《电气控制与PLC》课程整体教学设计.docx
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《电气控制与PLC》课程整体教学设计
课程教学设计
课程名称
电气控制与
授课对象
高职院校在校学生（高中后、单招）
总学时（参考）
48（“光伏发电技术及应用”专业）
课程性质
专业核心课程
所属二级学院
电子与电气工程学院
设计（人）团队
应用技术课程教学团队
审核人
批准人
《电气控制与》课程教学设计
一、课程目标设计
1、总体目标
本课程以西门子S7-200为基础，以岗位职业能力培养为目标、任务驱动为导向、项目为载体，将课程知识点与能力点融入到各个教学项目中，完成课程总体设计及子项目设计。
通过本课程的学习和训练，能够具有初步的可编程控制器（）工程应用能力和解决现场实际问题的能力。
基于工作过程要求，重点培养学生工控项目构建、编程、调试能力，培养学生的创新能力与组织协调能力，提高电气自动化类学生的专业素质与操作技能。
2、知识目标：
（1）、了解可编程控制器的基本结构，懂得工作方式，熟悉的编程软元件，掌握编程软件的常用功能和使用方法。
（2）、熟悉的基本指令、编程规则与典型程序块，弄清编程的一般过程，通过对事件的分析、比较、归纳认知活动，学会经验编程法。
（3）、熟悉顺序功能图及顺序编程方法，理解数据处理类应用指令、程序控制类应用指令的含义，熟悉功能指令的应用方法。
（4）、领悟编程思想，清楚系统开发过程，熟悉在工程中的一般应用方法。
（5）、掌握基于现场总线的相关知识，掌握现场总线的编程调试、故障排除、设备维护等知识。
3、技能目标：
（1）、能够用7编程软件进行梯形图、指令表的编辑、程序的读写、运行监视和调试工作。
（2）、能够根据输入电路和输出电路，完成输入、输出端口与设备间的连接。
（3）、能够使用内部软元件、基本指令、步进指令及功能指令编写电动机正反转控制、工作台自动往返、昼夜报时器控制、抢答器控制、等开关量控制程序。
（4）、能够应用知识和技能构建控制系统，解决一定的实际工程问题。
4、素质目标：
（1）、培养5S日常管理素养，能独立进行实验实训室日常管理；
（2）、培养学生团队协作与沟通交流能力，在工作过程中进行相互配合与协作；
（3）、培养学生自主学习的能力，增强独立发现问题和解决问题的能力。
（4）、培养真诚做人、塌实做事的美好人格；
（5）、培养独立自主的对新事物的探索精神，具备一定的创新能力；
（6）、培养学生自主学习的能力，增强独立发现问题和解决问题的能力。
（7）、培养严格劳动纪律和安全规范；
（8）、培养信息收集与文档整理能力；
（9）、培养项目方案设计与管理能力；
二、课程定位
“电气控制与”是工业电气自动化专业众多专业课程、专业基础课程相关知识的综合、集成与利用，能够较好的达到专业知识系统化学习与实践的目的，能够比较充分的体现“工学结合”职业教育理念，是一门综合性、实践性、专业性并重的专业课程。
该课程涉及的其它专业技术还有：
触摸屏技术、变频器技术、组态软件技术等。
1、授课对象：
电气自动化专业二/三年级学生
2、课程性质：
专业核心课程
3、先修课程：
本课程的先修课程有电器控制、电机拖动、计算机应用、C语言、传感器与执行器等
4、生产线应用技术、灌装生产线的安装与调试、粉体包装设备的安装与调试等。
三、课程内容设计
本课程采用基于行为引导和任务驱动的项目教学，理论和实践一体化授课，课程内容由基础实训10个项目、综合实训6个项目共16个项目组成，如下表：
序号
内容
项目模块名称
学时
1
基础实训项目
项目1：
电机正反转电气控制（项目简介）
6
项目2：
基本控制相关知识
2
项目3：
电机正反转控制（项目简介）
6
项目4：
工作台往返控制系统
2
项目5：
基础知识、基本结构
2
项目6：
200常用指令
4
项目7：
200编程软件使用
2
2
综合实训项目
项目8：
异步电动机正反转控制系统
2
项目9：
工作台自动往返控制系统
2
项目10：
三相异步电动机△降压启动控制系统
2
项目11：
自动门控制系统
2
项目12：
昼夜报时器控制系统
4
项目13：
抢答器控制系统
4
项目14：
交通灯控制系统
4
项目15：
循环彩灯控制系统
4
总学时
48
四、能力训练项目设计
是自动化控制系统的核心，课程的地位极为重要，本课程是一个实践性、专业性很强的课程，对实验实训条件有着较高的要求，对教师同样有较高的要求。
以岗位能力需求出发，引入以行为引导项目教学方法，着重培养从事应用项目的能力，培养项目实施过程中的团队沟通和协作能力。
具体能力训练项目和任务如下表所示：
序
号
能力训练
项目名称
能力训练
任务名称
能力（技能）训练目标
相关支撑知识
训练方式手段
及步骤
达到结果
（可展示）
1
项目1：
电机正反转电气控制（项目简介）
任务1-1掌握电机正反转控制原理和组成
在介绍中掌握电机正反转控制原理和组成
电机拖动基础知识
1、教师通过多媒体、板书等方式进行讲解、互动
2、绘制控制系统硬件框图
学生了解本课程总体思路和框架
任务1-2掌握电机正反转中使用的主要电气元件。
掌握接触器、热继电器、熔断器等原件基本特性
1、应用知识
2、电器控制知识3、电机拖动知识
教师以真实项目为案例，通过多媒体、板书等方式进行讲解、互动
学生通过真实项目，激发学习兴趣
任务1-3了解其他的常用电气元件的功能和特性，并介绍应用场合
了解电气控制的相关器件知识
计算机及其它相关知识
教师通过多媒体、板书等方式进行讲解、互动
学生了解著名公司及其技术和产品
2
项目2：
基本控制相关知识
任务2-1掌握电气控制中的基本控制相关知识
掌握控制代替原有电气控制
计算机及其它相关知识
教师先行演示，在学生上机操作
学生通过项目开发过程，进一步激发学习兴趣
3
项目3：
电机正反转控制（项目简介）
任务3-1掌握掌握电机正反转控制原理
掌握电机正反转的工作原理。
电机拖动相关知识
教师通过多媒体、板书等方式进行讲解、互动
学生掌握了软件编程调试方法
任务3-2掌握电气控制的相关知识
掌握电气控制的相关知识
电气控制
学生分组进行配置调试
配置地址后通信成功
任务3-3掌握电气控制的相关知识
掌握基本控制的相关知识
电气控制
学生分组进行配置调试
配置地址后通信成功
4
项目4：
工作台往返控制系统
任务4-1掌握工作台往返控制系统
掌握电机正反转的应用
电气控制知识
学生分组进行配置调试
配置地址后通信成功
5
项目5：
基础知识、基本结构
任务5-1的基础知识和概念
的基本组成和安装接线
接线
1、老师进行操作演示并讲解；
2、学生分组进行练习；
3、老师现场指导，答疑
学生掌握指令功能，为后续知识学习打下基础
6
项目6：
200常用指令
任务6-1掌握的基本指令
基本指令的掌握
指令
1、老师进行操作演示并讲解；
2、学生分组进行练习；
3、老师现场指导答疑
学生掌握移位指令功能，为项目应用打下基础
任务6-2掌握编程的基本语法
掌握程序编写的基本语法
程序编制和调试方法
1、老师进行操作演示并讲解；
2、学生分组进行练习；
3、老师现场指导答疑
软硬件联机调试
7
项目7：
200编程软件使用
任务7-1的编程软件介绍。
编程软件介绍
软件使用
1、教师通过多媒体、板书等方式进行讲解、互动；
2、实物演示
学生掌握计数指令和算术指令，为项目应用打下基础
8
项目8：
异步电动机正反转控制系统
任务8-1掌握异步电动机正反转控制系统程序的编制方法
掌握一般程序的编写方法
互锁自锁功能的使用
1、老师进行操作演示并讲解；
2、学生分组进行练习；
3、老师现场指导答疑
学生掌握顺序控制的编制方法，为后续的综合项目应用打下基础
9
项目9：
工作台自动往返控制系统
任务9-1掌握工作台自动往返控制系统程序的编制方法
掌握一般程序的编写方法
互锁自锁功能的使用
1、老师进行操作演示并讲解；
2、学生分组进行练习；
3、老师现场指导答疑
学生掌握顺序控制的编制方法，为后续的综合项目应用打下基础
8
项目10：
三相异步电动机△降压启动控制系统
任务10-1掌握三相异步电动机△降压启动控制系统程序的编制方法
掌握一般程序的编写方法
互锁自锁功能的使用
1、老师进行操作演示并讲解；
2、学生分组进行练习；
3、老师现场指导答疑
学生掌握顺序控制的编制方法，为后续的综合项目应用打下基础
11
项目11：
自动门控制系统
任务11-1掌握自动门控制系统程序的编写
掌握一般程序的编写方法
定时器的使用
1、学生分组进行练习
2、老师现场指导操作
软硬件联机调试，可实现预期动作
12
项目12：
昼夜报时器控制系统
任务12-1掌握中定时器指令的工作原理和使用方法
掌握定时器指令的使用
定时器的使用
1、学生分组进行练习
2、老师现场指导操作
软硬件联机调试，可实现预期动作
任务12-2掌握昼夜报时器控制系统的程序设计
掌握一般程序的编写方法
定时器实际应用
1、学生分组进行练习
2、老师现场指导操作
软硬件联机调试，可实现预期动作
13
项目13：
抢答器控制系统
任务13-1掌握编程中的常用编程手段
掌握互锁、自锁、联动功能在设计中的使用
互锁指令的使用
1、学生分组进行练习
2、老师现场指导操作
1、两站联网的通信配置
2、软硬件联机调试，可实
任务13-2掌握抢答器控制系统的编程
掌握一般程序的编写方法
互锁指令的使用
1、学生分组进行练习
2、老师现场指导操作
1、两站联网的通信配置
2、软硬件联机调试，可实
14
项目14：
交通灯控制系统
任务14-1掌握定时器、互锁指令的结合使用
掌握指令间的结合使用
定时器指令使用
1、学生分组进行练习
2、老师现场指导操作
软硬件联机调试，可实现预期动作
任务14-2交通灯控制系统
掌握交通灯程序的编写方法
互锁、定时指令的使用
1、学生分组进行练习
2、老师现场指导操作
1、两站联网的通信配置
2、软硬件联机调试，可实
15
项目15：
循环彩灯控制系统
任务15-1掌握比较器指令的功能和使用方法
掌握计数器、比较器的使用方法
计数器、比较器指令的使用
1、学生分组进行练习
2、老师现场指导操作
软硬件联机调试，可实现预期动作
任务15-2循环彩灯控制系统
掌握一般程序的编写方法
互锁指令的使用
1、学生分组进行练习
2、老师现场指导操作
1、两站联网的通信配置
2、软硬件联机调试，可实
五、进程表设计
序号
学时
单元标题
能力目标
能力训练项目编号
知识目标
其他内容
1
2
任务1-1掌握电机正反转控制原理和组成
在介绍中掌握电机正反转控制原理和组成
项
目
1
计算机基础知识
1、实训室5S操作规范
2、职业行为
3、实验室资源使用
2
任务1-2掌握电机正反转中使用的主要电气元件。
掌握接触器、热继电器、熔断器等原件基本特性
1、应用知识
2、电器控制知识3、电机拖动知识
2
任务1-3了解其他的常用电气元件的功能和特性，并介绍应用场合
了解电气控制的相关器件知识
计算机及其它相关知识
2
2
任务2-1掌握电气控制中的基本控制相关知识
掌握控制代替原有电气控制
项
目
2
及其它相关知识
奥托公司专家现场讲解
3
2
任务3-1掌握掌握电机正反转控制原理
掌握电机正反转的工作原理。
项
目
3
计算机相关知识
多媒体演示
2
任务3-2掌握电气控制的相关知识
掌握电气控制的相关知识
电气控制
学生操作指导、点评
2
任务3-3掌握电气控制的相关知识
掌握基本控制的相关知识
电气控制
要求学生作好课前预习及资料准备
4
2
任务4-1掌握工作台往返控制系统
掌握电机正反转的应用
项目
4
1、电机正反转应用
2、电气接线知识及能力
学生操作指导、点评
5
2
任务5-1的基础知识和概念
的基本组成和安装接线
项目5
基本知识
要求学生作好课前准备
6
2
任务6-1掌握的基本指令
基本指令的掌握
项目6
基本指令和“与”“或”“非”
要求学生作好课前准备
2
任务6-2掌握编程的基本语法
掌握程序编写的基本语法
基本语法指令介绍
老师讲授、操作演示与学生动手练习合为一体
7
2
任务7-1的编程软件介绍。
编程软件介绍
项
目
7
编程软件基本介绍
老师讲授、操作演示与学生动手练习合为一体
8
2
任务8-1掌握异步电动机正反转控制系统程序的编制方法
掌握一般程序的编写方法
项
目
8
程序编制和调试方法
9
2
任务9-1掌握工作台自动往返控制系统程序的编制方法
掌握一般程序的编写方法
项目、9
1、7指令系统
2、软件调试方法
老师讲授、操作演示与学生动手练习合为一体
10
2
任务10-1掌握三相异步电动机△降压启动控制系统程序的编制方法
掌握一般程序的编写方法
项目10
自锁功能和互锁功能
要求学生作好课前资料准备；课后完成项目报告
11
2
任务11-1掌握自动门控制系统程序的编写
掌握一般程序的编写方法
项目11
定时器指令的使用
12
2
任务12-1掌握中定时器指令的工作原理和使用方法
掌握定时器指令的使用
项目12
定时器指令的应用
任务12-2掌握昼夜报时器控制系统的程序设计
掌握一般程序的编写方法
项目12
要求学生作好课前资料准备；课后完成项目报告
13
2
任务13-1掌握编程中的常用编程手段
掌握互锁、自锁、联动功能在设计中的使用
项
目
13
自锁电路和互锁电路编程的实现
任务13-2掌握抢答器控制系统的编程
掌握一般程序的编写方法
项
目
13
要求学生作好课前资料准备；课后完成项目报告
14
2
任务14-1掌握定时器、互锁指令的结合使用
掌握指令间的结合使用
项目14
定时器循环控制系统的实现
任务14-2交通灯控制系统
掌握交通灯程序的编写方法
项目14
交通灯系统的实现
要求学生作好课前资料准备；课后完成项目报告
15
2
任务15-1掌握比较器指令的功能和使用方法
掌握计数器、比较器的使用方法
项目15
循环彩灯控制系统的实现
2
任务15-2循环彩灯控制系统
掌握一般程序的编写方法
项目15
循环彩灯控制系统的实现
要求课后完成项目报告
六、第一节课梗概
项目1：
电机正反转电气控制（项目简介）6课时
任务1-1掌握电机正反转控制原理和组成
1、掌握电机正反转电路的原理
2、掌握电机正反转电路的构成
任务1-2掌握电机正反转中使用的主要电气元件。
1．介绍电气控制中主要使用的电气元件
2．电机正反转电气控制回路中主要电气元件
任务1-3了解其他的常用电气元件的功能和特性，并介绍应用场合
1、了解其他电气元件的功能
2、了解电气元件的主要品牌
七、考核方案设计
考核分类
考核项目
分数比例（%）
考核要求
考核形式
态度性评价
平时表现
20
采用扣分制，按20分计。
课堂上出现迟到、早退，仪容不整，不带书本、从事与课堂教学无关事项、打瞌睡、不参与团组活动以及其他学习主动性明显不足现象的，每次扣1分；无故旷课、严重影响课堂秩序的，每次扣2分，直至该项成绩扣完。
如一课程缺课累计达总课时的三分之一及以上者，依照学院《学生学分制学籍管理规定》第十一条，该课程成绩按零分计，直接重修。
平时检查
知识性评价
期末测验
40
知识性考试成绩按课程结束时的考试成绩计入，不设期中考试等测验。
测验
作业
考试
技能性评价
电机正反转编程
40
对每次实践操作完成情况评价，项目1、项目2、项目3、项目4、项目5按10：
20：
20：
30：
20（百分制）计入技能性评价成绩。
实践操作打分
自动门控制系统
抢答器编程控制系统
交通灯控制系统
循环彩灯控制系统
创新性评价
附加分
对于取得与本课程知识、技术相关的证书如专利授权证书、软件等专业产品登记证书等，在院级及以上学科（专业）相关的竞赛获奖、市级以上刊物发表论文，社会技术服务取得明显成效，或者在课程学习中有突出创新的学生，经本人申请，相关课程授课教师审定通过并提供佐证材料,报学生所在二级学院（部）认定后，每项成果可给予一门相关课程不超过10分的附加分奖励并计入学业成绩总分。
合计
100
八、教材、资料
（一）教材
《西门子S7-200编程及应用案例精选》，刘华波主编，机械工业出版社，2007.4
（二）其他教学参考资料
1、参见
2、参见
九、需要说明的其他问题
1、本教学设计与电气自动化专业学生培养目标相符。
2、本课程为教改课程，采用项目教学为主线，与教学计划相符。
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