PLC課程的翻轉課堂和傳統課堂等教學模式多元化融合的研究①

李占友 韓春娟

[摘 ? ? ? ? ? 要] ?電氣控制類專業學生在教學實踐過程中需要完成的主要任務之一就是PLC課程設計。其為本專業教學內容的重要組成部分，主要依靠PLC語言設計電氣控制裝置，并根據相應需求規劃目標任務。將翻轉課堂的先進教學理念同PLC課程教學相結合，汲取傳統課堂教學模式和翻轉課堂教學模式二者的優點，將前者用以奠基，將后者用以提高，而并非簡單地利用翻轉課堂教學模式替代傳統課堂教學模式。如此，即可在確保學生整體素質能力的基礎上，大幅度地提高諸多學生的學習效果和綜合素養。

[關 ? ?鍵 ? 詞] ?PLC課程;翻轉課堂;傳統課堂

[中圖分類號] ?G642 ? ? ? ? ? ? ? ? [文獻標志碼] ?A ? ? ? ? ? ?[文章編號] ?2096-0603（2019）18-0030-02

一、相關概念

（一）PLC技術

二十世紀六七十年代，為同大規模集成電路、電子計算機、機器人以及數字控制等高新技術進步發展相契合，美國通用汽車公司創新研發出新型汽車型號。這種汽車型號將繼電控制簡單易懂、熟悉度高、操作性強以及電子計算機普及廣、功能多、靈活性高等優點結合在一起，致力于打造一種新型電子化自動控制裝置，從而超越傳統繼電-接觸控制，占據市場主流。

1969年，美國數字設備公司首次成功研制出PDP-14可編程控制器，并將其應用于GM公司的自動裝配線上。

1987年，國際電工委員會承認PLC技術，并將其定義為：一種為工業現場應用而設計的電子系統裝置，主要依靠數字進行運算操作。在其內部儲存空間中，其使用可編程序來執行計時、順序控制、算術運籌以及邏輯運算等操作指令，并借助模擬式、數字式的輸入和輸出，控制相應類型的生產過程。

PLC技術早期主要替代傳統的繼電—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）。

隨著計算機技術、電子科技的快速進步，可編程控制器的適用范圍已經大大超過順序控制。可編程控制器（Programmable Controller PC）為避免與個人計算機（Personal Computer PC）相混淆，便采用PLC作為其縮寫。

（二）翻轉課堂

“Inverted Classroom”或“Flipped Classroom”是翻轉課堂的英譯，指的是教師可以根據實際情況，重新安排課堂內外的時間，把教學活動的主體權交給學生，使其成為整個教學實踐過程的中心。開展翻轉課堂有利于留存更多的課內寶貴時間供教師答疑解惑，而傳授知識的活動則被安放在課外進行，從而充分調動學生的積極性與主動性，使其利用課后時間自覺學習、自主學習。當今，互聯網蓬勃發展，莘莘學子可以借助互聯網平臺學習多種多樣的在線課程、微課視頻、一體化教材，并即時參與討論、練習。因學習知識的空間和時間得到了延展，學生即可根據自己的狀態、基礎以及時間來安排學習，達到掌握重、難點的教學目標。學生接受能力的差異性便可有所削弱，為教師省去一份煩惱。

翻轉課堂模式是大教育運動的重要組成部分，在具體內涵上，其同探究性學習、混合式學習、其他教學方法和工具有相同之處，皆為了提高學生的參與程度、激發學生參與興趣。“翻轉課堂”顛覆了傳統意義上的課堂教學結構與教學流程，與此同時，促進了課程模式、教師角色、管理模式等活動的深層次變革。

二、我國高校PLC控制技術課程的教學現狀問題

（1）教學方式尚有不足，仍然以講授為主。《師說》中提及“傳道、授業、解惑”為教師的三大基本責任，這便交代了教師在教學過程中的順序，即講解知識、傳授技能、答疑解惑。然而現今的教學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，教師會根據經驗和教情、學情有所側重地對諸多代表性問題作統一講解，在此過程中卻忽略了學生個性化問題。（2）教學模式較為單一化。目前，諸多高校教師在開展PLC控制技術課程教學時，都會把絕大部分時間用以講述PLC指令的應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，把主動權牢牢地握在自己的手中，而學生只能被動地接受知識。而且，學生所學習的理論偏多，親身實踐較少，不能及時將親身經歷反饋給教師，溝通不便，影響了對知識的掌握。（3）學習評價較為匱乏。在傳統的PLC控制技術教學過程中，教師講授知識的時間較長，而不能及時對學生的接受情況作出準確評價。倘若應用翻轉課堂的教學理念，便可在一定程度上緩解這一現象，對課程設計進行優化。（4）實踐機會缺乏。PLC應用技術是實踐類學科，學生想更好地掌握這一課程，必須在掌握理論知識的基礎上動手實踐。而如今諸多高校并沒有專業的實訓基地，社會上也沒有數量龐大的實習崗位，這在一定程度上限制了學生的認知能力的發展。

三、PLC課程的翻轉課堂和傳統課堂等教學模式多元化融合

（一）教學設計

模塊化項目教學的教學方式是適應PLC控制技術課程的，其通過分析多種多樣的工程項目和實例來幫助學生從實踐活動中獲取知識，并利用知識經驗完善下一個實踐活動。PLC控制技術課程翻轉課堂可以劃分為以下三個過程，即課前、課中和課后。這三個過程不是分割的，而是相互聯系、有機統一的。

1.課前階段。教師將教學PPT或微視頻提供給學生，使其利用課余時間自行學習。這一部分是學生學習基礎知識的必備環節，學習程度的高低、學習效果的好壞都直接影響了課堂教學的進程。倘若學生基礎很差，自主學習未落實，那么學生提出的問題就沒有探討性，教師的講解也無從下手。就準備課前學習資料而言，教師可以將PLC課程的教學目標、項目實施作為參考標準，有針對性地設計每節課的知識重難點和練習題目，制作教學PPT課件或微視頻，發布到學習網站，以供學生自主學習。

2.課中階段。教師在課程教學中要幫助學生將知識內化于心。翻轉課堂最大的優勢便是契合了這一教學目的。在開展PLC課程教學過程中，教師要圍繞控制程序的編寫、項目任務的引入以及任務的實施、上機驗證、修改、通過等全過程設計課堂活動。學生根據自己在課前學習及練習中發現出來的疑惑提出問題，教師采用分組討論制，先讓學生自主解決一部分問題，隨即匯總不能達成一致的問題，分類給予答復。如此一來，就能更好地處理學生個性化的問題，因材施教。

3.課后階段。在應用翻轉課堂教學模式開展教育活動后，教師要根針對教學目標、教學內容、學生自主學習的效果、上課討論的情況以及課程作業完成程度等因素進行反思和經驗總結。而學生要根據自我準備情況、上課討論內容、學習效果等因素進行知識總結，有則改之，無則加勉。

（二）教學實施

基于翻轉課堂的PLC控制技術教學實施應做實課前、課中、課后三個階段的教學活動。

1.課前教學活動。課前教學活動是指學生根據教師提供的資料，進行課前的自主學習。這一部分主要包括以下三個環節：（1）確定協作學習小組。該步驟首要解決的問題就是學生的分組問題，這事關整個過程的進展情況。因此既要考慮自主性，又要考慮效應性。在學生組成協作學習小組時，不僅要考慮學生之間的關系，更要根據學生的素質水平進行合理分配，將人數控制在3～5人，這樣有利于學生溝通交流、展現自我，從而推動整個小組共同發展。（2）在相應平臺發布學習資源。以電動機正反轉控制仿真實驗為例，任務概述、任務目的、任務分析、任務開展以及任務總結等內容是教師課前需要提供的文本資料。其中任務開展環節可以劃分為以下五個步驟，即閱讀系統原理圖、認識實驗器材、實驗分析、實驗操作以及觀察實驗結果。（3）學生進行自主學習。這點關鍵之處在于“自主”二字，學生要保持高漲的積極性與主動性，合理安排時間，才能起到事倍功半的效果。本課程的教學對象為湖南網絡工程職業學院機電一體化專業大二學生，為保證學生課余時間充足，本課程將采取四節課連上的方式，其中前兩節課的安排旨在為學生提供自主學習理論知識的時間。

2.課中教學活動。課中教學階段是指學生協作小組根據教師布置的綜合性任務開展討論活動，集中匯總疑難點，及時反饋給教師。教師則需要根據學生的反饋，有針對性地答疑解惑，保證問題的有效解決。

3.課后教學反思。課后反思是指在教師在完成一個階段的教學任務后，反思總結經驗教訓，思考課前準備是否充足、小組討論是否達到預期目的、學生是否將知識內化等問題，從而為今后的教學活動積累經驗，進一步促進教育教學水平的提高。

四、結論

PLC課程是傳統課堂教學的延伸和發展，是理論知識與工程實踐的銜接。電氣控制類專業學生通過某一生產設備的電氣控制裝置的設計實踐，了解一般電氣控制系統設計過程、設計要求、應完成的工作內容和具體設計方法。通過設計有助于復習、鞏固以往所學的知識，達到靈活應用的目的。設計必須滿足生產設備和生產工藝的要求，因此，設計之前必須了解設備的用途、結構、操作要求和工藝過程，在此過程中培養從事設計工作的整體觀念。通過翻轉課堂與傳統課堂等多個模式的有效融合，培養和提高學生獨立工作能力與創造力;綜合運用專業及基礎知識的能力，解決實際工程技術問題的能力;查閱圖書資料、產品手冊和各種工具書的能力;工程繪圖的能力;書寫技術報告和編制技術資料的能力。在專業知識與研究方法方面為日后的畢業設計乃至畢業后的工作奠定良好的基礎。

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編輯 武生智