線上線下混合式教學在“PLC技術及應用”課程的探索與實踐＊

苗秋華，管志光，閆勇增

（山東交通學院，山東 濟南250357）

隨著“互聯網+”時代的到來，信息技術飛速發展并逐步被應用到教育教學中，小型私播課教學、大型開放式慕課教學、翻轉式教學、線上與線下混合教學等新型教學模式推動著教學變革的進程。線上線下混合式教學，是指將在線學習與常規的師生面授教學相結合的學習模式，線上學生自主學習，線下師生深入互動。適當的混合式教學模式，能夠提高學生的學習興趣和學習投入，提升課程的挑戰度，進而有助于提高教學質量，取得更佳的教學效果。

1 “PLC技術及應用”課程教學現狀分析

“PLC技術及應用”課程是山東交通學院機械電子工程專業和機械工程專業實踐性較強的主干專業課程，是一門綜合計算機控制技術、電氣控制技術、傳感器技術、網絡技術等多領域、多學科的復合型課程，重點培養學生對PLC控制系統硬件外圍電路的設計、軟件的編程、調試等綜合工程實踐能力。“PLC技術及應用”課程既強調理論又側重于實際應用，與工程實際應用結合緊密。因此，企業等用人單位要求學生不僅掌握扎實的理論知識，更要有自學創新能力，而傳統的教學模式培養出來的學生明顯不能滿足要求[1]。

目前，本課程在教學過程中主要存在以下幾點問題：①課程綜合性強，涉及的知識面廣，內容繁多，但課程學時數少，以山東交通學院機械電子工程專業人才培養方案為例，“PLC技術及應用”課程總學時為40學時，其中理論教學32學時，實踐教學8學時，課上教師不能講解全部知識點；②課程理論聯系實踐性強，實踐教學環節完全安排在課上教授，實驗內容大多停留在順序控制，整體內容偏簡單，這種實驗強度不足以培養學生的創新實踐能力和新工科背景下的高素質專業素養；③PLC技術發展快，隨著計算機技術、電氣控制技術等技術的不斷發展，PLC在不斷地升級換代，迫切需要融入信息化手段的教學方法使學生獲得更多的前沿信息和技術等，從而得到知識的補充；④傳統教學方法由于受到教學環境、教學設備的限制，學生只能在規定的時間按照教師的要求完成，抑制了學生學習的主動性、創新性，不能夠激發學生的學習興趣，無法滿足學生個性化發展需求；⑤傳統的教學方法，在課上教師為主體，學生被動聽，但學生和教師的思維有時不能同步，因此課堂效果有時并不理想。

針對上述問題采用MOOC+線上線下混合式教學模式，借助于現代信息技術，以培養學生創新設計能力為目標，注重新技術的發展和應用，立足培養卓越工程師應用型人才，并緊緊圍繞“學以致用”為中心、以“素質提高”為目的的指導思想，以“加強對學生綜合素質及創新能力的培養”為出發點，最大限度地調動學生學習的主動性和積極性。

2 線上線下混合式教學模式在“PLC技術及應用”課程中的實施

線上線下混合式教學首先要有慕課資源，為了通過教學模式創新提升課堂教學質量，順應全國課堂教學改革大趨勢，2017年團隊申請“PLC技術及應用”課程的慕課建設并獲得立項，2019-06慕課建設完成并在智慧樹平臺上線運行，該課程共40個視頻，每個視頻7～15 min，共440 min，測試題500道，目前為止該課程采用線上線下混合式教學3個學期。由于疫情影響，2020年春季學期國內高校開展線上教學，山東科技大學、煙臺大學文經學院、牡丹江大學、長春理工大學光電信息學院等省內外20所學校56個班級選用該課程，選課學生多達2 000余人。

開課前對學生進行認真調查和分析，以便更加深入地了解學生的預備知識、年齡特征和學習需求，結合學生的學習特點以及本專業最新技術、一線工程案例和企業真正需求組織教學內容。整個教學過程基于智慧樹平臺，分為課前準備—課上實施—課后鞏固三個階段。

2.1 課前準備

教師在上課前將本節課的學習任務在智慧樹平臺發布給學生。學生根據要求自主在網絡平臺、博客、論壇等多種途徑獲取知識，并且知識的獲取不再受時空的限制。學生結合課前視頻、論壇的學習，將自己存在疑惑、難以理解的部分記錄下來，以小組為單位進行討論，并完成教師布置的預習測試，預習測試以考察學生知識點的掌握情況為主，教師通過分析預習測試結果，確定上課重點。

2.2 課上實施

理論課的教學教師首先根據學生課前學習情況和預習測試結果，對需要講解的難點進行重點講解。對于課前預習階段學生沒有理解的知識點通過在課堂上與學生或教師交流、討論從而獲得對知識更深層次理解。“PLC技術及應用”課程具有較強實踐性、創新性，需要培養學生分析問題、運用所學知識解決實際問題能力，在該課程中，PLC的編程基礎、功能指令及程序設計等占據大部分內容，針對這部分內容的教學，學生課前自主學習指令的講解部分，課堂上首先對學生沒有掌握的重點難點進行講解，接下來教師提出設計任務，學生根據設計要求運用所學知識編制程序來解決實際問題。理論課手邊沒有PLC，但是大部分指令都可以通過仿真軟件來進行仿真。為了驗證學生程序編制的正確與否，要求上課學生自帶筆記本，安裝好編程軟件，使用仿真軟件對自己編寫的程序進行調試、仿真，發生錯誤時學生之間可以互相交流學習，分析錯誤原因，也可和教師共同分析錯誤原因并能夠吸取經驗。通過課堂上編程、仿真學生鞏固了所學知識，同時可以當堂驗證編程的正確性，提高學生的成就感。

實驗環節，從培養學生實踐能力出發，以“項目任務”→“基本理論”→“項目解析”為主線，以“提出問題”“分析問題”“解決問題”為開發思路，實現學生分析任務、討論分析任務、完成任務掌握相關理論及實踐技能的過程。由于實驗內容大多停留在順序控制，整體內容偏簡單，這種實驗強度不足以培養學生的創新實踐能力和新工科背景下的高素質專業素養，因此增加實驗的難度，將一些工程案例引入實驗教學，提前布置好實驗內容，讓學生編制好程序帶到實驗室。在整個實驗過程中以學生為主，自行實踐操作，教師以觀察指導為主，觀察各小組完成任務的過程中遇到的問題，實時與學生互動交流，當操作過程中各小組遇到共性問題時要重點講解，突破難點。通過實驗，鍛煉學生的動手能力以及解決問題的能力，培養學生的創造性思維。

2.3 課后鞏固

教師將作業發送至在線課堂管理平臺，學生通過完成作業，鞏固學習內容，同時為學習能力較強的學生布置拓展作業，提升學生的學習能力。同時教師利用微信學習群進行答疑，及時解決學生學習中遇到的問題。

2.4 課程評價體系

傳統的考核方式由平時成績和期末考試成績組成，基本知識、理論占比較多，實際動手能力、操作能力占比較小。為了實現對學生更加有效、公平的評價，需要根據現有教學模式調整課程考核方式，教師根據在線課堂管理平臺上學生的課前預習、課后拓展的具體情況和相關數據，增加平時成績所占的比例，突出學習過程考核和實踐考核的重要性[2]，合理的課程評價體系能夠更有效的激勵學生投入到混合式教學過程，并且獲得更好的教學效果。課程評價體系如表1所示。

表1 課程評價體系

3 線上線下混合式教學模式的效果

3.1 學生學習興趣增強

課程所有的知識點學生可以通過在線平臺自主學習獲得，打破了時間和空間的限制，學習時間靈活。網絡資源選擇性大，除了智慧樹平臺，還有西門子官方網站、工控論壇等多種資源，不同程度的學生可以根據自身對于知識的掌握情況，自主選擇相關資源進行學習，學生可選擇自己感興趣的拓展知識深入研究，學習主動性和學習樂趣也有增加。

3.2 全面提升教學效果

教師可以利用在線平臺監測學生的學習進度，并通過測試題的答題情況了解每個學生對知識的掌握情況，方便教師在課堂上對大多數學生沒有掌握的知識點進行講解，對學習有困難的學生進行有針對性地指導，由于知識點的學習都在課下完成，課堂上學生有足夠的時間進行項目實踐，通過編程、軟件仿真和調試，既理解鞏固了知識，又可以培養學生的工程實踐能力，全面提升教學效果[3]。

4 結論

線上線下混合式教學模式打破了傳統教學模式，顛覆了以教師為主的講授式教學過程，教師可利用在線平臺監測學生學習進度，掌握學生線上學習效果，根據學習效果設計線下教學內容，線下教學以學生為主體[4]。混合式教學模式提升了學生學習興趣，最大化利用線上資源及學習時間，得到了學生的認可。通過該教學模式能夠實現對理論學習能力、實踐能力和綜合運用知識能力培養，提高了學生就業競爭力。