PBL結合PDCA循環在中職機電專業課程教學中的應用探究

劉艷芳

(江蘇省江陰中等專業學校徐霞客校區，江蘇 江陰 214407)

0 前言

在科技迅速發展的大時代背景下，隨著“中國制造2025”的推進，尤其是在“中國制造”向“中國智造”的轉化過程中，我國對技能型人才提出了更高的要求，中國制造呼喚大國工匠精神，中等職業教育需要培養更具創造力的技能型人才。中職機電專業的學生不僅要有良好的職業道德和職業素養，更要具備創新能力。如何激發學生的創新能力便成為值得我們教育工作者思考的重要問題。

1 PBL與PDCA

PBL即研究以問題為導向的教學方法 (problem-based learning)是基于“問題”的學習方法，早期應用于醫學教育。區別于傳統的以教師講授為主的教學方法，PBL從需要一個解決的問題入手，通過小組協作、合作學習，共同探討并解決預設問題，解決問題的方法是開放的，不是唯一的，從而鍛煉了學生的設計能力和創新能力。PBL強調以學生的學為主體，教師的教為主導，以問題為主對學生進行啟發教育，以提高學生創新能力為教學目標。

由美國質量管理專家戴明博士首先提出的PDCA循環主要應用于企業的全面質量管理過程中。PDCA循環指的是將質量管理分為四個階段，即計劃(plan)、執行(do)、檢查(check)和處理(action)。在教學過程中，同樣我們可以采用PDCA循環管理方式。

2 PBL結合PDCA循環在中職機電專業課程教學中的應用探究

基于PBL教學理念，在中職機電專業課程教學中引入了PDCA循環管理方式，與傳統教學方法相比，獲得了理想的教學效果。現以“液壓與氣壓傳動”中的氣壓傳動方向控制回路這一教學案例為例進行闡述。

2.1 課程分析

氣壓傳動方向控制回路選自中等職業教育國家規劃教材—機械工業出版社的《液壓與氣壓傳動》第3版。液壓與氣壓傳動廣泛應用于工業生產的各個領域，近些年來，氣壓傳動基本回路在工業機器人、機械手臂等智能設備中廣泛得以應用，在“中國制造2025”的推進中占有一席之地。氣壓傳動方向控制回路是對已學氣壓傳動系統工作原理知識的綜合應用，也為后續其他基本回路的學習做鋪墊，起著承上啟下的作用。

根據課前測試數據分析結果發現：學生已掌握氣壓傳動控制元件的工作原理，能較好地區別各類方向控制閥，并會根據生產實際需要選擇合適的方向控制閥。但如果將方向控制閥運用到方向控制回路中，大部分學生難以理解其控制原理。

從以往學生課堂表現來看，學生們具有較好的觀察能力，對實驗操作尤為感興趣，但在探究實驗方案的設計上存在一定困難，需要教師指點方向，引導探究。

根據教學大綱和學情，本節課的教學目標確定如下：

(1)知識目標：理解氣壓傳動方向控制基本回路的控制原理。

(2)能力目標：能設計出氣壓傳動方向控制回路；能運用FluidSIM仿真軟件對氣壓傳動方向控制回路進行搭建及仿真分析；能實現氣壓傳動方向控制回路的實驗操作。

(3)素質目標：提高對比分析、歸納總結、團隊協作、動手操作、解決問題等能力；

加深對“中國制造2025”的理解，培養學生的 “工匠精神”。

(4)教學重點：氣壓傳動方向控制回路的控制原理。

(5)教學難點：氣壓傳動方向控制回路方案的設計及對比。

2.2 教學設計

本課依托雨課堂智慧學習平臺，記錄學習過程,反饋學習狀態。

利用虛實結合、理實一體為支撐的任務驅動教學法，采用PBL教學方法，將PDCA循環貫穿教學過程始終。課堂從真實情景入手，提出問題，讓學生帶著問題通過小組合作，共同探究解決問題，解決的方法不是唯一的。

學生通過設計方案、模擬仿真、實驗操作三個環節，完成情景設計中的任務。

學生在實踐活動中獲取知識、得出結論，將抽象的方向控制回路基本原理轉換為感性認知。從生活走進氣壓傳動，發現問題、建構知識；又從氣壓傳動走向社會，拓展應用，結合PLC編程知識，創新制作。

2.3 教學過程

學生通過課前自主學習、課中協作探究、課后拓展應用三部分建構氣壓傳動方向回路的基本知識，課堂學時4課時。

2.3.1 課前準備：

課前學生登錄雨課堂，通過微課完成氣壓傳動控制元件工作原理及選用的復習，預習方向控制回路，完成測試，成績計入平臺。教師針對學生討論區的問題進行解答，依據測試成績對個別同學進行針對性輔導。

2.3.2 課堂實施：

根據課前測試數據，教師對學生進行分組，分組時將優秀學生與預警學生相搭配，兩人一小組，六人一大組(座位安排如圖1所示)。

便于小組合作，大組比對。整個課堂實施環節采用PDCA循環管理模式，在這里主要分為四個階段，八個步驟。

圖1 學生座位安排

P：計劃

播放餃子自動化生產線和沖床自動送料系統視頻，在引發學生對中國智造產生自豪感的同時，提出問題，這些自動送料機構是怎么實現的？分析生產線工作原理，得出結論，氣壓傳動方向控制回路。設計方向控制回路。

兩人小組進行合作，完成設計方向控制回路。小組將設計方案拍照上傳到雨課堂平臺。從各小組上傳作業可以看出，不同小組設計方案不同：有單作用氣缸，有雙作用氣缸，有兩位三通換向閥，也有兩位五通、三位四通換向閥。教師先不作點評，留給學生下一環節進行方案驗證。教師在平臺上給各小組作業進行評分。

D：執行

根據教師示范的步驟，學生將自己設計的回路方案在模擬仿真軟件上進行驗證。

C：檢查

個別小組在仿真過程中發現自己方案不可行，經過教師指導，學生糾錯之后再模擬仿真，直到完成任務為止。

仿真模擬一來可以讓學生自己驗證設計方案是否可行，二來學生能在動畫中清晰地看到方向控制回路各執行元件的動作。學生在不斷地探索、糾錯、實踐中建構知識，從而更加深刻地理解方向控制回路的工作原理，突出本節課的重點。

A：處理

(1)總結經驗。教師針對典型錯誤案例進行展示，引導學生共同點評，總結易錯點，引起學生重視。個別同學犯的錯誤也是平時同學們經常易犯的錯誤。學生將兩人小組模擬仿真視頻上傳至雨課堂平臺，教師打分。

這時，學生不禁產生疑問，大家的設計方案雖有所不同，但都可以通過模擬實現方向控制回路，也就是方向控制回路的類型有哪些呢？帶著這個問題進入下一個環節。

(2)對比歸納。以六人的大組為單位，完成對比大組內三套設計方案，找出不同，分析各有什么特點，將完成的任務拍照上傳至云平臺。

任務完成后，教師采用隨機點名功能，由被點名學生總結自己組內討論得出的結論，其他學生通過彈幕對其進行點評和補充。此時隨機點名令全體學生高度緊張，彈幕互動讓課堂氣氛空前高漲。

最后，教師引導學生，共同得出結論：方向控制回路的類型有：單作用氣缸換向回路和雙作用氣缸換向回路。采用不同的控制元件，雖然都可以完成方向控制回路，但各有特點。師生共同對其特點進行歸納總結。 在現實中，理論上得出的這些回路特點是怎么樣呈現的呢？帶著這個問題進入實驗操作環節。

(3)實驗操作。以兩人小組進行實驗操作，協作完成。要求學生將最終實驗結果以視頻方式上傳至平臺。教師在巡視過程中，發現實驗操作不順利的小組，給予示范及幫助。

教師挑選不同的設計方案實驗視頻進行播放，師生共同觀摩視頻，對比不同設計方案的實驗動作，驗證上一環節任務得出來的理論結果。在實驗結果對比中，學生能結合理論知識對方向控制回路進行清晰的分析。

通過雨課堂平臺，完成課中測試，測試中對本節的難點知識進行重點考察，大數據及時反饋測試結果。對比課前測試、課中測試，發現學生對本節課的知識完成了由不會到會的轉變。

(4)遇到新問題，進入下一個循環。通過方案設計、模擬仿真、對比歸納、實驗驗證四個環節，層層深入，學生在實踐探究中，本節課的難點迎刃而解。

2.4 課后拓展、多樣化評價

課后拓展環節，啟發學生思考：我們課堂上完成的設計回路只能手動控制，如何完成自動化控制呢？這就需要結合我們已學的PLC知識進行解決。引導學生利用PLC編程知識，完成全自動送料裝置，進一步激發學生自主創新的熱情，提高學生創新能力。課后拓展模塊，從學生上傳視頻中可以看到，學生可以將PLC 編程與液壓與氣壓傳動課程有效結合，來培養學生的持續探索，創新制作，精益求精和大國工匠精神。

教師結合課前、課中測試對比，線上、線下評價相結合，利用大數據及時分析、反饋學生對知識點的掌握情況，并跟蹤“預警學生”，給“預警學生”推送相關學習視頻，給予適當干預。評價不僅涉及到學習結果，還兼顧到雨課堂中學習過程的評價，小組互評、學生自評、教師評價相結合，多方位地完成學生評價，促進學生綜合職業能力的提升。

3 結論

3.1 利用信息化技術、仿真軟件提高課堂效率

利用雨課堂的大數據功能，及時反饋學生課堂知識點掌握情況，便于學生課前預習、課中學習、課后復習，有效地對學生課前測試、課中測試、課后測試進行比對，給“預警學生”推送相關復習資料，在討論區及時回復學生提出問題，課堂上利用彈幕和隨機點名等功能提高學生課堂參與度，營造熱烈的學習氣氛。

利用FLUDSIM仿真軟件可以讓學生自我檢驗回路設計方案是否合理，形象地看到回路運動過程中液壓或氣壓傳動的工作原理，這些都是實驗操作所不能達到的。

緊跟時代步伐，將信息化技術和仿真軟件應用到課堂教學中，大大提高了課堂效率，激發學生的學習熱情。

3.2 提高了學生綜合職業素養及創新能力

利用PBL教學方式，真正實現了以學生為主體、教師為主導的教學模式。教學過程中設置開放性問題，學生自主設計回路方案，激發了學生學習興趣，提高學生分析問題、解決問題、糾正錯誤的能力，小組合作培養了學生團隊協作能力，課后拓展激發學生創新能力。在課堂實施環節用PDCA循環管理模式進行過程控制，將PDCA分為四個階段、八個步驟，解決了學生學習過程中存在的問題、培養了學生的嚴謹性和大國工匠精神。

3.3 PBL結合PDCA循環可廣泛應用于中職機電專業課程教學

本文以中職“液壓與氣壓傳動”這門課程為例，探究了PBL教學理念下，將PDCA循環應用于教學過程管理中，取得了理想的成績。中職機電專業各課程之間存在相似性，其共同點都是以提高學生綜合職業素養，培養新時代技能型人才為目的，因此，可以將PBL結合PDCA循環的教學方式應用到中職機電的其他專業課程的教學中去。

3.4 需與傳統教學模式共存

PBL結合PDCA循環雖有自己的優勢，但同時也有適用性，并不是所有的課堂都適用此方法。因此，我們不能一味地追求新的教學模式而對傳統教學模式全盤否定，我們需要結合課程內容選擇最優的教學模式。

4 結語

本文基于PBL教學理念研究以問題為導向的教學方法，在教學過程中采用PDCA循環法進行管理，結合時代特點，引入雨課堂等信息化教學手段，利用大數據及時采集反饋功能，有效提高了課堂效率。此方法在中職機電專業課程教學中取得了理想效果，在實際應用中需結合教學內容特點選擇適合的教學模式。