基于互聯網技術的PLC類課程微課設計與教學應用研究

胡 燦 王旭峰,2 弋曉康 王 龍

1.塔里木大學機械電氣化工程學院 新疆阿拉爾 843300 2.塔里木大學教務處 新疆阿拉爾 843300

近年來，微課等翻轉課堂的教學新手段日益成為教學的應用手段。微課技術也五花八門，在不斷的應用過程中，也出現了較多的問題，具體表現為重復性操作、創新性不足、可應用性欠缺，回歸到了傳統教學的教學效果上，導致較多的學生對微課的實用性產生了困惑。本質上，微課技術是教學上的創新，關鍵在于微課制作的質量與微課知識點的準確把握，這需要教師重點結合教材與實際應用完成高質量的微課設計[1]。

互聯網是目前必不可少的工具之一，也是知識傳播的重要途徑，個人PC、手機等媒體均是互聯網的重要知識載體。互聯網在教學應用上具有兩面性。一方面，互聯網能傳遞大量知識載體，教學應用上十分方便；另一方面，互聯網也帶來了大量的負面知識，影響了學生的興趣與知識結構。然而，新的技術需要好的引導，這是高校教師必須具備的基本素質，互聯網技術引入可以更好地服務于教學[2,3]。

將微課技術與互聯網技術相結合，能使微課知識點得到快速傳達，快速達到課堂與課后教學的目的[4]。目前，高校各類學科教學大綱均有較大改變，與之前的傳統教學相比較，新大綱課時量更少了，知識點更多了，這需要高校教師改變傳統的教學方法，更新教學手段，課堂上，將知識點結構羅列清晰，課后可利用各類微課進行自學輔導[5]。本文針對目前微課技術現狀，以PLC類課程為例，著重介紹微課的設計方法，通過教學應用，研究發現教學中的問題，以供高校教師參考。

1 PLC類課程微課設計

1.1 知識結構的布局與微課知識點的選取

PLC課程是機械工程、電氣工程、農業電氣化等專業學生必須掌握的一門專業基礎課。課程的專業性很強，需要前期的電氣控制理論基礎，較多學生在難以理解PLC的控制概念后，對此類課程就興趣大減，從而影響教學效果。微課設計時，從電氣主回路控制原理圖深入到每一個梯形圖的控制邏輯。整個課程微課設計由10個小微課組成。電氣控制部分設計3～4個微課，PLC邏輯控制采用3～4個微課，最后的設計實例應用2～4個微課，這樣，可以使學生在課前課后有自主學習的空間。微課知識點選取教學中難以用板書、PPT形象表達的部分，結合授課教材，選取原理圖變換控制、梯形圖邏輯控制與實例應用為主要的微課設計知識點。

1.2 動畫與視頻技術的接入

微課設計的基礎，就是知識體系，也就是傳統教材。然而，傳統教材欠缺相應的數字資源，微課資源的存在需要重新對教學進行設計，融合新的資源。以電氣控制技術中的電機正反轉控制為例，設計微課動畫的接入。圖1為常見的電機控制電路，在傳統的教學中，教學信息僅僅包含了電氣控制的原理圖，難以涵蓋更多的電氣知識。圖2所示為引入了動畫技術的微課知識點，圖3為各類接觸開關元件的動作原理，通過動畫與視頻技術的引入，涵蓋了更多數字信息的電路原理圖，在內容上可以實現電路的通斷，每個元器件的動作與組成原理，通過APP互聯網連接，還能實現更多形式的開關動畫演示與更多電路切換講解，使教材內容更豐富，學生學習也更容易。

圖1 電氣主回路原理圖

圖2 涵蓋更多數字信息的電路原理圖

圖3 動畫與視頻技術在微課中的接入

1.3 增加實訓、教學實踐鍛煉環節

在目前的高校教學中，各類實訓、教學實踐鍛煉是以在專門的實訓中心專門開設實習課程進行的，這類實訓有助于學生動手能力的提高[6,7]。然而，由于實訓是在課后進行，較多的知識難以形成聯系，降低了實訓效果。微課技術通過互聯網連接，能方便地查找每個要點的應用實例。以電氣圖示為例，傳統的教學僅能示例電路原理的類型，對于電路的接線演示、電路器件平面布置圖示意都較難在實際中展示，微課能較好地體現這一點。另外，在實訓教學環節，設定了各類學習進度、學習自演示等游戲化教學環節，使教學變得輕松，增加了學生的參與感。

2 教學效果實測

2.1 測試方法

利用對比法，在塔里木大學機械電氣化工程學院選取同一個專業的2個班學生，其中1班為35人，2班為34人，兩班學生PLC控制技術均由同一教師授課。實驗組設置為2組，每班分別為1組，其中1班為傳統教學方法，2班為微課結合傳統教學方法進行。兩組對照組授課時間均為固定時間。為了體現教學效果的對比性，應用兩種教學方法，在期中時進行考核測試。教學效果考核內容見表1，主要考核四方面的教學效果：電氣控制基礎知識、PLC控制原理、編程語言以及實例分析。測試方法主要以筆試與實踐操作進行，筆試分數占60%，設定總分為60分；實踐操作占40%，設定總分為40分，驗證傳統教學方法與微課教學方法的區別。

表1 教學效果考核內容

表1(續)

2.2 結果與分析

教學效果的統計結果如表2與表3所示。從筆試部分的教學效果來看，傳統教學在電氣控制基礎知識與編程語言模塊獲得較好的得分均值，微課教學方法在PLC控制原理與實例分析模塊具有明顯的效果。結果表明，傳統教學方法在基礎知識與板書類的授課中有明顯優勢，但在實例分析、需要進行多角度判斷的教學方面有明顯不足。

在實踐操作部分，微課教學方法明顯優于傳統教學方法，模塊得分均值最高達到39分，最低達到33分。結果表明，微課技術在實踐動手環節，結合視頻技術，教學效果明顯優于傳統教學方法。

進一步研究發現，傳統教學在實例分析、理論講解上有一種教學知識傳遞的疲勞感，學生在接受傳統教學的信息量時，僅能接受教學內容的20%。考試過程中，失分原因主要表現為對考試內容沒有印象，缺少興趣。微課技術將教學內容分成若干模塊，使教學更具體，學生印象更深刻。但微課在系統知識的構建上存在明顯不足，學生的知識體系不全，沒有構建一門學科的知識體系，這也需要傳統教學的深入引導。

表2 筆試部分教學效果對比

表3 實踐操作部分教學效果對比

3 結語

微課是一門技術，也是一種手段。我們在教學過程中，既要接受新的教學方法，也要重視新技術應用過程中存在的問題。只有基于學生的興趣出發，才能獲得好的教學效果。在實際的應用過程中發現，微課在抽象復雜的圖像表達、原理性描述教學過程中能激發學生求知興趣，也能使學生快速接受知識點，從而獲得較好的教學效果。然而，微課技術也不是萬能的，將知識體系分得過散，使學生學習后難以形成完整的知識結構，對于進一步問題的分析，仍需更好的教學方法。單一的教學方法并不是解決教學問題的手段，只有針對學生，開發適合于學習體系的專業課堂，才能更有效地去掌控課堂；只有將多種教學方法比較，融合提煉其中好的方法，才能更進一步提升教學質量。