“電氣控制與PLC”微課設計及應用

劉長青+席巍+張東波

摘 要 微課資源短小精悍，不僅可提升教學效果，更有助于學生課后自主學習。本文針對專升本“電氣控制與PLC”這門專業課程，分析課程內容，歸納獨立知識點，設計微視頻或微動畫等微課資源。制作微課資源所采用的軟件包括Camtasia Studio 8.0和Macromedia Flash 8.0等，同時也借助于攝像頭、手機及麥克風等多媒體硬件，完成微課資源的制作。所制作的微課資源短小簡潔，使用便利，應用這些微課資源，大大提高了學生的學習自主性和學習效率。

關鍵詞 微課 電氣控制 PLC 教學

中圖分類號：G424 文獻標識碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdks.2017.11.058

Abstract Micro learning resources are short and refined. They can not only improve the teaching effect， but also help students to learn autonomously after class. For the "electrical control and PLC" courses， the independent knowledge points are summed up and the micro learning resources are designed. These application software which are used to make the micro learning resources include Camtasia Studio 8， PowerPoint 2013， Macromedia Flash 8， and so on. The multimedia hardware devices are also used， such as the camera， the mobile phone and the microphone. The micro learning resources are simple， short， and flexible to use. After these micro learning resources are applied， the learning autonomy of students has been enhanced and the learning efficiency has been improved greatly.

Keywords micro learning resource， electric control， PLC， teaching

0 引言

近年來，隨著信息技術及網絡技術的飛速發展，各種教育資源及分享平臺日益豐富。在眾多教育資源形式中，微課作為一種相對獨立的、主題集中的微型學習資源，具有“短、小、精、趣”的特點，可在計算機或手持移動終端運行，滿足學習者利用碎片化時間進行學習的需求，從而在國內外教育領域中得到快速發展。[1][2]

“微課”概念在國內于2011年被首次提出以來。[3]由于這種教學方式靈活應用各種教學媒體，且隨時存在于網絡，使學生能夠更形象更便利地自主學習，從而得到國內外教育界的一致重視。目前，微課發展速度非常快，覆蓋面也非常廣，綜合了多個學科的知識。[4]

國外最具影響力的微課資源網站是可汗學院（Khan Academy）及TED-Ed。可汗學院是由美國薩爾曼 可汗（SalmanKhan）于2006年創建的一個非盈利教育組織；TED-Ed是TED（Technology Entertainment Design）大會于2011 年在其官方網站上開辟的專門針對教育者的頻道。這兩個機構所提供的微課資源均發布于YouTube平臺，贏得了全球眾多學習者的青睞。2012年，美國頂尖大學陸續設立網絡學習平臺，在網上提供免費課程，給更多學生提供了系統學習的可能。

在國內，最先發展的是中小學微課資源網站。微課雖興起于中小學，但很快得到了高等院校和教育機構的積極響應。[5]隨著教育部全國高校教師網絡培訓中心主辦的“全國高校微課教學比賽”等賽事活動的強力推動，微課在高等教育領域也迅速得到發展，涉及思政、語言、計算機和各種實踐為主的課程等。[6-9]

目前，大學生幾乎人手一部智能手機。在如今互聯網的迅速發展形勢下，將智能手機“請入”課堂，使之成為學生課堂學習的主要工具，通過互聯網在手機上查找資料、觀看微視頻、做練習、討論等，成為課堂教學改革的一種新趨勢。[10]

對于北京聯合大學機械工程及自動化專業專升本的本科學生來說，“電氣控制與PLC”課程只有32學時，要完成教學大綱的要求，不僅需要課堂教學，還需要學生課后復習和預習。但是，由于復習資源單調等原因，能完成課后復習和預習的學生寥寥無幾。針對該現狀，本文提出對“電氣控制與PLC”課程進行微課資源設計，不僅提升課堂教學效果，更方便學生課后自主復習和知識深化。

1 微課設計

國內關于微課有“微型課程”、“微課程”、“微課”等不同的提法，[11-14]但主旨相同。總體來說，微課的特點就是教學時間短、教學內容較少，但是主題突出、內容獨立具體。因此，要對“電氣控制與PLC”課程進行微課設計，需要根據教學內容及教學大綱要求，對該課程的內容進行分析，按照一定條理分離出相對獨立的知識點，再圍繞這些知識點，完成符合教學大綱要求的微課資源。

1.1 明確課程內容及教學大綱要求

“電氣控制與PLC”課程內容主要包括兩個部分：繼電接觸器控制和可編程控制器（PLC）。其中繼電接觸器控制部分包含常用的低壓電器和傳統繼電接觸器的控制電路。該課程教學大綱要求掌握常用低壓電器的工作原理及使用，熟悉繼電器、接觸器控制線路設計的原則和方法，學會可編程序控制器的結構、工作原理、指令系統和編程方法等基礎知識，掌握可編程序控制器的控制技術。endprint

1.2 微課選題

依據教學大綱，“電氣控制與PLC”課程相對獨立的知識點包括各種低壓電器的工作原理、圖文符號、功能及應用，三相交流異步電動機點動、直接啟停、正反轉等控制的線路搭建及電路原理圖，PLC的概念、應用及品牌，PLC結構組成，PLC輸入/輸出設備，PLC硬件接線，PLC工作原理，S7-200PLC簡介，S7-200PLC數據類型，S7-200PLCS7-200PLC編程軟件使用簡介，S7-200PLC位邏輯指令，S7-200PLC定時器指令，S7-200PLC計數器指令，S7-200PLC功能指令，S7-200PLC程序調用及模塊化編程，PLC隨機邏輯編程方法，順序控制流程圖法，PLC控制系統設計流程及注意事項。另外，針對“電氣控制與PLC”課程實驗及實踐環節，還包括實驗設備簡介和實驗實例演示等。

1.3 微課的制作

完成“電氣控制與PLC”課程的微課選題環節之后，需要針對每一個微課題目進行構思，并選擇相應的微課制作手段以適當的呈現形式進行微課制作。

國外微課內容的呈現形式多樣，如卡通動畫、電子黑板、真人演講等，配有對應的字幕；而國內微課內容的呈現形式主要以結合PPT 等多媒體的教師講授或課堂實錄片段這兩種形式呈現。[15]“電氣控制與PLC”課程中不僅含理論知識，更涉及許多電器元件及實際操作，故采用以PPT、錄屏、視頻、動畫等多種呈現形式。

微課制作的手段主要有三種。第一種是使用攝像設備（如DV、攝像機、手機等）錄制教學過程的教學視頻，這種方式適合通過黑板（也可以是白紙）教學或實物操作演示等教學過程；第二種是使用錄屏軟件（如Camtasia Studio和屏幕錄像專家等）對PPT演示、計算機操作過程或應用計算機軟件進行教學的過程進行錄屏，這種方式適合PPT教學或在電腦上演示教學。第三種是應用專用軟件中視頻轉化的功能生成視頻，如Macromedia Flash等。當然，還可以同時使用以上多種手段進行微課制作。

本文對于“電氣控制與PLC”課程中的理論部分，應用Powerpoint 2010軟件制作PPT；針對低壓電器工作原理和繼電接觸器控制線路設計使用Macromedia Flash、Focusky和電路仿真軟件制作動畫，并生成微課視頻；針對S7-200PLC編程軟件的使用、S7-200PLC指令及應用、PLC編程實例演示等使用Camtasia Studio錄屏軟件、STEP7 MicroWin編程軟件及S7-200PLC仿真軟件進行微課制作。對于實驗設備簡介和實驗實例演示則以攝像設備錄制為主，計算機錄屏為輔，設計相應微課。

2 微課資源的應用

我國微課的發展劃分為三個主要階段：關注微課資源構成階段、關注微課教學活動階段、關注微型網絡課程（微型視頻課程）建設階段。[16]由于手機已成為大學生的隨身用品，有條件的同學還擁有自己的電腦，同時學校提供了機房及校園網絡等條件，故本文所設計的“電氣控制與PLC”課程的微課資源可以很方便地應用于教學活動階段。

目前，“電氣控制與PLC”課程的微課資源已成功應用于北京聯合大學機電學院機械工程及自動化專業的本科生的教學。將《電氣控制與PLC》課程的微課資源通過網絡傳遞給學生，學生在課外時間利用微課資源按個人實際情況進行自主學習，還可以通過網絡隨時與同學討論，或者查閱需要的資料；老師也可以非常方便地與學生進行交流。這樣，在課堂內有限時間，教師不再占用課堂的時間來講授知識，而是與學生共同研究解決微課學習過程中遇到的問題，指導學生直接進行針對PLC控制任務進行項目設計與實踐，從而有效提高學生的學習效率和工程實踐能力。將微課資源應用于教學活動之前，上課不認真聽講，作業和實驗抄襲，針對剛講過的內容仍反復詢問的學生大有人在；尤其是在實驗或實踐環節，指導老師經常被學生所遇到的簡單問題忙得團團轉。應用了微課資源進行教學后，學生的主動性大大提高，利用微課資源，可以隨時重溫課程內容，指導老師不再為學生所遇到的簡單問題而花費較多時間，有足夠的精力為學生所遇到的深層次問題進行答疑解惑，對學生的實驗或實踐環節可以輕松指導，并針對不同層次的學生給予不同程度的引導，大大提高了學生的工程實踐能力和創新能力。

3 結束語

“電氣控制與PLC”課程的微課資源設計，是在平均擁有十幾年教齡的教師團隊共同努力下，圍繞教學大綱所涉及的課程內容，認真分析和總結微課資源的選題，針對每一個微課資源選題進行微課資源設計，做到每一個微課資源獨立、簡潔、生動、易懂、靈活，方便學生課后進行自主有效的學習；同時充分利用課堂時間進行答疑解惑和實踐操作，使學生能快速將理論應用于實際，深化理解課程知識，并實現靈活應用。

“電氣控制與PLC”課程的微課資源的實施，符合學生學習規律，幫助學生及時鞏固提升課程內容，因此，受到了廣大學生的支持，大大改善了傳統教學的學習效果。同時，這種教學方式，也將教師從傳統的教學中解脫出來，從而具有足夠的精力和動力提升自身的專業修養，培養更多的適應時代要求的應用型人才。

參考文獻

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