基于MOOC的PLC課程混合教學模式研究

夏云彥，周美蘭，徐永明，張宇

基于MOOC的PLC課程混合教學模式研究

夏云彥，周美蘭，徐永明，張宇

（哈爾濱理工大學 電氣與電子工程學院，黑龍江 哈爾濱 150080）

以PLC電氣控制與組態設計課程為研究對象，自主建設的MOOC為平臺，充分利用了MOOC教學和線下教學的優勢，開展了線上線下混合教學研究．混合教學模式實現了以學生為中心的教與學，激發了學生的學習興趣，有助于培養學生的創新能力、自主學習能力及解決工程實際問題的能力，提高了課程目標的達成度，符合工程教育認證的理念和要求．

MOOC；PLC；混合教學

現代教育要求突出學生的主體地位，高等學校人才培養過程中急需提升學生學習投入度與學習動機水平．目前，我國大學生普遍存在著依賴性強、自主學習能力差、創新意識弱等問題．因此，高等學校需要不斷改進教學方式，實現以學生為中心的教與學，培養其自主學習能力，提高創新意識．

PLC電氣控制與組態設計課程（簡稱PLC課程）是電氣工程及其自動化專業一門重要的專業方向課，具有理論性、設計性與實踐性相結合的特點[1-2]．該門課程的學習要求學生能夠做到自主思考、自主設計、善于仿真與實踐，將理論與實踐相結合．傳統的教學模式以教師講授為主，學生被動學習，學習積極性不高，不利于培養學生的自主學習能力及創新思維．隨著MOOC的興起，基于 MOOC 的混合式教學逐漸在專業課程教學中發揮優勢[3-6]，有利于培養學生的創新意識．本文依托自主建立的MOOC開展線上線下混合教學改革與實踐，較好地調動了學生的學習積極性，提高了課程目標的達成度．

1 混合教學模式思路

哈爾濱理工大學PLC課程總學時為40學時，其中理論學時32學時，實驗8學時．課程的教學目標是培養學生掌握PLC的基本理論、PLC的指令和梯形圖編程方法，能夠利用PLC進行電氣控制系統的設計，以及利用組態軟件進行控制系統的虛擬仿真的能力，為參與復雜PLC電氣控制系統的開發與設計、調試和維護打下良好的基礎．

本門課程開設在第7學期，此學期大部分學生忙于考研或找工作，傳統課堂教學中學生學習積極性難以調動．依托自主建立的PLC課程MOOC，采用線上線下的混合教學，具體的實現思路見圖1．基于MOOC的PLC課程混合教學模式，學生充分利用碎片時間學習課程，使學生學習起來更具有靈活性，有利于培養學生的自主學習意識和創新意識．

圖1　混合教學改革思路

2 微視頻及在線資源建設

MOOC以視頻為中心，在設計MOOC時，慎重選擇知識點，確定MOOC的主題，使MOOC更符合教學的認知規律[7]．根據PLC課程的教學大綱，合理分配MOOC的知識點．每節MOOC一般由不超10 min的微視頻組成，方便學生利用碎片化時間進行學習．結合教學大綱，目前MOOC提供理論授課視頻213個，總時長1 528 min．

單一的理論授課視頻無法保證學生學習的積極性．為幫助學生鞏固對知識的理解，提高學生的注意力，MOOC學習過程中設置了課堂測驗、章節測驗和期末測驗等，可以將學生的學習效果及時反饋給學生，也方便教師通過統計數據來掌握學生的學習情況．學生和教師以及學生與學生之間可以針對學習中的問題及時進行溝通與互動．

為便于學生學習與實踐應用，MOOC資料庫中提供了課程學習過程中可能需要的多種課程資料（見圖2）．目前，設置測驗和作業的習題總數為584道，非視頻資源共330個．為幫助學生更好地理解實驗方案，提高學生學習PLC課程的實踐能力及實際應用能力，MOOC首頁中還提供了4個實驗教學視頻（8學時）和14個實驗演示視頻．

圖2 MOOC課程資源統計

3 混合教學方法

3.1 自主學習

哈爾濱理工大學的PLC課程為黑龍江省精品在線開放課程，豐富的在線資源為學生提供了良好的自主學習條件．但是對于存在學習惰性及沒有預習習慣的學生而言，必須采取一定的督促和鼓勵措施[8]．因此，將學習MOOC視頻規定為必須完成的任務．學生每觀看完一段MOOC理論教學視頻后，平臺會馬上自動地彈出一道選擇題或判斷題，檢測學習效果，也便于教師進行數據統計或要求學生重新學習．在MOOC平臺上統計每個學生完成任務的情況，并按視頻完成比例給定在線學習成績．

線下課堂上課時，對MOOC的自主學習情況進行檢測，根據上次課布置的學習任務，用簡短的時間對相關知識進行討論，或給定設計要求請學生自行完成PLC程序的設計，并把自主學習的檢測情況作為平時成績的一部分．根據學習內容總結問題，讓學生帶著問題進入課程的學習，可提高學習興趣，學習過程更加具有真實感和針對性．

3.2 強調合作

目前，課程中還存在大多數學生不愿或不擅長在很多人面前發言的問題．如果沒有合作，教師就很難組織起有效的課堂互動[9]．因此，在經過MOOC的自主學習后，線下課堂中問題的討論、PLC程序的分析及設計等，可以讓學生通過合作來完成．

PLC課程的學習需要學生具有創造力，而不是機械地接收知識．輕松愉悅的環境更容易激發學生的創造力，更容易建立學生的創新思維及能力．合作可以使學生更加輕松、積極地參與到課堂學習中來，從而緩解了課堂提問時學生的緊張情緒．例如：對于某個PLC程序的分析或設計，可以讓學生先在小組內進行討論，然后每組派一名代表進行發言，可以每次指派組內不同成員．這種方式可以鍛煉學生自主分析問題、解決問題的能力，教師也更容易發現學生的創造力，學生的思維更加敏感，在某些問題上可能還會給教師以啟迪，讓教師發現解決問題的新視角和新方法，實現教學相長．

3.3 提升學生被關注度及學習成就感

要保證學生學習一門課程的學習效果，首先，需要調動學生對新知識學習的積極性．其次，還需要學生與教師之間建立信任關系．當教師沒有給予學生足夠的關注，學生對教師沒有產生信任，學生的學習便可能會產生懈怠．因此，要求教師能夠及時關注學生學習過程中遇到的問題并給予及時的解答，教師要與學生之間建立足夠的溝通，從而了解學生的學習狀態，當學生得到了教師的關注后，從心理上便會更加信任教師，也更具有學習的熱情．

通過設置專門在線討論區，提供師生、生生交流平臺，更好更快地幫助學生進行答疑、解惑，提高學習效率，提升學生的被關注度，激發學生的學習熱情．在2019年秋季學期開課期次中，學生總數256人，發帖總數為4 699個，經常出現一個學生提出問題，好多學生跟帖討論的情景（見圖3），一定程度上反應了學生學習的積極性．

圖3　互動情況

在教學過程中設置課堂測驗、章節測驗和期末測驗對所學內容進行檢測和分析．沒有學習過程的檢測可能會導致學習的盲目性，使學生缺少方向感[10]．每節課程后設置課堂測驗題，以判斷題、選擇題、填空題等題型提供給在線學習的學生，幫助學生鞏固對知識的理解，更好地與學生互動，提高學生的注意力．教師對章節測驗等練習題進行評分，及時反饋給學生，便于教師和學生對學習中出現的問題進行及時分析和解決．

教學過程中的作業及章節測驗等在MOOC上布置，學生通過在線回答、上傳語音或上傳圖片的形式來完成作業，由教師進行線上批閱．豐富了學生完成作業的形式，方便了教學過程性資料的存檔，減少了資源的占用．學生可以在線直接查閱自己作業及測驗等成績，也為教師統計學生成績提供了方便，通過線上線下交流的方式完成作業和測驗的解答．

4 考核方式

將MOOC成績設置為總成績的40%，線下成績占總成績的60%．MOOC成績（100%）構成為：課程視頻占35%，訪問次數占10%，參與討論占5%，作業占15%，章節測驗占20%，在線考試占15%．其中，課程視頻、訪問次數及討論成績以學生網課內容的學習情況及參與互動情況為評價標準，提高學生自主學習的能力，提高課程參與度；作業和章節測驗考核學生對每章節知識點的復習、理解和掌握程度，培養學生養成課下及時總結復習的好習慣；MOOC考試主要考核學生對所學的PLC指令和編程方法等教學內容的復習、理解和掌握程度以及綜合運用能力．

線下成績（60%）構成為：實驗3次，占總成績的10%；期末考試成績占50%，考試采取閉卷筆試形式．線下的期末閉卷考試重點考察學生對PLC編程設計方法的掌握和綜合運用能力．通過較復雜的電氣控制問題，考察學生應用PLC進行工業控制系統設計的能力，即重點考察學生的綜合運用及解決實際復雜問題的能力．

在2019年秋季學期的教學中，3個自然班級各個課程目標的達成度均在0.7以上．以電氣16-3班（大四年級）為例，3個課程目標的達成度分別為：0.856，0.786，0.913．相比于往年傳統課堂的單一教學模式，課程達成度有了較大提高，不及格學生的比例大大降低．

5 結語

PLC課程通過加強MOOC自主學習環境的創造，對線上線下混合教學進行了研究．線上線下課程的靈活性，合理地設計教學內容，突出了學生的主體地位，提高了學生自主學習的積極性，避免了“過度講授”造成的被動學習環境．在自主學習以及理論聯系實際的教學情境下，能夠開發學生的應用、批判性思維和創新能力等．通過小組互助的形式實現學生間的互補，能夠調動學生學習的積極性，加強學生間的溝通合作．

[1] 王玉萍，高柏臣，王歡，等．培養卓越電氣工程師為目標的PLC課程教學改革[J]．高師理科學刊，2015，35（7）：88-90

[2] 王超．運用組態軟件改革PLC實驗教學[J]．高師理科學刊，2015，35（10）：85-88

[3] 凡妙然．我國MOOC的研究熱點與發展趨勢解析[J]．現代教育技術，2017，27（3）：34-40

[4] 鄭春滿，李宇杰，黃楠，等．MOOC挑戰下課程教學的應對策略與改革思考[J]．高教學刊，2017（5）：97-99

[5] 李平，周晉陽，李瑞霞，等．基于MOOC教學模式的改革與實踐[J]．高教學刊，2016（9）：133-134

[6] 吳房勝，徐金秀，李如平，等．基于MOOC模式的單片機課程教學改革研究[J]．高師理科學刊，2018，38（4）：82-86

[7] 許建平，向陽，暨明，等．基于MOOC的混合式教學在生理學教學中的探索[J]．基礎醫學教育，2018，20（10）：908-911

[8] 吳根忠，李劍清．翻轉課堂在“電工技術基礎”課程的實踐探究[J]．電氣與電子教學學報，2018，40（1）：94-97

[9] 朱桂萍．翻轉課堂的教學設計[J]．電氣與電子教學學報，2017，39（4）：8-11

[10] 孫寧，張永宏，劉云平．MOOC課程建設的探索與實踐——以《PLC》課程為例[J]．教育現代化，2018（2）：63-64

Research on the blended learning model of PLC course based on MOOC

XIA Yunyan，ZHOU Meilan，XU Yongming，ZHANG Yu

（School of Electrical and Electronic Engineering，Harbin University of Science and Technology，Harbin 150080，China）

PLC course is selected as the research object，and the independently built MOOC is chosen as the platform．It makes full use of the advantages of MOOC and off-line teaching，the on-line and off-line blended teaching model is then studied．The blended teaching model realizing the student-centered teaching and learning．It is very helpful to arouse students′interest in learning，to cultivate students′ innovation ability，independent learning ability and ability to solve practical engineering problems．The blended teaching model can improve the achievement of curriculum objectives，and conforms to the concept and requirements of engineering education certification．

MOOC；PLC；blended teaching

1007-9831（2020）07-0082-04

TM571.2∶G642.0

A

10.3969/j.issn.1007-9831.2020.07.020

2020-02-07

哈爾濱理工大學教育教學研究項目（420180010）

夏云彥（1987-），女，黑龍江哈爾濱人，副教授，博士，從事電機設計和控制研究．E-mail：xiayunyan@hrbust.edu.cn