浅谈运用多媒体技术的自动升降机原理教学

摘 要：本文在阐述自动升降机原理课程自身特点的基础上，分析了采用多媒体技术教学的必要性，进而针对多媒体技术在实际理论教学与实践教学两个环节中的应用进行阐述，揭示了多媒体技术在教学效果和学生能力的提升中的积极作用。

关键词：多媒体技术；升降机；PLC

中图分类号：G434

随着计算机技术的飞速发展，多媒体技术的应用遍及国民经济与社会生活的各个角落，针对人类的生产方式、工作方式乃至生活方式带来巨大的变革。这种变革的深刻影响将会改变教学模式、教学内容、教学手段、教学方法，最终导致整个教育思想、教学理论甚至教育体制的根本改革。

1 自动升降机原理课程的特点

自动升降机原理课程是数控专业的核心课程，与其他课程的相关程度较大，而自动升降机作为大型机电一体化产品涉及的复杂技术专业性强，系统自身结构庞大而又分散，在使用过程中，结构封闭，从外部很难了解整个升降机的结构和工作原理。因此，在教学中采用多媒体技术展示自动升降机内部结构的设计过程，以及总体模型和控制系统的实现原理是非常必要的。

自动升降机因反映的内容和方式不同可以将其模型分成两类：一类是静态模型，用以描绘自动升降机结构组成的，将系统结构进行抽象，反映各部分之间的关系；另外一类是动态模型，即动态的模拟过程，采用发光二极管等模拟显示元件描述自动升降机的启动、加速、稳速运行、减速制动、平层停靠等过程。教学过程中通过以上两种模型使学生对升降机的结构组成和工作原理有了较为形象的认知过程。

2 多媒体技术在自动升降机原理教学的应用的必要性

运用多媒体技术的自动升降机原理的教学，是以自动升降机的相关理论知识、系统结构、工作原理和控制方法为授课对象，采用现代多媒体技术，通过系统的、科学方法，遵循教学目标和授课对象的特点，完成课程内容与媒体方式的有机结合，形成优化的教学系统结构。根据实验教学目标设计的、展现特定的实验内容的教学媒体，是按照呈现信息、具体实验操作、得出实验结果的教学思路来完成教学任务的。呈现信息主要是呈现实验内容的教学信息，对学生进行感知。具体实验操作主要是是对实验内容进行实验操作和演示说明，加强学生对实验教学内容理解和在虚拟实验环境下培养学生动手能力。得出实验结果是对所作实验内容归纳与总结，以便让学生对所作的实验内容从感性上升为理性认识。

在自动升降机原理教学过程中，输入波形、自动控制原理实验电路和输出波形之间的关系采用传统的黑板教学方式很难阐述清楚，学生很难理解，久而久之学生失去学习兴趣；在实验环节中，教师通过演示教学，引导学生在自己动手操作时根据输入信号和变化点找出输出信号的对应点以及信号频率、幅值变化的物理意义和影响因素，将先前所学的抽象概念更好地理解，做到理论与时间在具体操作中难以紧密结合，根据课程的自身特点，采用多媒体技术教学可真正做到化腐朽为神奇，比如：在电路的特点、信号的物理性质很多同学都是通过死记硬背的方式学习，机械地记忆，并没有消化吸收，但是，如果进行高度概括将电路图用实物部件取代，电路信号转变为声音或可随输入信号变化的动态波形。一方面以一种简易的方式展现了众多理论知识的，缩短了理解时间；另一方面增强了演示教学的感染力，吸引学生的注意力，调动了学习的积极性，同时，激发学生探索知识的热情和深入的钻研精神。随着计算机技术的发展，教学中采用的多媒体应用软件很多，如：PPT、Director、3DS Max、ToolBook等为实现多媒体演示教学提供了有效途径。

3 多媒体技术在自动升降机原理教学中的应用

多媒体技术在教学中的应用可以分成两部分，一部分是利用多媒体技术展示教学；一部分是利用软件的演示教学。

3.1 利用多媒体技术的展示教学。在教学当中利用PPT展示教学是最为常见的，可以将各种媒体文件如：文字、图片、动画、音频、视频等格式。教学中所用素材可以通过专业软件自行设计，也可以从网上搜索下载，比如从某部影视作品中截取一段来展现课程的中心思想或书本中的所学理论在实际中的运用，然后利用PPT多媒体制作工具将文本的输入、编辑、排版和修饰能力将文字、生效和动画效果编排成一个整体。不仅提供了大量生动、形象、直观的信息，还能够生动地展现事物的动态的发展过程。对学生来学更容易理解和接受。

3.2 实验环节利用多媒体技术的模拟设计。在教师利用多媒体进行详细、逼真的课件讲解之后，帮助学生将理论与实践密切结合在一起，首先利用Visio软件对升降机的结构进行设计，如下图1所示：

画出以上系统结构图之后就可以利用PLC进行设计，设计过程中力求做到以下几点：（1）呼叫信号控制。在高层建筑施工中，若施工楼体层数多，以楼体30层为例，主体高度近百米。如果采用传统方式对上下呼叫按钮独立布线，则信号线就需要60根，而采用二进制数字编码技术，即26=64，则只需要6根信号线，再加上两根电源线就可以满足要求，信号线的减少，大大降低了成本。另外由于楼体每层的高度基本相同，将信号线可制作成标准长度，呼叫按钮可拆卸，随着施工楼体的变化，只需增减或减少标准信号线的段数就可以了，组装、拆卸也比较方便。呼叫信号控制器采用MCS-51单片机组成的控制系统，控制器将为所有呼层信号经过信号处理后通过无线通信的方式将呼层信号传送到吊笼主控制系统。（2）自动选层及平层。由于施工升降机为齿轮、齿条传动，运行位置十分准确，在施工升降机吊笼内传动机构蜗杆轴端部同轴安装一个旋转编码器，随着轴的转动，旋转编码器提供一组与楼层高度成正比的脉冲数，通过对脉冲的计数，可以准确地反映出吊笼的运行位置，系统从而能够进行可靠的平层控制。（3）系统存储器。施工过程中随着工程的进行对应的层高和楼高脉冲计数不同，系统选用现场对方便的EEPROM作为系统的RAM和ROM，因此，可将程序和数据存储在一个存储器中。新工程开始时，设定初始值，随着施工进行楼高也在不断升高，需要将施工最高层数不断修正并存储防止丢失。（4）Watchdog看门狗电路。看门狗电路从硬件的角度保证系统在施工现场环境恶劣，对系统的干扰因素多的情况下能够的正常运行。（5）LED显示。系统设计8位LED显示器，分别显示吊笼的重量（前四位），呼叫楼层（中间两位）和吊笼实际位置（后两位）。学生在分块设计过程中发现问题及时改进，利用专业所学有针对性地应用于实际，激发学生的学习热情，培养了自主学习的积极性，为以后的学习和工作奠定了丰厚的基础。

4 结束语

利用多媒体技术的自动升降机原理教学过程中，能够在课堂中将自动升降机的结构和功能真实地展现出来，呈现效果直观富含信息量大。在设计好的模型中采用PLC控制对真实的升降控制进行了仿真教学，运行在不同的方式下，实现诸多操纵方式的模拟，实现了在脱离现场环境，有针对性地进行软件编程，提高了实际调试的成功率，克服了教学模型功能单一，仅以演示为目的的局限性，因此提升了教学效果，提高了学生的实践能力。

参考文献：

[1]陈志新.电气与PLC控制技术[M].北京：中国林业出版社，2005（09）.

[2]孙文迁，王波.高速物料提升机自动控制系统[J].微计算机信息，2008（04）.

作者简介：赵洪涛（1964.11-），男，吉林辽源人，讲师，学士，研究方向：电气自动化。

作者单位：辽源技师学院，吉林辽源 136200