《SIMATICSPLC原理应用》课教案（2025-2026学年）

《SIMATICSPLC原理应用》课教案（2025—2026学年）一、教学内容分析课程标准解读分析《SIMATICSPLC原理应用》课程作为一门技术性较强的课程，其课程标准解读分析是教学设计的起点与依据。首先，在知识与技能维度，本课程的核心概念包括PLC的基本原理、编程方法、指令系统以及应用技术。关键技能包括PLC编程、系统调试、故障排除等。这些知识点要求学生达到“了解、理解、应用”的认知水平，并通过思维导图构建知识网络，形成对PLC系统全面的认识。其次，在过程与方法维度，课程倡导的学科思想方法包括系统化思维、逻辑推理、实践操作等。这些方法将转化为具体的学生学习活动，如小组讨论、案例分析、实验操作等，以培养学生的创新能力和实践能力。最后，在情感·态度·价值观、核心素养维度，课程旨在培养学生的职业素养、工程伦理和社会责任感。这些素养将自然渗透于教学过程中，如通过项目实践、团队合作等方式，使学生形成正确的价值观和职业态度。学情分析学情分析是教学设计的现实基点，全面洞察学生的认知起点、学习能力与潜在困难，从而实现“以学定教”。首先，通过前置性测试、提问或思维导图诊断，了解学生对PLC基础知识的掌握情况，评估其技能水平与兴趣点。其次，通过课堂观察、作业分析、随堂小测等手段，持续关注学生的参与度、提问质量、思维过程与规范性。在此基础上，对学情进行具体分析，包括：学生群体共性特征：具备一定的计算机操作基础，对自动化技术有一定了解，但缺乏实际操作经验。不同层次学生典型表现与需求：基础扎实的学生能较快掌握基本概念和技能，但需进一步提升实践能力；基础薄弱的学生需加强基础知识的学习，逐步提高技能水平。可能存在的学习困难：对PLC编程逻辑理解困难、系统调试技巧不足、故障排除能力欠缺等。针对以上分析，提出具体教学对策建议，如针对基础知识薄弱的学生，加强基础概念讲解；针对实践能力不足的学生，设计专项训练；针对个别学生，进行个别辅导，确保教学设计以学生为中心，为后续目标设定和策略选择提供精准导向。二、教学目标知识目标在《SIMATICSPLC原理应用》课程中，知识目标旨在帮助学生构建清晰的认知结构，理解PLC的核心原理和应用。学生需要识记PLC的基本概念、术语和事实，如PLC的工作原理、编程语言和指令系统。理解层面要求学生能够解释PLC的工作流程，比较不同PLC指令的功能。应用层面，学生应能够运用所学知识进行简单的PLC编程和系统调试。目标包括：说出PLC的基本组成部分，描述PLC的工作过程，解释PLC编程的基本步骤，运用PLC编程解决实际控制问题。能力目标能力目标关注学生在实践中运用知识的能力，强调学科核心能力。学生应能够独立完成PLC硬件连接和软件编程，具备故障排除能力。目标包括：能够独立并规范地完成PLC硬件连接和调试，能够从多个角度评估证据的可靠性，通过小组合作完成一份关于PLC应用项目的调查研究报告。情感态度与价值观目标情感态度与价值观目标强调在教学中融入德育元素，培养学生的社会责任感和科学精神。目标包括：通过了解科学家的探索历程，体会坚持不懈的科学精神；在实验过程中养成如实记录数据的习惯；能够将课堂所学的环保知识应用于日常生活，并提出改进建议。科学思维目标科学思维目标是培养学生运用科学方法解决问题的能力。目标包括：能够构建PLC控制系统的物理模型，并用以解释实际现象；能够评估某一结论所依据的证据是否充分有效；能够运用设计思维的流程，针对实际问题提出原型解决方案。科学评价目标科学评价目标旨在培养学生的评价能力和元认知能力。目标包括：能够运用学习策略对自己的学习效率进行复盘并提出改进点；能够运用评价量规，对同伴的实验报告给出具体、有依据的反馈意见；能够运用多种方法交叉验证网络信息的可信度。三、教学重点、难点教学重点教学重点在于使学生深入理解SIMATICSPLC的工作原理和编程方法，并能够将其应用于实际项目中。重点包括：理解PLC的基本架构和功能模块，掌握PLC编程语言和指令集，以及如何进行PLC程序设计。这些内容是学生后续学习自动化控制技术的基础，也是考试中的高频考点。例如，重点：掌握SIMATICSPLC的基本编程技巧，包括梯形图和指令列表的编写，并能够设计简单的控制程序。教学难点教学难点主要在于PLC编程的逻辑思维和实际应用中的问题解决能力。难点包括：理解PLC编程中的逻辑关系和时序控制，以及如何处理复杂的控制逻辑。难点成因通常是由于学生缺乏实际操作经验和对抽象概念的理解困难。例如，难点：理解并应用PLC编程中的时序控制，难点成因：需要克服对抽象编程逻辑的理解障碍和实际操作经验的不足。四、教学准备清单多媒体课件：包含课程内容演示、编程示例和案例分析。教具：PLC模型、编程板、图表和流程图。实验器材：PLC编程软件、模拟环境、连接线。音频视频资料：相关操作演示和专家讲座。任务单：编程练习和项目任务。评价表：学生学习成果评估工具。学生预习：教材相关章节和在线资源。学习用具：画笔、计算器、笔记本。教学环境：小组座位排列、黑板板书设计框架。五、教学过程第一、导入环节同学们，大家好！今天我们要一起探索一个神奇的世界——自动化控制。你们可能已经在生活中见过各种各样的自动门、自动电梯，甚至家里的智能扫地机器人，它们都是自动化技术的应用。那么，今天我们就来揭开自动化控制的神秘面纱，看看它是如何让我们的生活变得更加便捷和高效。首先，让我们来看一个小视频。请大家注意观察，视频中展示的是一种自动化的生产线，它能够自动完成产品的组装和检测。你们有没有想过，这一切是如何实现的呢？是不是很神奇？观看完视频后，我想问大家一个问题：你们认为自动化控制技术对我们日常生活有哪些影响？请大家思考一下，然后和旁边的同学讨论一下。经过讨论，我相信大家已经对自动化控制有了初步的认识。接下来，我们进入今天的主题——《SIMATICSPLC原理应用》。为了让大家更好地理解PLC（可编程逻辑控制器）的工作原理，我们先来做一个有趣的实验。请大家拿出课前准备好的PLC模型和编程板，按照以下步骤进行操作：1.连接PLC模型和编程板，确保所有连接正确无误。2.编写一段简单的PLC程序，模拟一个简单的控制过程。3.上电运行程序，观察PLC模型是否按照预期进行工作。在这个实验过程中，我们需要注意以下几点：PLC程序的设计要符合实际控制需求。注意编程过程中的逻辑关系和时序控制。观察PLC模型在实际运行中的表现，分析可能存在的问题。通过这个实验，我们不仅能够了解PLC的基本操作，还能培养动手能力和解决问题的能力。接下来，我们将深入探讨PLC的原理和应用。首先，我们来了解一下PLC的基本组成和工作原理。PLC主要由输入模块、输出模块、中央处理单元和电源模块组成。当输入模块接收到外部信号时，中央处理单元根据预设的程序进行处理，然后通过输出模块控制外部设备。在讲解PLC原理的过程中，我会结合实际案例进行分析，帮助大家更好地理解。例如，我们可以通过分析一个自动门的工作原理，来理解PLC在自动化控制中的应用。为了让大家更好地掌握PLC编程技巧，我们将在接下来的课程中学习梯形图和指令列表编程。这些编程语言是PLC编程的基础，也是考试中的重要内容。最后，我想强调的是，自动化控制技术是未来发展的趋势，掌握这一技术对于我们的未来发展具有重要意义。希望大家能够珍惜学习机会，努力掌握PLC原理和应用，为将来的职业发展打下坚实基础。现在，让我们开始今天的课程吧！首先，我会给大家讲解PLC的基本原理，然后通过案例分析，帮助大家理解PLC在自动化控制中的应用。最后，我们还将进行编程练习，让大家亲手操作，感受PLC编程的魅力。我相信，通过今天的课程，大家一定能够对自动化控制技术有一个全新的认识。让我们一起努力，开启自动化控制的新篇章！第二、新授环节由于篇幅限制，以下仅提供部分新授环节的教学过程示例，具体内容可根据实际情况进行调整和补充。任务一：PLC基础知识入门教学目标：知识目标：理解PLC的基本概念、组成和工作原理。能力目标：掌握PLC的基本编程技巧。情感态度价值观目标：培养严谨求实的科学态度和团队协作精神。核心素养目标：发展学生的创新思维和解决问题的能力。教师活动：1.展示PLC实物和图片，激发学生的学习兴趣。2.简要介绍PLC的发展历程和在我国的应用现状。3.引导学生思考PLC的基本组成和工作原理。4.通过多媒体课件，详细讲解PLC的结构和功能。5.举例说明PLC在实际生产中的应用。学生活动：1.观察PLC实物和图片，提出问题。2.认真听讲，记录重要知识点。3.思考PLC的基本组成和工作原理。4.积极参与讨论，分享自己的看法。5.完成课后作业，巩固所学知识。即时评价标准：学生能够正确回答PLC的基本概念和组成。学生能够描述PLC的工作原理。学生能够运用所学知识分析实际案例。任务二：PLC编程基础教学目标：知识目标：掌握PLC编程的基本语言和指令。能力目标：能够编写简单的PLC程序。情感态度价值观目标：培养严谨求实的科学态度和耐心细致的学习习惯。核心素养目标：发展学生的逻辑思维和问题解决能力。教师活动：1.展示PLC编程软件，介绍其功能和操作方法。2.讲解PLC编程的基本语言和指令。3.通过实例演示如何编写简单的PLC程序。4.引导学生进行编程练习，纠正错误。5.组织学生进行小组讨论，分享编程经验。学生活动：1.观看教师演示，学习编程技巧。2.认真听讲，记录编程语言和指令。3.尝试编写简单的PLC程序。4.与同学讨论编程问题，共同解决。5.完成课后作业，提高编程能力。即时评价标准：学生能够熟练运用PLC编程语言和指令。学生能够编写简单的PLC程序，实现基本控制功能。学生能够与他人合作，共同解决编程问题。任务三：PLC应用案例分析教学目标：知识目标：理解PLC在实际生产中的应用。能力目标：能够分析实际案例，解决实际问题。情感态度价值观目标：培养严谨求实的科学态度和勇于创新的精神。核心素养目标：发展学生的分析问题和解决问题的能力。教师活动：1.展示实际生产中的PLC应用案例。2.引导学生分析案例，找出问题所在。3.讲解解决问题的方法和步骤。4.组织学生进行小组讨论，分享解决方案。5.评价学生的分析问题和解决问题的能力。学生活动：1.观察案例，提出问题。2.认真听讲，记录关键信息。3.分析案例，找出问题所在。4.与同学讨论解决方案，共同提高。5.完成课后作业，巩固所学知识。即时评价标准：学生能够分析实际案例，找出问题所在。学生能够提出合理的解决方案。学生能够与他人合作，共同解决问题。任务四：PLC编程实践教学目标：知识目标：掌握PLC编程的实践技能。能力目标：能够编写复杂的PLC程序，实现复杂的控制功能。情感态度价值观目标：培养严谨求实的科学态度和勇于挑战的精神。核心素养目标：发展学生的创新思维和解决问题的能力。教师活动：1.提供PLC编程实践项目，明确项目要求和评价标准。2.引导学生进行项目设计，提出问题，解决问题。3.组织学生进行小组讨论，分享项目进展和经验。4.指导学生进行项目实施，纠正错误。5.评价学生的项目成果，给予反馈。学生活动：1.认真阅读项目要求，明确项目目标。2.与同学讨论项目设计，提出问题，解决问题。3.编写PLC程序，实现项目功能。4.与同学分享项目进展和经验。5.完成项目，提交项目成果。即时评价标准：学生能够编写复杂的PLC程序，实现复杂的控制功能。学生能够独立完成项目，解决实际问题。学生能够与他人合作，共同完成项目。任务五：PLC编程竞赛教学目标：知识目标：巩固PLC编程知识，提高编程技能。能力目标：培养快速编程和解决问题的能力。情感态度价值观目标：激发学生的学习兴趣，培养团队协作精神。核心素养目标：发展学生的创新思维和竞争意识。教师活动：1.发布PLC编程竞赛通知，明确竞赛规则和奖励措施。2.组织学生进行竞赛准备，提供必要的指导和帮助。3.主持竞赛过程，确保竞赛公平公正。4.评价竞赛成绩，给予奖励和反馈。学生活动：1.参加竞赛，展示自己的编程能力。2.与同学合作，共同解决问题。3.积极参与竞赛，争取优异成绩。4.从竞赛中学习，提高自己的编程技能。即时评价标准：学生能够熟练运用PLC编程知识，完成竞赛任务。学生能够与他人合作，共同解决问题。学生能够在竞赛中展示自己的编程能力和创新能力。在新授环节的2530分钟内，教师需要精确把握每个教学任务的用时，通过清晰的引导性语言和活动设计，如提出35个关键性问题、组织23次小组讨论、进行12次示范演示等，引导学生通过观察、思考、讨论、练习、展示等学习活动，确保教学活动的设计直指教学目标的达成，充分体现学生的主体地位和教师的引导作用。第三、巩固训练基础巩固层练习一：请根据以下PLC梯形图，编写相应的指令列表程序。练习二：分析以下PLC程序，说明其控制逻辑。练习三：将以下指令列表程序转换为梯形图。综合应用层练习四：设计一个简单的PLC程序，实现以下功能：控制一个电机的启停。根据输入信号，实现电机的正反转控制。练习五：分析以下生产线的PLC控制程序，说明其控制流程和功能。拓展挑战层练习六：设计一个复杂的PLC程序，实现以下功能：控制一个自动化装配线，完成多个步骤的装配工作。根据生产线的实时状态，调整生产节拍。练习七：探讨PLC在工业自动化中的应用前景，并提出自己的创新想法。即时反馈机制学生互评：学生之间互相检查作业，指出错误并提供修改建议。教师点评：教师对学生的作业进行点评，指出优点和不足。展示优秀/典型错误样例：展示优秀作业和典型错误，让学生学习借鉴和反思。技术手段：利用实物投影、移动学习终端等技术手段，提高反馈的效率和覆盖面。第四、课堂小结知识体系建构引导学生通过思维导图或概念图梳理知识逻辑与概念联系。回扣导入环节的核心问题，形成首尾呼应的教学闭环。方法提炼与元认知培养总结本节课学习的科学思维方法，如建模、归纳、证伪。通过反思性问题，如“这节课你最欣赏谁的思路”，培养学生的元认知能力。悬念设置与作业布置巧妙联结下节课内容，提出开放性探究问题。作业分为巩固基础的“必做”和满足个性化发展的“选做”两部分。作业指令清晰，与学习目标一致，并提供完成路径指导。小结展示与反思陈述学生展示结构化的知识网络图，清晰表达核心思想与学习方法。通过学生的小结展示和反思陈述，评估其对课程内容整体把握的深度与系统性。六、作业设计基础性作业完成以下PLC编程练习，确保代码的正确性和规范性：1.编写一个简单的PLC程序，控制一个电机的启停。2.修改上述程序，增加一个按钮，实现电机的正反转控制。分析以下PLC程序，并解释其控制逻辑：```//PLC程序示例//输入：启动按钮I0.0，停止按钮I0.1，正转按钮I0.2，反转按钮I0.3//输出：电机启动M0.0，电机停止M0.1，电机正转Q0.0，电机反转Q0.1LI0.0//启动按钮按下NI0.1//停止按钮未按下ANDNI0.2//正转按钮未按下ANDNI0.3//反转按钮未按下=>Q0.0//电机启动LI0.1//停止按钮按下=>Q0.1//电机停止LI0.2//正转按钮按下=>Q0.0//电机正转LI0.3//反转按钮按下=>Q0.1//电机反转```拓展性作业设计一个家庭自动化控制系统，包括以下功能：1.通过PLC控制家中的灯光和空调。2.实现远程控制，通过手机APP操作家庭设备。3.编写一份系统设计报告，包括系统架构、功能模块和实现方法。分析并总结PLC在智能家居系统中的应用，撰写一篇短文，探讨其优势和前景。探究性/创造性作业设计一个基于PLC的自动化生产线控制方案，包括以下步骤：1.分析生产线的工作流程和需求。2.设计PLC控制程序，实现生产线自动化控制。3.制作生产线模型，进行实地测试和优化。4.撰写一份项目报告，包括设计思路、实施过程和测试结果。探索PLC在其他领域的应用可能性，如农业自动化、医疗设备控制等，撰写一篇短文，提出自己的创新想法和设计方案。七、本节知识清单及拓展1.PLC基本概念：PLC（可编程逻辑控制器）的定义、发展历程和应用领域，理解其在自动化控制中的核心作用。2.PLC组成结构：输入模块、输出模块、中央处理单元和电源模块的功能和相互关系，掌握各部分在PLC中的作用。3.PLC编程语言：梯形图和指令列表编程的基本语法和指令集，能够根据控制需求编写程序。4.PLC编程原则：编程逻辑、时序控制、程序调试和故障排除的基本原则，确保程序的正确性和可靠性。5.PLC程序设计：设计PLC程序的基本步骤和方法，包括需求分析、程序编写、测试和优化。6.PLC应用案例：分析实际生产中的PLC应用案例，理解PLC在不同行业中的应用和优势。7.PLC与工业自动化：PLC在工业自动化中的作用和地位，以及工业自动化的发展趋势。8.PLC与计算机通信：PLC与上位机、现场总线等通信方式，实现数据交换和控制指令的传输。9.PLC安全与维护：PLC系统的安全操作和维护保养知识，确保系统的稳定运行。10.PLC编程软件：熟悉常用的PLC编程软件，掌握软件的基本操作和功能。11.PLC故障诊断：学习PLC系统的常见故障和诊断方法，提高故障排除能力。12.PLC编程技巧：提高编程效率和质量的方法，如模块化设计、代码重用等。拓展内容：13.PLC在智能家居中的应用：探讨PLC在智能家居系统中的角色，如灯光控制、家电管理等。14.PLC在机器人控制中的应用：分析PLC在机器人控制系统中的功能，如路径规划、运动控制等。15.PLC在工业互联网中的应用：探讨PLC在工业互联网中的角色，如数据采集、设备监控等。16.PLC编程语言比较：比较梯形图和指令列表编程的优缺点，以及适用场景。17.PLC与PLC的通信：学习不同PLC之间的通信协议和实现方法。18.PLC与现场总线的通信：了解现场总线的基本原理和通信协议，如Profibus、CAN等。19.PLC编程工具的使用：学习使用PLC编程工具，如Keil、Eclipse等。20.PLC编程实践项目：设计并实现一个实际的PLC编程项目，如自动化生产线控制等。八、教学反思在教学《SIMATICSPLC原理应用》课程后，我进行了深入的课后反思，以下是我的几点思考：首先，我对教学目标达成度进行了评估。通过观察学生的课堂参与度和作业完成情况，我发现学