PLC課程的翻轉(zhuǎn)課堂和傳統(tǒng)課堂等教學(xué)模式多元化融合的研究①

李占友 韓春娟

[摘 ? ? ? ? ? 要] ?電氣控制類專業(yè)學(xué)生在教學(xué)實(shí)踐過程中需要完成的主要任務(wù)之一就是PLC課程設(shè)計(jì)。其為本專業(yè)教學(xué)內(nèi)容的重要組成部分，主要依靠PLC語言設(shè)計(jì)電氣控制裝置，并根據(jù)相應(yīng)需求規(guī)劃目標(biāo)任務(wù)。將翻轉(zhuǎn)課堂的先進(jìn)教學(xué)理念同PLC課程教學(xué)相結(jié)合，汲取傳統(tǒng)課堂教學(xué)模式和翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式二者的優(yōu)點(diǎn)，將前者用以奠基，將后者用以提高，而并非簡單地利用翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式替代傳統(tǒng)課堂教學(xué)模式。如此，即可在確保學(xué)生整體素質(zhì)能力的基礎(chǔ)上，大幅度地提高諸多學(xué)生的學(xué)習(xí)效果和綜合素養(yǎng)。

[關(guān) ? ?鍵 ? 詞] ?PLC課程;翻轉(zhuǎn)課堂;傳統(tǒng)課堂

[中圖分類號(hào)] ?G642 ? ? ? ? ? ? ? ? [文獻(xiàn)標(biāo)志碼] ?A ? ? ? ? ? ?[文章編號(hào)] ?2096-0603（2019）18-0030-02

一、相關(guān)概念

（一）PLC技術(shù)

二十世紀(jì)六七十年代，為同大規(guī)模集成電路、電子計(jì)算機(jī)、機(jī)器人以及數(shù)字控制等高新技術(shù)進(jìn)步發(fā)展相契合，美國通用汽車公司創(chuàng)新研發(fā)出新型汽車型號(hào)。這種汽車型號(hào)將繼電控制簡單易懂、熟悉度高、操作性強(qiáng)以及電子計(jì)算機(jī)普及廣、功能多、靈活性高等優(yōu)點(diǎn)結(jié)合在一起，致力于打造一種新型電子化自動(dòng)控制裝置，從而超越傳統(tǒng)繼電-接觸控制，占據(jù)市場主流。

1969年，美國數(shù)字設(shè)備公司首次成功研制出PDP-14可編程控制器，并將其應(yīng)用于GM公司的自動(dòng)裝配線上。

1987年，國際電工委員會(huì)承認(rèn)PLC技術(shù)，并將其定義為：一種為工業(yè)現(xiàn)場應(yīng)用而設(shè)計(jì)的電子系統(tǒng)裝置，主要依靠數(shù)字進(jìn)行運(yùn)算操作。在其內(nèi)部儲(chǔ)存空間中，其使用可編程序來執(zhí)行計(jì)時(shí)、順序控制、算術(shù)運(yùn)籌以及邏輯運(yùn)算等操作指令，并借助模擬式、數(shù)字式的輸入和輸出，控制相應(yīng)類型的生產(chǎn)過程。

PLC技術(shù)早期主要替代傳統(tǒng)的繼電—接觸順序控制，所以又被世人稱為可編程邏輯控制器（Programmable logic controller PLC）。

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子科技的快速進(jìn)步，可編程控制器的適用范圍已經(jīng)大大超過順序控制?？删幊炭刂破鳎≒rogrammable Controller PC）為避免與個(gè)人計(jì)算機(jī)（Personal Computer PC）相混淆，便采用PLC作為其縮寫。

（二）翻轉(zhuǎn)課堂

“Inverted Classroom”或“Flipped Classroom”是翻轉(zhuǎn)課堂的英譯，指的是教師可以根據(jù)實(shí)際情況，重新安排課堂內(nèi)外的時(shí)間，把教學(xué)活動(dòng)的主體權(quán)交給學(xué)生，使其成為整個(gè)教學(xué)實(shí)踐過程的中心。開展翻轉(zhuǎn)課堂有利于留存更多的課內(nèi)寶貴時(shí)間供教師答疑解惑，而傳授知識(shí)的活動(dòng)則被安放在課外進(jìn)行，從而充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性與主動(dòng)性，使其利用課后時(shí)間自覺學(xué)習(xí)、自主學(xué)習(xí)。當(dāng)今，互聯(lián)網(wǎng)蓬勃發(fā)展，莘莘學(xué)子可以借助互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)學(xué)習(xí)多種多樣的在線課程、微課視頻、一體化教材，并即時(shí)參與討論、練習(xí)。因?qū)W習(xí)知識(shí)的空間和時(shí)間得到了延展，學(xué)生即可根據(jù)自己的狀態(tài)、基礎(chǔ)以及時(shí)間來安排學(xué)習(xí)，達(dá)到掌握重、難點(diǎn)的教學(xué)目標(biāo)。學(xué)生接受能力的差異性便可有所削弱，為教師省去一份煩惱。

翻轉(zhuǎn)課堂模式是大教育運(yùn)動(dòng)的重要組成部分，在具體內(nèi)涵上，其同探究性學(xué)習(xí)、混合式學(xué)習(xí)、其他教學(xué)方法和工具有相同之處，皆為了提高學(xué)生的參與程度、激發(fā)學(xué)生參與興趣?！胺D(zhuǎn)課堂”顛覆了傳統(tǒng)意義上的課堂教學(xué)結(jié)構(gòu)與教學(xué)流程，與此同時(shí)，促進(jìn)了課程模式、教師角色、管理模式等活動(dòng)的深層次變革。

二、我國高校PLC控制技術(shù)課程的教學(xué)現(xiàn)狀問題

（1）教學(xué)方式尚有不足，仍然以講授為主。《師說》中提及“傳道、授業(yè)、解惑”為教師的三大基本責(zé)任，這便交代了教師在教學(xué)過程中的順序，即講解知識(shí)、傳授技能、答疑解惑。然而現(xiàn)今的教學(xué)方式只能保證前兩者的有效開展，而忽略了第三者的重要性。通常情況下，教師會(huì)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和教情、學(xué)情有所側(cè)重地對(duì)諸多代表性問題作統(tǒng)一講解，在此過程中卻忽略了學(xué)生個(gè)性化問題。（2）教學(xué)模式較為單一化。目前，諸多高校教師在開展PLC控制技術(shù)課程教學(xué)時(shí)，都會(huì)把絕大部分時(shí)間用以講述PLC指令的應(yīng)用和編程軟件的基本操作流程，之后簡單編寫程序作為演示，把主動(dòng)權(quán)牢牢地握在自己的手中，而學(xué)生只能被動(dòng)地接受知識(shí)。而且，學(xué)生所學(xué)習(xí)的理論偏多，親身實(shí)踐較少，不能及時(shí)將親身經(jīng)歷反饋給教師，溝通不便，影響了對(duì)知識(shí)的掌握。（3）學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)較為匱乏。在傳統(tǒng)的PLC控制技術(shù)教學(xué)過程中，教師講授知識(shí)的時(shí)間較長，而不能及時(shí)對(duì)學(xué)生的接受情況作出準(zhǔn)確評(píng)價(jià)。倘若應(yīng)用翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)理念，便可在一定程度上緩解這一現(xiàn)象，對(duì)課程設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化。（4）實(shí)踐機(jī)會(huì)缺乏。PLC應(yīng)用技術(shù)是實(shí)踐類學(xué)科，學(xué)生想更好地掌握這一課程，必須在掌握理論知識(shí)的基礎(chǔ)上動(dòng)手實(shí)踐。而如今諸多高校并沒有專業(yè)的實(shí)訓(xùn)基地，社會(huì)上也沒有數(shù)量龐大的實(shí)習(xí)崗位，這在一定程度上限制了學(xué)生的認(rèn)知能力的發(fā)展。

三、PLC課程的翻轉(zhuǎn)課堂和傳統(tǒng)課堂等教學(xué)模式多元化融合

（一）教學(xué)設(shè)計(jì)

模塊化項(xiàng)目教學(xué)的教學(xué)方式是適應(yīng)PLC控制技術(shù)課程的，其通過分析多種多樣的工程項(xiàng)目和實(shí)例來幫助學(xué)生從實(shí)踐活動(dòng)中獲取知識(shí)，并利用知識(shí)經(jīng)驗(yàn)完善下一個(gè)實(shí)踐活動(dòng)。PLC控制技術(shù)課程翻轉(zhuǎn)課堂可以劃分為以下三個(gè)過程，即課前、課中和課后。這三個(gè)過程不是分割的，而是相互聯(lián)系、有機(jī)統(tǒng)一的。

1.課前階段。教師將教學(xué)PPT或微視頻提供給學(xué)生，使其利用課余時(shí)間自行學(xué)習(xí)。這一部分是學(xué)生學(xué)習(xí)基礎(chǔ)知識(shí)的必備環(huán)節(jié)，學(xué)習(xí)程度的高低、學(xué)習(xí)效果的好壞都直接影響了課堂教學(xué)的進(jìn)程。倘若學(xué)生基礎(chǔ)很差，自主學(xué)習(xí)未落實(shí)，那么學(xué)生提出的問題就沒有探討性，教師的講解也無從下手。就準(zhǔn)備課前學(xué)習(xí)資料而言，教師可以將PLC課程的教學(xué)目標(biāo)、項(xiàng)目實(shí)施作為參考標(biāo)準(zhǔn)，有針對(duì)性地設(shè)計(jì)每節(jié)課的知識(shí)重難點(diǎn)和練習(xí)題目，制作教學(xué)PPT課件或微視頻，發(fā)布到學(xué)習(xí)網(wǎng)站，以供學(xué)生自主學(xué)習(xí)。

2.課中階段。教師在課程教學(xué)中要幫助學(xué)生將知識(shí)內(nèi)化于心。翻轉(zhuǎn)課堂最大的優(yōu)勢便是契合了這一教學(xué)目的。在開展PLC課程教學(xué)過程中，教師要圍繞控制程序的編寫、項(xiàng)目任務(wù)的引入以及任務(wù)的實(shí)施、上機(jī)驗(yàn)證、修改、通過等全過程設(shè)計(jì)課堂活動(dòng)。學(xué)生根據(jù)自己在課前學(xué)習(xí)及練習(xí)中發(fā)現(xiàn)出來的疑惑提出問題，教師采用分組討論制，先讓學(xué)生自主解決一部分問題，隨即匯總不能達(dá)成一致的問題，分類給予答復(fù)。如此一來，就能更好地處理學(xué)生個(gè)性化的問題，因材施教。

3.課后階段。在應(yīng)用翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式開展教育活動(dòng)后，教師要根針對(duì)教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、學(xué)生自主學(xué)習(xí)的效果、上課討論的情況以及課程作業(yè)完成程度等因素進(jìn)行反思和經(jīng)驗(yàn)總結(jié)。而學(xué)生要根據(jù)自我準(zhǔn)備情況、上課討論內(nèi)容、學(xué)習(xí)效果等因素進(jìn)行知識(shí)總結(jié)，有則改之，無則加勉。

（二）教學(xué)實(shí)施

基于翻轉(zhuǎn)課堂的PLC控制技術(shù)教學(xué)實(shí)施應(yīng)做實(shí)課前、課中、課后三個(gè)階段的教學(xué)活動(dòng)。

1.課前教學(xué)活動(dòng)。課前教學(xué)活動(dòng)是指學(xué)生根據(jù)教師提供的資料，進(jìn)行課前的自主學(xué)習(xí)。這一部分主要包括以下三個(gè)環(huán)節(jié)：（1）確定協(xié)作學(xué)習(xí)小組。該步驟首要解決的問題就是學(xué)生的分組問題，這事關(guān)整個(gè)過程的進(jìn)展情況。因此既要考慮自主性，又要考慮效應(yīng)性。在學(xué)生組成協(xié)作學(xué)習(xí)小組時(shí)，不僅要考慮學(xué)生之間的關(guān)系，更要根據(jù)學(xué)生的素質(zhì)水平進(jìn)行合理分配，將人數(shù)控制在3～5人，這樣有利于學(xué)生溝通交流、展現(xiàn)自我，從而推動(dòng)整個(gè)小組共同發(fā)展。（2）在相應(yīng)平臺(tái)發(fā)布學(xué)習(xí)資源。以電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制仿真實(shí)驗(yàn)為例，任務(wù)概述、任務(wù)目的、任務(wù)分析、任務(wù)開展以及任務(wù)總結(jié)等內(nèi)容是教師課前需要提供的文本資料。其中任務(wù)開展環(huán)節(jié)可以劃分為以下五個(gè)步驟，即閱讀系統(tǒng)原理圖、認(rèn)識(shí)實(shí)驗(yàn)器材、實(shí)驗(yàn)分析、實(shí)驗(yàn)操作以及觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果。（3）學(xué)生進(jìn)行自主學(xué)習(xí)。這點(diǎn)關(guān)鍵之處在于“自主”二字，學(xué)生要保持高漲的積極性與主動(dòng)性，合理安排時(shí)間，才能起到事倍功半的效果。本課程的教學(xué)對(duì)象為湖南網(wǎng)絡(luò)工程職業(yè)學(xué)院機(jī)電一體化專業(yè)大二學(xué)生，為保證學(xué)生課余時(shí)間充足，本課程將采取四節(jié)課連上的方式，其中前兩節(jié)課的安排旨在為學(xué)生提供自主學(xué)習(xí)理論知識(shí)的時(shí)間。

2.課中教學(xué)活動(dòng)。課中教學(xué)階段是指學(xué)生協(xié)作小組根據(jù)教師布置的綜合性任務(wù)開展討論活動(dòng)，集中匯總疑難點(diǎn)，及時(shí)反饋給教師。教師則需要根據(jù)學(xué)生的反饋，有針對(duì)性地答疑解惑，保證問題的有效解決。

3.課后教學(xué)反思。課后反思是指在教師在完成一個(gè)階段的教學(xué)任務(wù)后，反思總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，思考課前準(zhǔn)備是否充足、小組討論是否達(dá)到預(yù)期目的、學(xué)生是否將知識(shí)內(nèi)化等問題，從而為今后的教學(xué)活動(dòng)積累經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)一步促進(jìn)教育教學(xué)水平的提高。

四、結(jié)論

PLC課程是傳統(tǒng)課堂教學(xué)的延伸和發(fā)展，是理論知識(shí)與工程實(shí)踐的銜接。電氣控制類專業(yè)學(xué)生通過某一生產(chǎn)設(shè)備的電氣控制裝置的設(shè)計(jì)實(shí)踐，了解一般電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程、設(shè)計(jì)要求、應(yīng)完成的工作內(nèi)容和具體設(shè)計(jì)方法。通過設(shè)計(jì)有助于復(fù)習(xí)、鞏固以往所學(xué)的知識(shí)，達(dá)到靈活應(yīng)用的目的。設(shè)計(jì)必須滿足生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)工藝的要求，因此，設(shè)計(jì)之前必須了解設(shè)備的用途、結(jié)構(gòu)、操作要求和工藝過程，在此過程中培養(yǎng)從事設(shè)計(jì)工作的整體觀念。通過翻轉(zhuǎn)課堂與傳統(tǒng)課堂等多個(gè)模式的有效融合，培養(yǎng)和提高學(xué)生獨(dú)立工作能力與創(chuàng)造力;綜合運(yùn)用專業(yè)及基礎(chǔ)知識(shí)的能力，解決實(shí)際工程技術(shù)問題的能力;查閱圖書資料、產(chǎn)品手冊(cè)和各種工具書的能力;工程繪圖的能力;書寫技術(shù)報(bào)告和編制技術(shù)資料的能力。在專業(yè)知識(shí)與研究方法方面為日后的畢業(yè)設(shè)計(jì)乃至畢業(yè)后的工作奠定良好的基礎(chǔ)。

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