——以“電機正反轉(zhuǎn)與順序控制”教學(xué)單元為例一、課程定位與學(xué)情畫像《PLC應(yīng)用技術(shù)》是高職電氣自動化專業(yè)的核心技能課，面向工業(yè)自動化設(shè)備運維、電氣控制系統(tǒng)設(shè)計等崗位，需培養(yǎng)學(xué)生“能編程、會調(diào)試、善排故”的工程實踐能力。學(xué)情分析：授課對象為高職二年級學(xué)生，已掌握電工基礎(chǔ)、電氣控制線路等前置知識，但對“軟邏輯”（PLC程序）的抽象性理解不足；學(xué)習(xí)風(fēng)格偏向“做中學(xué)”，但在復(fù)雜邏輯設(shè)計時易出現(xiàn)“機械模仿”而非“原理遷移”的問題。需通過“具象化案例+階梯式任務(wù)”降低學(xué)習(xí)門檻，激發(fā)探究欲。二、教學(xué)目標(biāo)體系（三維度設(shè)計）（一）知識目標(biāo)1.掌握PLC（以西門子S____為例）的基本邏輯指令（LD、LDI、OUT、ANB、ORB等）與軟元件功能（輸入/輸出繼電器、輔助繼電器）；2.理解“繼電器控制”與“PLC控制”的邏輯差異，能分析典型控制電路的程序映射關(guān)系。（二）能力目標(biāo)1.能獨立完成“電機正反轉(zhuǎn)”“交通燈模擬”等簡單控制系統(tǒng)的PLC程序設(shè)計、仿真與硬件調(diào)試；2.具備“需求分析→程序架構(gòu)→故障排查”的工程思維，能運用“分段測試法”定位程序邏輯錯誤。（三）素養(yǎng)目標(biāo)1.培養(yǎng)團隊協(xié)作能力（分組項目中明確分工、互補互助）；2.樹立“規(guī)范編程、安全操作”的職業(yè)意識（如硬件接線前斷電驗電、程序注釋清晰化）。三、教學(xué)重難點突破策略（一）教學(xué)重點PLC程序設(shè)計的“邏輯轉(zhuǎn)化”能力——將電氣控制線路的“硬件邏輯”轉(zhuǎn)化為PLC的“軟件邏輯”。突破方法：采用“繼電器→PLC”對比教學(xué)法，以“電機正反轉(zhuǎn)控制”為載體：先展示傳統(tǒng)繼電器互鎖電路（實物/動畫），分析“硬件觸點互鎖”的原理；再演示PLC軟邏輯的“軟件互鎖”（用輔助繼電器M實現(xiàn)），通過仿真軟件（TIAPortal）實時觀測軟元件狀態(tài)變化，讓抽象邏輯“可視化”。（二）教學(xué)難點復(fù)雜順序控制的程序調(diào)試與故障排查（如多設(shè)備聯(lián)動的時序邏輯錯誤）。突破方法：設(shè)計“三層電梯模擬”階梯任務(wù)：任務(wù)1（基礎(chǔ)層）：單樓層啟停控制（熟悉指令操作）；任務(wù)2（進階層）：多樓層互鎖控制（解決信號沖突）；任務(wù)3（挑戰(zhàn)層）：電梯門機與轎廂的聯(lián)動（綜合時序邏輯）。通過“任務(wù)分層+教師巡導(dǎo)+peerreview（同伴互評）”，引導(dǎo)學(xué)生從“試錯”到“析錯”再到“避錯”。四、教學(xué)方法與資源整合（一）教學(xué)方法1.項目驅(qū)動法：以“電梯控制系統(tǒng)”為貫穿項目，分解為“電機控制→單燈閃爍→交通燈→電梯模擬”遞進子任務(wù)，實現(xiàn)“學(xué)用同步”；2.理實一體化：理論講解（教室）與實操訓(xùn)練（實訓(xùn)室）無縫銜接，如講解“定時器指令”后，立即在實訓(xùn)臺完成“風(fēng)扇延時啟?！钡木幊陶{(diào)試；3.數(shù)字賦能法：引入虛擬仿真平臺（如PLCsimAdvanced），讓學(xué)生在無硬件設(shè)備時也能進行程序仿真，降低實操成本。（二）教學(xué)資源硬件：西門子S____實訓(xùn)臺、電機控制套件、萬用表；軟件：TIAPortalV17、PLC仿真軟件、教學(xué)微課視頻（含“指令速查”“故障案例庫”）；文本：自編活頁教材《PLC項目化教程》（含行業(yè)案例，如智能制造產(chǎn)線控制）。五、教學(xué)過程設(shè)計（45分鐘課堂+90分鐘實訓(xùn)，共2.5課時）（一）情境導(dǎo)入（5分鐘）播放汽車焊裝線PLC控制系統(tǒng)運行視頻，聚焦“機械臂精準(zhǔn)抓取”的控制邏輯，提問：“如何讓PLC‘聽懂’人類指令，精準(zhǔn)控制設(shè)備動作？”結(jié)合學(xué)生已有“繼電器控制”知識，引出本節(jié)課核心問題——“軟邏輯”如何替代“硬接線”實現(xiàn)更靈活的控制？（二）新知探究（15分鐘：理論+仿真）1.邏輯指令精講：以“電機正反轉(zhuǎn)”為例，拆解控制需求（正轉(zhuǎn)/反轉(zhuǎn)/停止、互鎖保護），講解LD（取指令）、LDI（取反）、OUT（輸出）、ANB（塊與）的功能與編程規(guī)范（如“左母線→指令→線圈→右母線”的梯形圖結(jié)構(gòu)）。2.仿真驗證：學(xué)生在TIAPortal中搭建虛擬PLC，編寫“電機正反轉(zhuǎn)”程序，通過仿真觀測I/Q/M元件的狀態(tài)變化，理解“軟元件替代硬件觸點”的邏輯。（三）實踐深化（90分鐘：實訓(xùn)+項目）項目任務(wù)：分組完成“三層電梯模擬控制系統(tǒng)”設(shè)計，要求：需求分析：明確“轎廂升降、樓層顯示、門機聯(lián)動”的控制邏輯；程序設(shè)計：用梯形圖編寫程序，含“樓層信號互鎖”“運行超時保護”等功能；硬件調(diào)試：在實訓(xùn)臺完成I/O接線（輸入：按鈕/傳感器；輸出：指示燈/繼電器），通電調(diào)試并記錄故障點。教師支持：巡視指導(dǎo)：針對“樓層信號沖突”“定時器參數(shù)設(shè)置錯誤”等典型問題，引導(dǎo)學(xué)生用“分段測試法”（如先測試單個樓層按鈕的響應(yīng)，再整合多樓層邏輯）；案例庫推送：在班級群分享“電梯控制常見故障案例”（如“門機與轎廂不同步”的排查思路），供學(xué)生參考。（四）總結(jié)提升（10分鐘）1.學(xué)生展示：每組派代表演示項目成果，講解“程序架構(gòu)+故障解決思路”；2.互評反思：其他組從“程序規(guī)范性”“調(diào)試效率”“創(chuàng)新點”三方面點評，教師補充“軟元件優(yōu)化技巧”（如用移位寄存器替代重復(fù)邏輯）；3.作業(yè)布置：拓展任務(wù)“自動售貨機PLC控制”（含“投幣識別→貨道選擇→找零控制”），要求提交“需求分析報告+梯形圖程序”。六、教學(xué)評價與反饋（一）多元評價體系評價維度評價方式權(quán)重---------------------------------------------------------過程性評價課堂參與度、團隊協(xié)作、故障排查思路30%成果性評價程序正確率、硬件接線規(guī)范性、報告質(zhì)量50%反思性評價自評知識盲點、改進計劃20%（二）反饋改進通過“課堂觀察+作業(yè)分析+實訓(xùn)日志”，若發(fā)現(xiàn)學(xué)生“對定時器/計數(shù)器的時序理解不足”，則在后續(xù)課程中增加“時間繼電器與PLC定時器的對比實驗”，強化時序邏輯認知。七、教學(xué)反思與優(yōu)化1.分層教學(xué)的必要性：部分基礎(chǔ)薄弱學(xué)生在“三層電梯”任務(wù)中進度滯后，需在下次課增設(shè)“1對1幫扶小組”，由完成度高的學(xué)生帶教；2.虛實結(jié)合的深化：硬件實訓(xùn)臺數(shù)量有限，可引入“虛擬仿真+實物調(diào)試”混合模式，讓學(xué)生先在虛擬環(huán)境中完成程序預(yù)調(diào)試，再到實訓(xùn)室驗證，提升實操效率；3.行業(yè)案例的拓展：后續(xù)可引入“智能制造產(chǎn)線”“AGV小車控制”等企業(yè)真實案例，增強課程的崗位適配性。教案特色：以“崗位需求”為導(dǎo)向，通過“具象化案例+階梯式