微课在PLC原理及应用课程中的应用研究

微课在PLC原理及应用课程中的应用研究

吕娜

吕娜（黑龙江工商学院）

摘要：微课是一种新型的多媒体教学手段，对于提升学生兴趣，增强学生学习能力具有显著的作用。《可编程控制器（PLC）原理及应用》作为电气自动化、工业控制等相关专业的一门基础课程，具有一定的难度，学生容易出现理论知识理解不到位、学习兴趣低、不能灵活应用等问题。本文对于微课在PLC原理及应用课程中的应用研究进行了深入探讨，并提出了一整套的微课制作体系，并将其应用于实际教学中，发挥了良好的效果。

关键词：可编程控制器；微课教学；应用研究

中图分类号：G688.2文献标识码：A文章编号：ISSN0257-2826（2019）10-189-02

一、引言

微视频即“微课”，是教师在教学过程中，对一些知识点或问题制作出简短的视频短片，学生通过观看微视频演示，在互联网上进行在线学习与互动，即能提高学生的学习兴趣，增强自主学习能力，又能作为辅助教学手段，丰富教学方法[1]。本文探讨了微课在《可编程控制器（PLC）原理及应用》课程教学中应用，希望能够给予其他教师以一定的参考。

二、微课的概念、特点与优势

微课又成为微课程，它以简短微型的视频作为主要的教学载体，针对于某个学科的教学难点或重要考点而设计的一种时间较短的视频课程。一般而言，视频是微课的主要教学载体，在较短的时间之内，将某个关键的知识点进行发散式和展开式的教学，使得学生在较短的时间之内，能够集中自己的注意力，用于突破教学重点，理解此重点内容与其他知识点之间的联系。在网络时代和信息时代，微课广泛应用于教学课堂，并且易于分享。微课与传统的课堂教学模式不同，也不是对于传统课堂片段的剪切，而是在短时间之内采用片段式的教学模式，而在内容之中穿插着丰富的知识点，而教学语言又往往形象生动，甚至幽默风趣，很容易得到学生的认同。在微课教学过程中，往往以学生作为教学的中心主体，引导同学们产生学习兴趣，引领他们去探索和发现相关知识点，其背后的奥妙。一般而言，微课的时间往往在5~10分钟之内，短平快是其主要特征。从课程内容设置上可分为知识理解、课前预习、课后复习和拓展练习等多个方面，可以灵活地应用到自主学习、分组合作、信息化教学等多种教学前景之中，根据任务的不同可以进行灵活地演变。

2、微课的特点

微课虽然时间较短，但是内容丰富，感染力强，能够迅速调动学生的积极性突破这些难点，总体而言，微课具有以下几项特征：

1．时间较短，微课的微字其核心本质就是学习时间较为短暂，不会占用大量的教学时间。通常微课视频的时间不会超过10分钟，一般以5~8分钟为宜，但是其内容丰富，是课程的精华所在。通过以视频为载体，将学习内容进行高质量的设计和编排，可以进一步提高学生的学习效率，使得他们在短暂的时间之内迅速掌握核心知识要点，提升学习能力。

2．内容精简。微课由于时间短暂，所以主题十分鲜明，往往在视频的开始就阐明了具体的教学内容。相对于传统教学模式中“眉毛胡子一把抓“的教学方法，微课的内容更加精细化、重点化，将这一段时间内全部精力投入到理解这个核心知识要点上面。因此，在微课教学过程之中，教师要谨慎地选择和编排教学内容，使其重点突出，内容丰富，语言生动有趣，能够更好得提高学生的学习兴趣和学习效率，帮助学生解决学习过程中的疑难问题。

3．方便快捷。微课是信息时代和网络时代所形成的一种新兴产物，它是网络技术和视频技术的综合体现，在这个信息时代，无论是PC端移动端都十分普及。因此学生们可以更加方便地利用手上的电脑和手机来开展微课的学习。微课占用的空间较小，而且易于保存和分享传播，突破了传统课堂教学，时间与空间上的严格限制，大大革新了教学手段。学生不仅在课堂之上可以方便的学习，而且在课堂之外也可以灵活地通过播放设备来进行再次学习和温故知新。特别是当遇到不理解的地方，可以反复地观看视频，理解其核心要义。微课改变了教师与学生之间的交流模式，教师可以通过制作微课来避免花费大量的时间向同学们做1对1的辅导，而学生也可以更好地理解教师所要讲述的内容及教学思路，还可以通过新兴教学工具和技术通讯软件，给予教师及时的反馈。此外，微课的使用也提升了学生对于信息技术的兴趣，拓展了他们的独立思考和课外学习的能力。

三、PLC原理与应用概述

1、可编程控制器的原理

可编程控制器的原理主要是运用数学逻辑运算来进行自动化操作，实现在工业环境下的自动化控制，它通过采用可编程的存储介质来完成用户预先设定的指令或其他逻辑动作。可编程控制器以及与之相关的连接设备，按照简易性、便捷性，形成便于控制了整体工业系统，并且可以进行灵活地扩展，增加新的功能。

2、可编程控制器应用前景

（1）用于开关逻辑。开关逻辑是plc的基本应用，它可以灵活地取代传统的继电器来实现设备控制，例如在机床或马达运行过程中实现自动化控制。它不仅可以实现单机的控制，而且可以通过灵活地编程实现，多个设备的联合控制。

（2）用于机器人控制。伴随着人工智能等新技术的广泛应用和快速发展，机器人的应用领域更加宽广，而可编程控制器在机器人控制上也具有得天独厚的优势。一般而言，一台控制设备可以由多个机器人来进行实时控制，通过可编程控制器来实现机器人的严格次序的机械化动作。这不仅大大提升了生产效率，同时也避免了人力安全事故，减少了人力成本，大大提升了工厂效益。

（3）用于组成多级控制系统。近些年来伴随着计算机和程控技术的迅猛发展，许多著名公司已开始使用可编程控制器来构造自己的多层控制系统，进一步提升生产的自动化。特别是伴随着5G技术的发展和物联网技术的广泛应用，未来plc将会应用到我们生活之中的方方面面。

四、微课在PLC教学中的应用现状

最早在上个世纪八十年代的北大，学校部分教师将课程上的录像所形成碎片式录像，称之为碎片式电视教材。后来，美国人创办了60秒课程、1分钟课程、5分钟课程，当时的美国人认为：小课程（即时间段的课程）可以让学生们的注意力高度集中。自2011年“微课”概念在国内被首次提出来以来，微课作为一种新型的教育信息资源形式，以其“主题突出、短小精悍、交互性好、应用面广”等特点被广泛认可，微课概念在教育领域迅速传播，相关实践和应用也迅速展开，由此带动了各类“微课大赛”在全国各地开展。

目前在国内各专业学科的微课教学资源如雨后春笋般涌现。而微课在PLC原理及应用课程中的应用研究还处于初步阶段，形成的成果较少，且都集中在近两年。2017年高慧等人就微课如何促进可编程控制器实训课堂教学效果提出看法以及具体的可行性实施方案，通过分析得出微课能够实现良好的课堂教学效果这一结论。梁盈等人从可编程控制器教学内容出发，结合课堂教学原则和教学措施深入分析微课设计和落实中的注意事项，在实际案例基础上全面挖掘可编程控制器微课教学的核心，从而在一定程度上提升课堂教学成效。

目前，微课在PLC原理及应用课程中的应用研究还没有形成体系，本文将给出一种微课制作方案，在此基础上，提出整套的微课制作体系，并将其应用于实际教学中，收到良好效果。

五、微课在PLC课程中的设计方法

（1）微课制作方法

微课制作形式多样，本文主要采取实践操作录制，以及PPT的屏幕软件录制相结合的方法。达到理论与实践结合的目的，使学生能更好的理解相关内容。

理论讲解部分，采用录屏软件进行录制，主要使用录屏大师，超级录屏等录屏软件。需要准备的设备有电脑和带有话筒功能的耳麦和屏幕录制软件。能够录制的素材范围包括PPT的讲解演示录屏，PLC实验专用的V4.0STEP7MicroWINSP9编程软件的使用操作录屏。教师可一边演示操作，一边录音。这样录制出来的效果画面和声音同步[4]。

实践演示部分，使用摄像机拍摄对实验箱的操作过程。对于摄像机拍摄主要包括实景拍摄和抠像拍摄两种。在实景拍摄中，准备好教学演示工具，如西门子S7-200系列PLC，以及教学实验箱等。将便携式录像机或手机放在支架上，防止镜头抖动。拍摄视频要达到高清像素要求。抠像拍摄是抠像拍摄还应提前准备好蓝布背景或绿布背景。从各方面综合考虑，本课程采用实景拍摄。

视频录好之后，使用windowsmoviemaker影音剪辑软件进行后期制作，如配以字幕，加上片头和片尾等，这样就是一个较为完整的微课。

（2）微课的设计内容

PLC原理及应用课程存在指令繁多，应用灵活，知识点零碎等特点。要想制作完整体系的微课，需要从应用角度出发，将知识点分类整理，以项目为导向，体现不同类型知识点的应用[5]。因此，本文以西门子S7-200系列PLC为应用对象，根据PLC原理及应用课程的特点，给出知识点分类及对应的项目，具体内容如下表所示。

表1微课制作内容

序号知识点项目

1位逻辑指令抢答器的设计

起保停电路的设计

2数据处理指令流水灯的设计

交通灯的设计

3数学运算指令数码管显示设计

仓库储量监控系统设计

4顺序控制指令锅炉控制系统设计

传送带控制系统设计

5子程序设计模拟信号处理程序

单位换算处理程序

6中断程序设计通信中断程序

定时中断程序

（3）微课设计过程

一个完整的微课应包括片头、PPT讲解、项目要求说明、软件编程、硬件电路设计、结果展示、总结几个部分。由于微课以简短为特点，一般为3-5分钟，要在短时间内完成设计的全过程展示，同时便于观看者理解，这并不容易。所以在设计之初，要尽量提炼各个环节的必要内容，展示要合理简洁，实验结果要明确。具体的设计过程包括教案编制、PPT设计、PPT讲解录制、实验操作录制、后期制作、存储共享。

（4）微课的应用

微课制作后，有两方面应用，一方面在课堂中展示，提高学生积极性，另一方面，可以将微课视频共享到校园网络平台，使学生能随时观看学习。例如在一次课程中，以位逻辑指令的应用讲解为例，课堂组织形式包括导入、知识点讲解、总结。在总结之前，可以引入抢答器设计的微课内容，组织学生观看，让学生了解抢答器的应用过程，增强学生的学习兴趣。课后学生可以自行观看微课视频，按照内容完成抢答器的设计，提高学生独立思考和动手能力。

六、总结

本文重点研究了微课在PLC原理及应用课程中的应用。利用微课短小精炼，便于理解的优势，根据PLC原理及应用课程的特点，以项目为导向，对不同类型指令的应用进行演示讲解，达到理论与实践有机结合的目的，同时提高学生积极性，使学生养成独立思考，课后练习的好习惯。培养学生实践能力，为从事电气工程相关工作奠定基础。

参考文献：

[1]张树艳,刘小文.微课在通信电子线路教学改革中的应用[J].信息通信,2018,2:269-270.

[2]李占友.基于新教学模式的PLC网络化实践平台的研究[J].中国多媒体与网络教学学报,2019,05:3-4.

[3]赵素文.基于微课的数字信号处理课程翻转课堂教学设计[J].信息素养,2018,3:94-102

[4]索珊.基于微课的经济学教学改革的思考[J].教育教学论坛,2018,25:109-110.

[5]刘屹.PLC技术在电气工程及其自动化控制中的应用分析[J].工程建设与设计,2018,22:73-74.

项目来源：黑龙江省教育厅高等教育教学改革一般研究项目

项目题目：新工科背景下以微课为代表的优质教学资源建设及共享模式研究

项目编号：SJGY20180431