面向開放的PLC任務型在線學習模式構建研究

2015-12-21 05:05:07

成人教育 2015年2期

李華

(浙江廣播電視大學蕭山學院，杭州310000)

【摘要】構建一種任務型在線學習模式，該學習模式以任務為驅動，教師引領學生分組協作學習，通過在線學習平臺加強師生間的互動。文中基于新興的仿真設計軟件Automation StudioTM將該學習模式用于開放教育PLC課程教學實踐，以實現開放教育學習時間和空間上的自由。

【關鍵詞】在線學習;開放教育;引領式;任務型

2010年7月，《國家中長期教育改革和發展規劃綱要(2010—2020)》提出:“構建體系完備的終身教育。學歷教育和非學歷教育協調發展，職業教育和普通教育相互溝通，職前教育和職后教育有效銜接。繼續教育參與率大幅提升，從業人員繼續教育年參與率達到50%以上。現代國民教育體系更加完善，終身教育體系基本形成，促進全體人民學有所教、學有所成、學有所用。”《綱要》提出了構建終身教育體系和學習型社會的戰略目標，明確了構建終身教育體系和學習型社會是21世紀我國科技、經濟、文化和社會高度發展的必然要求。

《綱要》還提出“搭建終身學習‘立交橋’，……健全寬進嚴出的學習制度，辦好開放大學”，《綱要》中提到的要辦好的開放大學是一所以現代信息技術為支撐，在中央廣播電視大學和地方廣播電視大學的基礎上組建，面向全體社會成員，學歷繼續教育和非學歷繼續教育并重的沒有圍墻的現代遠程開放大學，她為學習者提供方便、靈活、個性化的學習條件，旨在推動全民學習、終身學習的學習型社會建設。開放教育是實現繼續教育的主要途徑，是實現終身學習立交橋的主要系列，它一直是廣播電視大學主要的教學形式，通過網絡教學平臺、課堂教授、教務管理平臺為學生提供了一個寬進嚴出的學習模式。

本文針對開放教育中一些實踐性、應用性強的課程如PLC課程的教學模式進行探討，提出了一種基于新興學科仿真設計軟件Automation StudioTM(縮寫AS)的任務型在線學習模式。

一、目前開放教育教學方式中存在的問題

當前開放教育主要采用了“面授+在線學習”的方式進行，面授主要是教師定期集中授課，課程在教師安排下有計劃、循序漸進地進行。面授時間之外，要求學生利用網絡進行在線學習，在電大系統的多媒體支持服務平臺上，我們完全體現了學習資源的開放性，向廣大學生提供了視頻課件、PPT等學習資源進行自學，課后完成形成性考核作業。整個教學過程中主要以教師為主、學生被動接受，在利用多媒體進行自學中要求學生有一定的自學能力，師生互動性較差。張偉遠教授曾提出網絡教學的發展經歷了三代:第一代是以技術為主導的單向傳遞的網絡教學模式，第二代是以教學論為主導的雙向互動的網絡教學模式，第三代是以網絡教學為主導的全方位的網絡教學模式。目前我們主要還是處于第一代，我們的網絡平臺是以技術人員為主導進行設計和開發的，主要有課程內容(包括PPT、視頻課件)、網上討論(主要是BBS)、管理功能(包括課程內容管理和技術管理)，這類平臺主要弊端是沒有做到以學生為中心。

要做到以學生為中心，我們先要分析學生的特點。目前參與開放教育的學生具有以下三個特點:一是學習者越來越年輕化，我們的學生中特別是專科生，有大部分是當初沒有把握好學習機會，失去了進一步進入普通高校深造的機會，自學能力較差，但接受新事物的能力較強。二是學習者主要來自企業生產經營第一線，他們希望通過開放教育學習，能夠獲得職業技能上的提升和知識性的補充，提高勝任工作的能力。三是學習者地域比較分散，隨著城市的擴大和生源的鄉鎮化，開放教育的學生越來越分散，要這些在職人員在下班后從工作地趕到學校參加面授課學習確實存在一定困難。基于這三個特點，我們要開發新的學習模式以適于我們的學生，這個學習模式要適于網上學習，且不需要系統的知識結構和很強的自學能力，更加地貼近職業教育，授學習者所需，使學生利用點滴、零星、碎片式的時間，隨身、隨時、隨地的進行學習，而且盡量使學習輕松、有效。

二、基于AS的任務型在線學習模式構建

1.理論依據

目前在線學習模式主要分引領式在線學習模式和自主式在線學習模式兩種，引領式在線學習模式是在教師的引導和帶領下，學習者在特定的時間內有目標、按計劃地學習指定的在線課程內容，教師、學習者之間交互性學習活動是在線課程的主體，也是學生獲取知識的主要途徑。它更體現了以教師為主導、以學生為主體的教學理念，教師的教學重點主要是引導學習者利用多樣化的在線學習資源，進行在線學習，鼓勵學習者通過討論、協作、積極思考、分析問題，以提高自身的能力。

基于此理念，我們提出一種任務型在線學習模式，在該模式下，教師的主導作用主要是按周期布置學習任務，學生在規定期限內自由安排時間進行在線學習，完成任務。相對于自主式學習的“放羊式”教學模式，本學習模式下學生的學習目標更明確，方向感更強。本文中以PLC課程為例，進行任務型在線學習模式構建。

2.PLC課程特點

PLC是可編程序控制器的簡稱，該課程是一門應用性和實踐性很強的課程，是機電類專業的一門專業核心課程，掌握并應用PLC是機電類專職人員必須具備的基本能力之一。我們的學生主要是來自生產第一線的機電類工作人員，他們具有一定的工作技能，但缺少PLC的理論基礎知識。所以急需結合崗位，夯實理論基礎，為更好地提升工作能力服務，以適應企業的發展，增強就業競爭力。

3.任務型在線學習模式構建

任務型在線學習模式是將傳統的學科體系中的知識內容，穿插入若干項目，圍繞項目展開教學，是學生直接參與項目開發全過程的一種教學方法。該學習模式中教師與學生的關系如圖1所示:

圖1　任務型在線學習模式

(1)教學設計

在該模式中，教師承擔了引領者的角色。首先要做的是進行教學設計，將教學內容植入若干項目任務。為了讓學生能隨時、隨地利用零碎時間進行學習，我們將相關知識點的課件做成只有8—10分鐘左右的微課視頻，這個課件不是單純的PPT，而是教師上課的展示，里面有知識點PPT，有授課聲音和一些相關資料。在這個視頻中，學生能身臨其境，仿佛就是坐在教室上課。所需集中注意力要求不長，符合人的視覺駐留規律和開放教育學生的認知規律。但要求教師在這幾分鐘時間內將知識點內容講解清楚、完整，這些知識點要植入相應的項目，在項目的實現中深入理解對應的知識點，使學生帶著任務去學習知識點，目的性明確，且學完后能馬上進行實踐應用。

(2)信息推送

在教學過程中，教師要根據教學計劃，按階段性周期將項目任務分配給學生，并將微課資源定期推送給學生，學生在規定的期限內完成相關知識點的學習。推送方式可選擇電大在線學習平臺或QQ群郵件的形式，使學生可方便的獲取該微課資源，且該資源可在手機等移動設備上播放，使學生可隨身、隨時學習。

(3)教學管理

教學管理包括下達任務、指導小組完成任務、回饋與答疑。任務分配后，學生分組進行討論，協作完成指定任務。在學生協作完成指定任務過程中，教師與學生通過在線學習平臺的討論區進行互動教學，指導學生完成任務，并對學生提交的任務結果進行點評和總結，使學生運用所學知識點進行分析設計的能力在執行任務的過程中得到提升。

4.基于AS的PLC課程任務型在線學習模式

PLC課程是一門實用性很強的課程，設計完后要仿真驗證程序的適用性，使學生能邊設計邊調試，更好地完成學習任務，在此我們引入一個新興的仿真軟件Automation StudioTM。

Automation StudioTM是一款綜合仿真軟件，由加拿大Famic公司開發，該軟件能進行多領域建模仿真，包含機、電、液、電磁、控制等多學科領域，所以它是專業性仿真軟件，不是課程性仿真軟件。系統可由液壓、氣動、電氣之類的單一技術構成，也可由多種技術綜合構成。另外，軟件可動態仿真回路，觀察組件與電路之間的關系，可動態演示組件剖面，它提供了一個涵蓋多學科領域、仿真過程形象直觀的軟件環境。在軟件中各元件模型用圖標表示，由計算機自動生成回路的仿真描述文件和程序，用戶可實時看到仿真動作。

Automation StudioTM軟件通用性強，已成為流體傳動與控制領域設計人員進行系統設計與仿真優化的一種重要工具。界面簡單、操作簡便、無需專門培訓、易學易用是這個軟件的顯著特點。這些特點使得該軟件可以在電氣控制的輔助教學方面，發揮重要作用。特別是其生動逼真的仿真效果和強大的分析功能，能夠很好地激發學生對PLC控制的學習興趣。

基于這個軟件，在PLC課程的任務型在線學習模式中，我們充分發揮了以學生為主的特點，將學習任務分為八大模塊，如圖2所示:

圖2　基于AS的任務型在線學習模式

(1)任務解讀模塊

對任務要求進行解讀，明確控制要求。

(2)學習相關新知識

結合本次任務的控制要求，學習教師推送的微課資源，該模塊可隨時隨地學習，時間靈活安排。

(3) I/O分配模塊

結合模塊1的任務解讀，對PLC的輸入、輸出端口進行分配。本模塊由小組成員基于在線學習平臺討論完成，在該分階段后教師給出I/O分配參考表。

(4)模型搭建模塊

在Automation StudioTM中搭建模型，主要鍛煉學生對于項目整體結構的設計，對系統的整體運作有個完整的把握。學生將各自的模型搭建完后，教師給出參考模型。

(5)軟件設計階段

針對本任務控制要求，結合I/O分配情況，設計對應的軟件程序，使之能完成任務控制要求。然后運用Automation StudioTM的Ladder for Siemens PLC模塊，將程序錄入。

(6)在AS中仿真調試模塊

在Automation StudioTM中運行程序進行仿真，觀察模型工作情況，并根據仿真情況對程序進行修改。此階段中，可在同一界面上顯示程序和模型，且實時對應顯示每一仿真步的模型運行情況和程序運行情況，利于差錯修正。

(7)檢查評價階段

以上六步由學生以小組為單位在在線學習平臺協作完成，項目完成后，將成果遞交給教師，教師對學生的任務設計情況逐個進行點評。有問題的幫助找到解決的方法，并做出最后的評價。最后，教師將參考程序和模型及學生成果上傳展示。

評價由三部分組成，包括個人自評、小組成員互評和教師評價。

(8)任務延伸模塊

項目結束后，教師在本項目基礎上做出任務延伸，使學生對相關知識點的應用能力得到進一步提升。

通過以上8個步驟，實現由布置任務到目的性學習，再到利用所學知識逐步完成任務的探索，有利于學生把握整個PLC控制系統開發流程，包括硬件的組合關系和軟件的編程，并在Automation StudioTM軟件平臺上對任務的控制結果以一種非常直觀的方式進行仿真。

這8個步驟完全體現了以教師為主導，以學生為主體的在線學習模式，將教師的引領作用穿插于學生的協作學習過程中，使學生的學習節奏得到有效控制，而對于學生，在規定周期內，可自由支配時間完成既定學習任務，體現了“自由與相對自由”的在線學習模式。

三、預期效果

1.教學資源的整合

在任務型在線學習模式中，教師要對現有的資源進行整合和優化，將理論知識的講授課程分解成一段段的微課資源。為了制作微課，教師還要學會微課制作相關技術，如錄音、剪輯等。將教學內容項目化，根據職業活動或真實的工作任務，設計適合于學習的任務。以任務為驅動，以項目為載體，構建課程教學內容，為學生可持續發展奠定良好的基礎。

2.實踐教學的實施

PLC課程是一門實用型課程，加上學生的一線工作經驗基礎上的理論提升的迫切需求，我們基于編程仿真軟件進行項目任務的設計教學，使得學生能在生動逼真的仿真環境下學習PLC，使學習更輕松、有效，且破解了開放教育硬件實驗設施短缺的難題。

3.教學評價的全面性、有效性

本任務型在線學習模式中，學生的主體性得以完全體現，在任務完成后，由教師、學生本人和學生相互之間進行評價，組成最終的任務成績，具體安排如下表:

表1　任務學習綜合評價表

通過教師、學生自己和相互之間的評價，全面地體現了學生在項目任務學習和設計中各方面的表現，使得學生的學習能力和協作討論能力在一次次項目任務中逐步得到提升。

四、結束語

本文構建了一種任務型在線學習模式，并將之應用于實踐性很強的PLC課程，利用新型仿真設計軟件Automation StudioTM實現該課程任務的在線學習。通過微課資源的推送，使學生能隨時、隨地進行學習，在教師規定的周期內自由安排時間，在教師引導下完成既定學習目標，實現了時間和方式上的自由。對于地域上較遠而無法到校上課的同學，通過利用在線學習平臺上任務學習的方式，實現了空間上的自由，以較小空間滿足了較大班級的教學。

希望通過PLC課程的這種任務型在線學習模式的教學實踐探討，總結教學過程中存在的問題和不足，推動開放教育的在線教育模式的發展。

【參考文獻】

［1］秦宇．引領式在線學習模式［J］．教育信息化，2005，(8)．

［2］周潤景，張麗娜，劉夢男．基于Automation Studio的PLC系統設計、仿真及應用［M］．北京:電子工業出版社，2012．

［3］伍秀娟，項榮健．以協作項目為驅動的教學實踐與應用［J］．中國電化教育，2011，(5) :92—96．

［4］楊永娟．引領式與自主式在線學習模式的對比研究［J］．中國科教創新導刊，2007，(8)．

［5］范穎．引領式在線學習模式在遠程教學中的實踐［J］．現代教育技術，2010，(10)．

［6］吳其旺．在開放教育教學實施中的幾點體會［J］．中國遠程教育，2001，(6)．

［7］李華．基于Automation StudioTM的PLC任務型在線學習模式構建研究［J］．科技創新導報，2014，(20)．

(編輯/趙曉東)

【作者簡介】李華(1977—)，女，杭州人，碩士，講師，研究方向為控制工程理論及應用。

【基金項目】浙江省教育科學規劃研究課題“基于Automation Studio的PLC項目式教學研究——以電大開放遠程教育為例”，編號為SCG395