學習通+BOPPPS教學模式在“電氣控制技術及PLC”課程中的應用

劉光輝

新疆工程學院 新疆烏魯木齊 830023

“電氣控制技術及PLC”課程是新疆工程學院電氣工程及其自動化專業的一門重要的專業必修課程。在前期已開設“電路”“電機拖動基礎”等課程的基礎之上，學生掌握了基本的電工電子技術知識，初步具備了閱讀、分析、設計、安裝、調試簡單電子電路的能力。通過本課程的學習，學生掌握電氣控制與PLC的基本工作原理、編程設計方法，具有使用PLC設計工業控制系統的能力，培養學生在實際工程應用當中分析、處理和解決問題的能力。本課程既要求學生有一定的理論基礎，又強調學生的動手操作能力，具有較強的技術性和實踐性，對學生的綜合實踐及創新能力非常重視。傳統的“電氣控制技術及PLC”教學多以教師的課堂講授為主，先給學生在課堂上重點講授理論知識，再單獨做實驗，不注重培養學生的實踐能力和知識的綜合運用能力，缺乏創新精神，導致學生在學習過程中理論和實踐相脫節，而且教師在講授時教學內容抽象不生動，學生不容易理解，學習積極性差，課堂參與度不高，教與學相互脫節。

隨著“互聯網+教育”、網絡在線教學等現代化教學手段的發展，信息化與教學深度融合在提升課堂教學效果方面發揮了積極的促進作用，已成為課堂教學改革的必然發展方向。近幾年來，涌現出許多線上教學平臺，其中超星學習通被廣大師生的普遍使用。同時，BOPPPS教學模式能有效提升教學質量，且具有良好的適應性和可操作性，故而受到大家的廣泛關注和借鑒。張雄等提出基于超星學習通的BOPPPS線上教學模式實踐探究，利用學習通+BOPPPS教學模式對“大學物理”課程進行教學改革應用研究。研究結果顯示，該課程的教學效果得到了顯著提高。

本文針對我校“電氣控制技術及PLC”課程的開課現狀，充分考慮該課程重實踐的特點，充分利用超星學習通便捷的信息化教學平臺，大力推進BOPPPS教學模式在日常教學中的應用，構建了基于“學習通+BOPPPS”的線上線下混合式教學模式，以學生為中心，成果為導向，增加學生的課堂參與度，激發學生的學習興趣，充分調動學習的積極性，教學效果得到顯著提升。

一、“學習通+BOPPPS”教學模式設計簡介

隨著社會的發展，教育理念也在不斷改變，以學生為中心的教學理念已成為世界主流。BOPPPS教學模式誕生于20世紀70年代，它根據建構主義和交際法，提出了以學生為中心的教學理念，不僅明顯提高了學生的課堂參與度，而且教學效果有了很大提高。BOPPPS教學模式改變了以前傳統的課堂教學，把教學中心從老師轉移到學生，從“教師講、學生聽”的狀態，轉變為教師引導，學生高度參與探究式、個性化的課堂教學。目前，全世界有很多大學和教育機構國家普遍認可并采用這種教學模式。雖然BOPPPS教學模式在我國的應用和研究相比國外要晚些，但是它在國內高校課堂教學中的發展非常迅速。該教學模式以學生為中心，把課堂學習劃分成六個部分，包括六大元素：導言(Bridge-in)、目標(Objective)、前測(Pre-assessment)、參與式學習(Participatory Learning)、后測(Post-assessment)、總結(Summary)，簡稱BOPPPS。教師可根據實際情況，把整個教學過程靈活拆分成六個環節，參照課程實際情況分別設計每個環節的具體內容和要求，以達成課堂教學目標為核心，突出教學重難點，提高學生的學習參與度，增加課堂師生互動，評估測驗并總結反思，持續修正課堂教學，有效提升教學效果。

二、“學習通+BOPPPS”教學模式在課程教學中的應用實例

下面以我校電氣工程及其自動化專業“電氣控制技術及PLC”課程中“十字路口交通燈PLC控制”任務為例，進行了“超星學習通+BOPPPS”模式的教學設計，本次教學設計共90分鐘，2學時。根據BOPPPS模式的六個教學環節進行了具體的設計，包括每個教學環節的活動內容、時間安排以及要使用的教學資源與方法手段等具體內容。本次課程教學設計充分體現了以學生為主體、參與式教學的課程設計理念，理論聯系實際，積極調動學生的學習興趣，培養學生對知識綜合應用能力。主要教學環節設計如下：

(一)播放多媒體視頻資料，課堂導入(B)

利用超星學習通平臺播放人們生活中十字路口交通燈音視頻資料，體會十字路口交通燈對交通運輸的重要性，啟發學生思考：十字路口的交通信號燈能否用PLC進行控制？用前面學過的PLC編程知識能否實現？鼓勵學生獨立思考、積極發言，共同討論這一問題，自然而然地引出本次課的主要學習任務，即“十字路口交通信號燈的PLC控制”。采用播放音視頻資料的方式去吸引學生的注意力，激發學生的學習興趣和求知欲，引用實際案例進行新課導入。該環節使用的方法手段：超星學習通播放視頻；時間分配：5分鐘。

(二)明確學習目標(O)

給學生明確展示本次課程的學習目標，讓學生清楚地知道通過本次課程學習所要達到的目標，帶著問題去學習，做到有的放矢。通過上個環節的啟發引導，告訴學生，要想用PLC實現十字路口交通燈的控制，就必須要掌握PLC編程的經驗設計法，定時器、計數器等編程元件的基本用法，以及PLC編程軟件的使用方法。該環節使用的方法手段：多媒體PPT輔助講解；時間分配：5分鐘。具體教學目標如下：

(1)知識目標：學生能夠掌握PLC編程的經驗設計法的一般步驟；熟練使用PLC編程軟件，能夠說出不同類型定時器、計數器的工作特點。

(2)能力目標：學生能夠根據十字路口交通燈的控制要求實現該系統的軟、硬件設計，并能夠完成PLC控制電路的接線，具備PLC控制系統調試的能力。

(3)情感目標：培養學生具備科學嚴謹的工作作風和良好的職業素質。

(三)課前測試，分析掌握具體學情(P)

利用超星學習通平臺發布在線課堂或章節小測試，通過超星學習通后臺的數據統計進行大致的學情分析，然后可以根據學生對本次課程內容的學習情況，對此次課堂教學的內容、進度、方法手段進行及時調整，引導學生強化學習具有共性一般性的問題，注重區分重、難點，做到因材施教、有的放矢。例如，根據本次課前測試環節的統計結果，發現有三分之一的同學對接通延時定時器(TON)和斷電延時定時器(TOF)的當前值、位以及定時器觸點的變化規律不清楚，這時就需要在課堂上加強該內容的講解和討論。該環節使用的方法手段：超星學習通測試；時間分配：5分鐘。

(四)以學生為中心，參與式課堂學習(P)

“以學生為中心”的積極參與式課堂教學是BOPPPS教學模式中非常重要的一個環節。為了能更好地激發出學生的學習興趣，切實提高學生課堂學習的參與度，打造高效課堂，老師采用以任務為驅動的理實一體化教學法，將課堂上老師灌輸式講解變成引導啟發式教學。將該教學環節分解成若干個具體小任務，每個小任務之間相輔相成，環環相扣，邏輯性緊密。每個小任務都需要精心設計項目任務單，明確每個小任務要達到的具體要求，適時結合超星學習通平臺提供的彈幕、投屏、投票打分、多媒體等信息交互工具和學生進行良好的互動教學，鼓勵引導學生積極參與并完成每個小任務，幫助學生達成本節課的學習目標。具體小任務分解如下：

1.思考并討論

作為“首都餐飲業品質提升工作”的重要組成部分和提升首都餐飲業品質的重要舉措，同時落實國家市場監督管理總局《餐飲服務食品安全操作規范》的具體要求，中國烹飪協會制定并發布了《北京市餐飲業就餐區和后廚環境衛生規范》、《北京市餐飲業客用衛生間清潔衛生示范導則》、《北京市餐飲業文明服務導則》和《北京市餐飲業品質餐飲示范導則》。“一規范三導則”是中國烹飪協會在履行食品安全社會共治工作時，積極發揮行業協會組織職能的實際行動。

十字路口交通燈控制的工作過程是如何實現的?定時器的振蕩定時和順序定時是如何實現的?該環節使用的方法手段：超星學習通主題討論；時間分配：5分鐘。

2.試試看，能完成以下任務嗎

(1)用PLC單獨控制2盞黃燈同時閃爍3次，閃爍周期為1秒；

(2)用PLC單獨編程實現東西方向的紅黃綠交通燈的自動控制。

該環節使用的方法手段：小組討論+實驗；時間分配：15分鐘。

3.完成PLC的I/O接口分配

選擇適當型號的PLC，讓學生根據十字路口交通燈控制系統具體輸入、輸出情況填寫項目任務單，把各個外部輸入、輸出器件與PLC的I/O接口正確分配。采取各小組分組討論的形式，要求學生對自己以及其他各組設計的I/O分配表進行自評和互評，老師不斷巡視指導并簡單給出評價。該環節使用的方法手段：小組討論+學生自評互評；時間分配：10分鐘。

4.繪制PLC的外部I/O接線圖

啟發引導學生根據I/O分配表，分小組討論，組內合作完成十字路口交通燈PLC控制系統的I/O接線圖繪制。利用超星學習通平臺的投屏功能，將各小組的I/O接線圖展示在大屏上。師生共同討論、分析每組的完成情況。首先要鼓勵、表揚每組的優點，同時也要及時糾正發現的問題，各小組間取長補短，相互促進。最后，巧妙地融入思政元素，將專業教育與思政教育深度融合，培養學生科學嚴謹的工作作風和良好的專業素質，使知識傳遞、能力提升與價值引領有效結合。該環節使用的方法手段：小組討論+學習通投屏點評；時間分配：10分鐘。

5.編寫PLC控制程序

根據被控對象的工藝條件和控制要求，設計PLC控制梯形圖。在編程軟件中輸入梯形圖，完成后進行程序的語法錯誤檢查，檢查無誤后進行軟件仿真調試。在此過程中，老師積極引導學生思考，問題設計由淺入深，啟發學生逐步實現十字路口交通燈自動控制的最終目標。該環節使用的方法手段：啟發式問題引導+學習通搶答或點人回答；時間分配：10分鐘。

6.下載PLC控制程序，進行軟硬件綜合調試

接通電源，按下啟動按鈕，觀察東西和南北方向不同顏色信號燈的亮滅情況，考查十字路口交通燈控制系統的運行是否符合實際控制要求。如果發現該系統的工作過程和實際控制要求不相符，迅速分析查找問題，檢查系統接線和梯形圖程序是否正確，然后斷電調整修改，直到交通燈運行過程與控制要求相符為止。在此過程中，老師及時巡視指導。該環節使用的方法手段：小組討論+實驗調試；時間分配：10分鐘。

(五)課堂后測，評估學習效果(P)

利用超星學習通發布測試問題，注重培養學生分析問題和解決問題的綜合能力，不斷強化學生的實踐能力和創新能力。啟發學生思考：能否采用置位、復位指令替換起保停電路？你還能否采用其他指令或程序結構實現十字路口交通燈的控制？通過老師的啟發引導，不斷強化學生對知識的綜合應用，進而提高學生梯形圖設計的能力，掌握學生的整體學習效果。該環節使用的方法手段：啟發式問題引導+學習通搶答或點人回答；時間分配：5分鐘。

(六)課堂總結，內化鞏固(S)

根據本次課程的學習，學生以小組為單位分組完成思維導圖任務，將所學內容進行歸納、總結和反思。然后采用超星學習通投屏進行分組展示，通過學生互評、教師點評相結合的綜合評價，評出最優思維導圖。課程結束后，利用超星學習通發布作業，讓學生通過查閱資料、主題討論等方式，拓展課堂學習內容。該環節使用的方法手段：分組討論、展示+相互評價；時間分配：10分鐘。

結語

相比較傳統的“電氣控制技術及PLC”理論課堂授課，學習通+BOPPPS教學模式使課堂教學變得更加科學、合理和高效。通過有針對性的課堂教學環節設計，突出了以學生為主體的參與式學習。同時，在課堂教學中利用超星學習通平臺能更加科學有效地實施BOPPPS教學模式，為實現高效課堂提供有力的支撐，本文充分結合了兩者的優點，把它們有機地融合在一起，建立了一種學習通+BOPPPS的線上線下混合式教學模式，并將該教學模式應用在“電氣控制技術及PLC”課程之中。結果表明，經過此次教學改革實踐，較大程度提高了學生的課堂參與度，有效達成了課堂教學目標，教學效果得到了明顯的提升。