“低壓電器與PLC控制”課程線上線下混合式教學模式改革＊

黃文靜，戚建國

（1.河北工業職業技術大學，河北 石家莊050000；2.醫科達（北京）醫療器械有限公司，北京100000）

當前，在《中國制造2025》戰略實施的背景下，中國持續推進產業轉型升級，大力發展新一代信息技術、智能高端裝備[1]。在供給側改革、產業結構升級調整的大背景下，智能制造、信息技術等新興產業興起，產業結構升級調整對技能人才需求發生了新的變化，新技術、新知識、新能力對技能人才產生了更高的要求[2]。而低壓電器與PLC控制技術為企業數字化、智能化升級轉型所必需的關鍵技術，在制造、冶金、化工、制藥等行業的自動化控制中普遍應用[3]。課題組經過對河鋼集團、首鋼集團、天鋼集團等企業進行實地調研發現，制造業智能化生產升級改造中，企業面臨巨大的技術技能人才缺口問題，面對企業的智能化升級改造，企業急需低壓電器與PLC控制系統維護、調試、設計、開發的高技能人才。

“低壓電器與PLC控制”課程為各高校電氣自動化技術、機械制造與自動化、數控技術、機電一體化技術、應用電子技術、應用化工技術、冶金材料工程等專業普遍開設的一門專業課程[4]。本課程具有知識覆蓋面廣、更新發展速度快、既強調理論又偏重實踐、與實際生產和應用緊密結合的特點，對學生職業能力培養和職業素質養成起著重要的支撐作用。

低壓電器與PLC控制技術應用于自動控制工業現場，要求本課程教學內容緊密結合生產實際、實用性強、技術更新快，PLC編程對邏輯抽象思維能力要求也很高[5]。同時課程還要滿足“90后”“00后”教學對象具有的自主性強、動手實踐能力強、運用信息技術能力強、易于浮躁的特點[6]。而目前大部分“低壓電器與PLC控制”課程仍采用傳統的課堂教學模式，多為教師講授、演示占課程的主要部分，教學內容注重理論知識點的講解而缺乏具體的實際應用載體，學生被動地學習，學習效果不太理想。

針對以上問題本文研究“低壓電器與PLC控制”課程線上線下混合式教學模式改革。設計結合企業的不同工程項目和實例，通過線上網絡教學平臺將課件、視頻、作業等教學資源放到網上發布，幫助學生課前預習，課上主題討論、頭腦風暴，課后完成作業、復習等，同時將課堂搬到實訓室進行，結合線下教學、實訓，教師示范與學生操作訓練互動，突出學生的主體地位，提高學生分析和解決問題的能力。讓移動互聯網的技術為教學所用，使學生在具有真實的工作環境中，實施工程項目實踐，完成學習任務，使學生的專業水平和整體素質得到顯著提高。

1 現有教學模式、內容等存在的主要問題

近幾年“低壓電器與PLC控制”課程的改革也在進行著，有的學校率先扛起了項目化課程改革的大旗，有的則邁出了案例式教學的步伐，然而教學質量和教學效果并沒有明顯的改善[7]。具體存在以下問題。

1.1 課程體系與教學內容過時

傳統的“低壓電器與PLC控制”課程在教學內容的編排上一般是先介紹常用低壓電器的硬件結構和工作原理、電氣控制原理等，然后講解PLC指令和程序設計。這樣編排的教學內容將電氣控制與PLC控制分開進行教學，而沒有將低壓電器與PLC控制結合在一起，使得教學內容割裂，與現代實際工程應用脫節，且教學內容缺乏具體的載體，培養的學生不能滿足企業的實際需求。

1.2 教學模式與教學方法落后

傳統的教學模式仍以課堂教學為主，由老師來講解各個知識點，學生被動地學習，使知識艱澀難懂，枯燥乏味[8]。實驗部分也都是驗證性實驗，由教師給出源程序和電路圖，然后運行觀看效果，使得培養的學生缺乏自主思考的能力。而PLC編程對邏輯抽象思維能力要求很高，這樣傳統的課堂教學會造成學生的應用能力、創新能力不足。

1.3 試卷考試方式重理論輕能力

傳統的期末考試多采用試卷統一考試，側重考核學生對基礎概念的理解、記憶能力，學生只需死記硬背知識點就可以獲得高分，不利于全面、真實地考核出學生真實的知識能力結構。且試卷考試僅能對書面知識進行考核，無法考察學生的實際應用能力，影響了學生積極主動的學習精神和實踐能力的培養。

2 線上線上混合式教學模式改革探究

2.1 項目引導、教學做一體化

為了培養服務于企業一線的高技能人才，在課程設計上以行業和崗位需求為導向，以國家職業標準為依據，以典型工作任務為載體，以培養學生發展為目標，進行項目課程開發。

首先進行企業調研，調查企業的用人需要和標準等，以企業實際需求為依據，確定課程目標。再根據企業需求的調研結果，制定教學內容，教學內容的選取立足于滿足企業的需求，與企業崗位的能力需求吻合，開發接近實際工作崗位的項目，將理論知識點串接到項目中去。

2.2 課程教學目標

通過本課程的學習讓學生掌握電氣控制線路的工作原理，具備對電氣控制線路識圖、分析、安裝、調試、故障檢測的能力；掌握PLC工作原理及編程方法，能夠根據控制要求設計PLC控制系統，對所設計控制系統進行調試運行，并應用于生產過程控制。

2.3 課程內容

根據課程目標、智能制造背景下企業的發展新需求、市場新技術和機電類專業畢業生所需要的崗位能力，并對接1+X標準選取課程內容。課程內容主要包括兩部分：常用的低壓電器、電氣控制系統的基本控制電路，西門子PLC所構成控制系統的應用技術。

本課程以西門子S7系列PLC為載體，開發接近實際工作崗位的項目，通過設計如圖1所示的7個不同的實際工程項目，以項目為單元，以實際應用為主線，引導學生由實踐到理論再到實踐，將理論知識自然地嵌入到每一個實踐項目中，教、學、做、練緊密結合。每個項目均包括“任務引入與分析”“知識學習”“項目實施”“知識擴展”“能力提升”，由簡單到復雜、由單一到綜合，每個項目環環相扣、層層遞進，全面訓練學生的專業能力、方法能力、表達能力、檢查評估能力、團隊協作能力、社會能力等。針對項目問題設計包含“初始控制方案確定、PLC及元器件選型、基本程序設計、最終電路方案確定、PLC上機調試”等全流程教學方案，等全流程教學方案，充分培養學生的創新意識、創新思維和創新能力。

圖1 項目化教學單元

2.4 線上線下混合式教學模式開展教學

在實際教學中，采用線上線下混合式教學模式開展教學。上課前，首先由教師布置項目學習任務，提前將課件、視頻、動畫等資源放到網絡教學平臺上發布，學生到學習網站上查閱學習資料，進行課前預習，提前找到問題，制定完成項目任務的計劃、步驟等。通過課前學習可以有效提高學生學習主動性。

在課中，在接近實際工作崗位的工作情境中開展教學活動，課堂中采用啟發式、討論式、參與式、協作式教學方式，以具體工程項目為主線，將課堂搬到實訓室進行，教師示范與學生操作訓練互動，學生在“做”中“學”，學生自主編制、調試程序、修改程序、自主完成控制系統設計，激發學生的學習興趣，突出學生主體地位。還可以通過網絡教學平臺將學生不容易理解的抽象電路控制和PLC程序調試等演示出來，主題討論、頭腦風暴，激發學生的學習興趣，有效解決重難點，提高學生的創新能力，分析和解決問題的能力。

課后由學生自主填寫工作日志，完成工作總結，并進行小組互評，最后由教師針對同學們的項目完成情況進行綜合評價，并將本節課的教學資料上傳到網絡課堂，學生可以自主完成作業、復習，還可以到教學網站學習進行知識擴展等。同時通過QQ群、微信等移動互聯平臺，隨時解決學生的問題。讓移動互聯網的技術為教學所用，促使課堂教學的良性發展。

線上線下混合式教育模式，使學生全程參與教學活動，不僅能夠獲得知識和崗位的職業能力，而且增強了學習能力和團隊協作能力。

2.5 線上線下混合式過程考核

將傳統的試卷考核方式改為線上線下混合的過程考核。利用線上網絡教學平臺及線下課堂表現的過程考核方式，探索實施素質教育、提升教學質量的有效方法。

本課程由各個獨立又完整的項目組成，以每個學習項目成績進行累加，建立對學生參與教學、完成實訓項目、工作態度、創新過程的綜合考核體系，以每個學習項目成績進行累加，綜合統計分數。把傳統對成績的一次考試評定，分散到學習過程節點的質量控制，將考核貫穿到日常教學中，并以提高學生的實際應用能力為目標，以達到對教學的全程監控，不斷總結提高的目的。

課程總成績可以由以下幾部分構成：網絡教學平臺成績50%、實訓成績40%、期末考核10%。具體做法如下。

第一，網絡教學平臺上的學習情況占總成績50%，具體包括：資源學習；出勤、課堂表現、回答問題等；作業；理論考核。第二，實訓過程考核占總成績40%，建立對學生參與教學、完成實訓項目、工作態度、創新過程的綜合考核。第三，終結考核占總成績10%，由于本課程的特點，對于新技術應用的能力和對于現有知識進行二次開發應用能力要求較高，因此終結考核要安排一個全面反映學生能力的設計項目，以評價學生解決生產過程中實際問題的能力。

2.6 創新實踐活動

將專業知識學習和實際應用相結合，引導學生掌握分析問題并能夠創造性地解決企業實際問題的能力，鼓勵學生將低壓電器與PLC控制的知識應用于實踐，利用低壓電器與PLC技術開展科技類社團活動、科研課題、專利申請、科技學術競賽等活動，在實踐活動中不斷積累經驗，激發學生學習的興趣和動力，在實踐過程中提高學生的創新能力、動手能力和解決實際問題的能力。

3 創新之處

針對目前“低壓電器與PLC控制”課程內容著重知識點的傳授，缺乏具體的載體，與企業實際應用脫節的問題，課程改革在課程設計理念上以企業實際需求為依據，確定課程目標，圍繞課程目標，以企業實際項目為載體選取課程內容。注重學生能力培養，突出學生主體。

針對本課程教學內容實用性強、技術更新快、對邏輯抽象思維能力要求高、學生難以理解的問題，研究線上線下混合式教學模式，通過線上網絡平臺將項目課件、視頻、項目作業等資源放到網上發布，幫助學生課前預習，課上主題討論、頭腦風暴，課后完成作業、復習等，同時結合線下教學、實訓，將課堂搬到實訓室進行，教師示范與學生操作訓練互動，突出學生的主體地位，提高學生分析和解決問題的能力。

針對“90后”“00后”教學對象具有自主性強、動手實踐能力強、運用信息技術能力強、易于浮躁的特點，應用現代信息技術，增大課堂信息量，讓移動互聯網的技術為教學所用，使學生在具有真實的工作環境中，實施工程項目實踐，完成學習任務，提高學生專業水平和整體素質。

4 教學效果

以項目為導向的線上線下混合式教學模式受到了學生歡迎，學生全程參與教學，教學效率和教學質量得到明顯提高。項目式教學將理論知識嵌入到每一個實踐項目中，教、學、做緊密結合，切實提高學生綜合能力。網絡教學平臺資源豐富，充分調動學生學習主動性，線上線下混合式教學，有效解決教學重難點。過程考核貫穿始終，建立綜合考核體系，學生學習積極性、主動性明顯提高。如圖2所示，通過實踐檢驗表明，學生綜合實踐能力和創新能力顯著提高。

圖2 學生平均成績

5 結語

本文針對“低壓電器與PLC控制”課程教學內容實用性強、技術更新快、對邏輯抽象思維能力要求高、學生難以理解的問題，探索研究以項目為導向的線上線下混合式教學模式改革。通過線上線下混合式教學模式改革，讓移動互聯網技術為教學所用，應用現代信息技術，使學生在具有真實的工作環境中，實施工程項目實踐，注重學生能力培養，突出學生主體。通過實踐檢驗表明，學生專業水平和整體素質顯著提高。