、指导学生制定实施方案，并引导学生查找方案缺陷；3．点评各组方案，提出修改意见。笔记本电脑书籍等资料方案流程图白磁板讨论法头脑风暴法引导法展示评价法1．学生通过汇报收集信息、小组讨论、思考并合作完成实施方案的制定，培养学生分析问题和书写方案的能力；2．方案展示可以提升学生的表达能力和沟通能力；3．教师引导、点评，辅助学生理顺流程、完善方案；4．达成课中学习目标1；5．逐步培养课中学习目标6。教学环节学生活动教师活动教学手段教学方法设计意图任务实施I/O地址分配、绘制控制原理图1．汇总完善的方案，讨论并确定I/O地址分配，记录在工作页上；2．根据I/O地址分配表，绘制PLC控制原理图；3．组间互查，指出错误并说出改正方法；4．根据点评建议完善分配表和原理图；5．过程性评价。1．根据设备I/O端口设置，引导学生分配I/O地址；2．巡视学生I/O地址分配和PLC控制原理图绘制情况，对个别问题点进行指导；3．在白磁板上展示各组的分配表和原理图；4．协助完善，查缺补漏，对学生评价中遗落的要点进行补充；5．组织过程性评价。教学课件工作页白板头脑风暴法讨论法评价法1．I/O地址的合理分配是程序编写的前提和依据，与硬件接线关系紧密；2．互查有利于学生检视自我、帮助他人，培养学生的发现、分析和表达能力；3．教师的补充建议可辅助学生完善设计、强调要点；4．达成课中学习目标2。教学环节学生活动教师活动教学手段教学方法设计意图任务实施接线与编程1．学习岗位职责、7S管理，学习劳动精神；2．组内讨论并确定编程指令，为编程做准备；3．操作前安全检查；4.按照组内分工，由操作工和编程员同时进行硬件接线和软件编程；5．编程员对照编程案例进行编程。1．组织学生自主学习规章制度，强调安全测试检查和操作规范；2．巡视并指导；3．就共性问题集中讲解，个别问题点拨解答。智能手机编程案例工作页交叉检查行动导向法合作法讨论法1．硬件接线的规范和正确是完成任务的重要保障；2.程序的编写是本任务的学习重点，将复杂任务分解，再组合搭建，引导学生自主编程，直接推动重点问题的突破；3．组内分工，同时进行接线和编程，培养了学生团队协作能力；4．实施过程中采用学生练、组内议、教师导等方式强化过程控制，有效的突破了重点；5．达成课中学习目标3。教学环节学生活动教师活动教学手段教学方法设计意图调试运行调试排障1．进行通电前的安全检查；2．按传输要求下载程序至PLC并运行；3．根据运行效果，对照任务要求，联机调试运行；4．各组长根据任务要求，对运行效果进行检查；5．分析故障问题，积极建言献策，帮助解除故障；6．反复调试，直至达到目标效果；7．进行过程性评价；8．完成工作页。1．巡视指导；2．引导学生分析、确定故障范围；3．以某组故障为例，征集解决方案；4．进行过程性评价。调试运行集思广益评价表工作页讨论法任务驱动法头脑风暴法1．根据安全操作规范要求，在通电运行前，进行安全测试检查，培养学生严谨的工作态度；2．培养学生合作交流的能力，有助于学生发现问题、交流经验和解决问题；3．征集解决方案，积极建言献策，再次激发学生热情，让学生感觉被需求、有成就感；4．突破重点，化解难点；5．达成课中学习目标4。教学环节学生活动教师活动教学手段教学方法设计意图验收评价展示评价1．各组选派一名代表汇报展示成果，进行验收；2．认真听教师总结，回顾整个任务过程，反思自我表现；4．评选出“优秀小组”。1．带领组长组织各组分别进行成果展示；2．录制各组展示效果视频，上传至超星学习通的项目成果展示中；3．进行结果性评价；4．公布验收结果，评选“优秀小组”；5．总结各组表现和优缺点，进行总结性发言。效果展示智能手机总结评价展示评价法集中讲授法1．检验目标效果;2．做中学，学中做，培养学生的岗位意识；3．各团队进行汇报展示，反思学习过程，培养学生总结、协调、沟通等学习能力；4．达成课中学习目标5。（三）课后迁移（巩固拓展）教学环节学生活动教师活动教学手段教学方法设计意图课后拓展1．接受拓展任务，并在课后独立完成；2．在线提问。1．布置课后拓展任务；2．利用学习通软件发布拓展任务要求、资料；3．在线解答疑问。超星学习通工作页网络资源自主学习法在本任务的基础上，巩固所学，提升学生技能水平；2．实现学生在知识和技能上的迁移；3．达成课后学习标。七、学业评价以学习目标为导向，基于行业标准，围绕学习过程设计评价要点，通过线上和线下相结合的方式，采用多元评价主体，对学生和学习效果进行过程性评价和结果性评价，注重培养学生的职业素养与综合职业能力，评价标准综合、全面，符合“工学一体化”的人才培养理念。学业评价表（见表5）内容如下。表5学业综合评价表评价类型评价主体评价权重评价方式评价手段过程性评价学生15%线上评价问卷星教师30%结果性评价学生10%教师15%技术代表30%学习效果评价学生（自评、互评）－过程性评价表结果性评价学习效果评价（一）过程性评价过程性评价主要从制定方案、I/O地址分配、绘制控制原理图、任务实施过程、展示汇报环节对学生的学习态度、学习能力、职业素养、安全操作等方面进行考核，教师按照过程性评价标准（见表6），将学生自评、互评和教师评价考核内容录入“问卷星”平台并生成二维码，学生扫码进行评价，方便快捷。表6过程性评价标准过程性评价标准序号评价项目评价内容评分标准配分1方案制定汇报信息正确、清晰。符合要求10分，部分符合要求5分，不符合要求0分102积极参与小组讨论和资料查询，展示方案正确、完整、清晰。103I/O地址分配、绘制控制原理图I/O地址分配合理，无多项、漏项、错项。符合要求10分，部分符合要求5分，不符合要求0分104PLC控制原理图绘制正确，无漏点、错点。105小组合作、分工明确、积极讨论发言，完善分配表和原理图。106任务实施熟练正确地将所编程序输入PLC，编译并下载。符合要求10分，部分符合要求5分，不符合要求0分107按控制原理图接线，操作规范、正确，并进行安全测试检查。108安全检查合格后，通电、运行、调试，组内讨论，建言献策。109职业素养按时出勤，着装规范，整齐有序，分工明确，服从安排，有岗位意识。符合要求10分，部分符合要求5分，不符合要求0分10107S管理，及时整理现场。10（二）结果性评价结果性评价侧重于对各组完成任务目标效果、控制方案阐述、编程指令使用、系统运行情况的考核。由教师和技术代表按照结果性评价标准（见表7）对各组成果进行评价、验收。表7结果性评价标准结果性评价标准序号评价内容评分标准配分1达成任务目标效果，控制系统运行稳定。未达成目标不得分202使用编程指令正确，硬件接线正确、美观。符合要求20分，基本符合10分203阐述的控制方案符合实际情况。符合要求20分，基本符合10分204安全检查、操作规范，7S管理及时、到位。符合20分，基本符合10分，未安全检查0分205成果汇报思路清晰，仪态大方，专业用语。符合要求20分，基本符合10分20教师将各项评价成绩统计在学业综合评价汇总表（见表8）中。总成绩最高的小组评为优秀小组，教师表扬优秀小组并加分。表8学业综合评价汇总表学业综合评价汇总表组别过程性评价得分结果性评价得分总分学生评价（15%）教师评价（30%）学生评价（10%）教师评价（15%）技术代表（30%）乘风组腾飞组卓越组阳光组八、教学反思（一）教学效果本任务实践了以“项目引领、学生中心、工学一体”的教学理念，学习任务与工作情境紧密结合，教学方法和教学手段丰富、多元、有效，极大的提高了学生学习热情。（二）教学反思附件1：学生工作页附件1：学生工作页项目1PLC的基本知识工作页组名：成员：工作背景对照PLC实训室THPFSM-2型网络可编程序控制器综合实训装置，学习PLC硬件结构及系统组成，运用实训设备配件连接PLC外围电路，并运用STEP7-Micro/WIN软件实现PC与PLC的通信、编程、下载、运行和调试工作。完成PLC控制四条彩灯显示和PLC控制灯的闪亮等任务。学习目标【课前目标】1．能通过阅读工作任务单，明确工作任务要求；2．能结合超星学习通课程内容，正确分析工作流程；3．在线自主学习，查阅资料，完成工作页中相应的引导性问题。【课中目标】1．能够对照教材和实际设备，学习PLC硬件结构及系统组成；2．以小组合作的学习方式，完成PLC控制四条彩灯显示和PLC控制灯的闪亮的控制原理图及I/O地址分配表；3．能运用所学编程指令，完成控制程序的编写；4．能完成PLC硬件接线，使用STEP7-MicroWINV4.0软件完成编程、调试、运行；5．能对PLC控制四条彩灯显示和PLC控制灯的闪亮两个任务进行检测、展示、验收，并将任务验收成果以视频的形式上传至超星学习通的项目成果展示作业中；6．通过任务实施做到团队协作、良好沟通、正确表述、规范操作，清晰汇报展示实施方案和成果。【课后目标】参照PLC控制四条彩灯显示和PLC控制灯的闪亮设计方案，查阅资料，在没有老师的引导下，按照“电动机的起保停控制”要求，完成电动机的起保停控制。建议学时：6学时成果要求1．制定工作实施方案并展示；2．分配I/O地址、绘制PLC控制原理图；3．实施调试，达到工作要求效果；4．通电运行，展示成果。任务实施一、接受任务接受任务并填写工作任务单。在线自主学习，查阅资料，完成超星学习通网络学习平台的学习任务点和工作页中相应的引导性问题。二、制定方案1．问题导学看一看可编程序控制器综合实训装置上的I/O指示灯与哪些端子相对应？说一说考虑到热继电器的保护作用，选用哪种触点作为热继电器的输入触点效果更好？想一想PLC的硬件接线工程中应注意哪些问题？公共端子应如何接？制定方案所需知识和操作视频（1）操作步骤①按下图连接上位计算机与PLC②按“控制接线图”连接PLC外围电路；打开软件，点击，在弹出的对话框中选择“PC/PPI通信方式”，点击