用PLC实现十字路口交通灯控制教学设计

　　项目实施的相关的内容：实施时长：2课时90分钟；实施对象：高职电气自动化二年级学生；实施地点：可编程序控制系统理实一体化实训教室；实施安排：每四个同学一组，每组设置一个小组长，每组使用一套设备。

　　一、项目定位

　　《电气控制与PLC应用技术》课程总设置8个项目：项目一：电气控制电路分析；项目二：电机运行控制；项目三：X62W电气控制；项目四：T68电气控制；项目五：抢答器设计；项目六：用PLC实现十字路口交通灯控制；项目七：PLC控制电机；项目八：五自由度机械手控制。

　　本项目属于《电气控制与PLC应用技术》课程中的第六个项目，主要让学生掌握PLC程序的编程方法和技巧，掌握定时、计数器以及移位指令等的应用。培养学生具有良好的团队协作精神，能主动与人合作、与人交流的协商。

　　本课程教材的选用：全国高等专科教育自动化类专业规划教材 《电气控制与PLC应用技术》田效伍 主编。使用THPSF-3A型（西门子）可编程控制器实训指导书》作为参考教材。

　　二、项目教学目标

　　学情分析

　　1.先后续课程分析：前修课程： 《电工基础》、《电机及拖动》、《通用变频器应用技术》、《组态软件应用技术》、《单片机技术》；后修课程：《自动控制系统及应用》、学生顶岗实习。

　　2.学生掌握知识方面的分析：学生在学习本课程之前有一定的专业基础，有一定的编程思维。对电路和电机拖动、变频器的参数设置和应用、触摸屏的应用、单片机的编程方面都有一定的基础。

　　3.学生的能力分析：所教授的对象为高职学生，该类生的学习基础较差，纯理论性教学只会导致“倒头睡觉”现象，起不到教学效果；但是面对实践性作业时，兴趣较高，充分使用教学资源进行理实一体化、项目化教学，能使学生做中学，培养良好的学习方式，提高学生的学习兴趣，效果会更加突出。

　　三、教学内容的设计

　　（一）基本思路

　　从实际应用方面引出具体的项目，由项目引出待解决的问题，从对所引出的问题的解决进而完成整个项目的设计和实现。突出理实一体化教学的特点，教师引导，小组合作探讨，以任务驱动型的方式基于实验完成整个教学过程，使学生完成特定的学习任务。

　　（二）学习内容

　　1.教材分析：《电气控制与PLC应用技术》中关于寄存器左移指令的使用进而设计实际应用项目，寄存器左移指令的应用和实现十字路口交通灯的设计。

　　2.学习形式：小组合作，探究性学习方式；

　　3.学习结果：掌握寄存器移位指令的理论知识，基本完成十字路口交通灯控制；

　　教学的重点、难点

　　教学重点：根据控制要求进行I/O口的分配和接线及编程。

　　教学难点：字左移指令的使用。

　　（三）教学方法

　　“教、学、做”三位一体的教学方法、理实一体项目化教学、任务驱动型、合作探究法。

　　四、教学组织与实施

　　（一）课前准备

　　1.老师的课前准备：（1）教具准备：对实验室进行检查，整理；对10套设备进行故障排除。（2）教学资料准备：电子教案、课件，步骤评分标准。（3）分组安排：全班同学40人，每4位同学一组，共10组。（4）教学场地安排。

　　2.学生的课前准备：（1）课前了解：十字路口交通灯的控制过程。（2）课前预习：寄存器移位指令的功能和应用。

　　（二）教学过程实施（课中）

　　项目：信号灯受一个启动开关控制，当启动开关接通时，信号灯系统开始工作，且先南北红灯亮，东西绿灯亮。当启动开关断开时，所有信号灯都熄灭；南北红灯亮维持25秒，在南北红灯亮的同时东西绿灯也亮，并维持20秒；到20秒时，东西绿灯闪亮，闪亮3秒后熄灭。在东西绿灯熄灭时，东西黄灯亮，并维持2秒。到2秒时，东西黄灯熄灭，东西红灯亮，同时，南北红灯熄灭，绿灯亮，东西红灯亮维持30秒。南北绿灯亮维持20秒，然后闪亮3秒后熄灭。同时南北黄灯亮，维持2秒后熄灭，这时南北红灯亮，东西绿灯亮。周而复始。

　　教学环节：

　　1、项目引入（10分钟）

　　教师活动：项目内容讲解；学生活动：观察思考，学生思考如何实现十字路口交通灯的控制。教学方法和达到目标：任务驱动法，让技能与生活相结合让学生觉得学有所用。

　　2、解决问题1、2（25分钟）

　　教师活动：问题（1）程序流程图，确定控制过程，I/O端口的分配。问题（2）字左移指令使用讲解。（3）总结。学生活动：解决问题1任务步骤记录--1、画出程序流程图；2、I/O端口分配表及控制接线图。解决问题2：学生任务步骤记录；教学方法和达到目标：理实一体化教学；理论部分：学生掌握移位寄存器指令的应用。实践技能：I/O口分配表；电路连接；编写程序。

　　3、方案制定（10分钟）

　　教师活动：观察指导；学生活动：制定十字路口交通灯方案。（组长进行组员间的任务分配）步骤1：I/O分配及硬件连接；步骤2：程序流程图；步骤3：程序设计；步骤4：调试。教学方法和达到目标：理实一体化教学；学生掌握设计的方案和步骤。

　　4、操作实施（30分钟）

　　教师活动：巡视指导；学生活动：根据方案设计的步骤进行动手操作；教学方法和达到目标：采用教学做一体化的教学方法；PLC程序的编程方法和技巧，掌握定时、计数器以及移位指令等的应用。

　　5、综合评价（15分钟）

　　教师活动：根据评分表的项目进行评价打分；学生活动：调试1、十字路口交通灯控制调试；2、答辩。教学方法和达到目标：从调试过程和答辩方面对学生进行综合评价；培养学生具有良好的团队协作精神，能主动与人合作、与人交流的协商。

　　（三）课后反馈

　　老师：及时做好课后分析，对采用的教学方法和教学效果进行分析，并对学生的总体完成情况进行分析总结。

　　学生：及时分析自己在完成项目过程中出现的问题和解决的方法，分析整套系统的工作过程。

　　学生思考：尝试用其他不同的方法编译新程序，实现新的控制过程。

　　同时可以通过精品课程网站与学生进行远程交流沟通，及时解决学生出现的疑问。

　　五、教学特色

　　突破以往理论与实践相脱节的现象，通过设定教学任务和教学目标，让师生双方边教、边学、边做，全程构建素质和技能培养框架，丰富课堂教学和实践教学环节，提高教学质量。在整个教学环节中，理论和实践交替进行，理中有实，实中有理。突出学生动手能力和专业技能的培养，充分调动和激发学生学习兴趣。

　　实验实训室、教室全部配备多媒体设备，运用现代教学媒体，并与传统教学手段有机组合，共同参与教学全过程，以多种媒体信息作用于学生，形成合理的教学过程结构，达到最优化的教学效果。建立网络课堂，课程部分电子教案、录像、课程标准、题库等资料已经上网，学生可以通过网络资源进行学习，通过在线答疑与教师交流，加强了师生之间的互动，为学生自主学习提供了有利条件。

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