基于雨課堂的PLC原理及應用教學模式創新改革與實踐

秦鑫 陳霞

*項目來源：河南省新工科研究與實踐項目（項目編號：2020JGLX098）；教育部產學合作協同育人項目（2022年第二批）“機器人創新技術在民辦高校師資隊伍中的應用及培訓探究”（項目編號：221003806133845）；鄭州工商學院教學研究項目“基于混合式教學模式的《PLC原理及應用》課程教學探析”（項目編號：GSJG2022034）。

作者簡介：秦鑫、陳霞，助教。

DOI：10.3969/j.issn.1671-489X.2024.10.011

摘? 要? 結合PLC原理及應用課程教學特點，以培養應用型專業人才為導向，開展教學模式創新改革與實踐，對傳統教學方式的不足進行總結，結合現代信息技術創新線上線下混合式教學改革方案，構建混合式教學新模式，并詳細闡述利用雨課堂平臺打造混合式教學模式的具體實施過程。創新改革實踐結果表明，與傳統教學模式相比，PLC課程混合教學模式可顯著增強學生的學習效果，為高校應用型專業教育教學改革提供了可行的新思路。

關鍵詞? 雨課堂；混合式教學；PLC原理及應用；思維導圖

中圖分類號：G642.0? ? 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2024）10-0011-04

0? 引言

PLC原理及應用是機電、自動化類專業的核心課程[1]，該課程強調理論與實踐相結合且廣泛應用于工業控制領域，具有高理論性、高實踐性的特點。課程要求學生掌握PLC的工作原理及編程調試方法，具備工業控制系統的綜合開發能力，并能將所學知識應用于自動控制設備的調試與維護。

目前，針對PLC課程的教學，多數高校采用項目式教學法。項目式教學法以具體項目為依托，將理論與實踐相結合，學生在具體項目中掌握相關知識，完成課程內容的學習[2]。該方法雖然對提高學生的專業實踐能力有一定效果，但由于課堂時間有限，且教師側重實踐知識的講授，學生在課堂上只能快速完成任務而缺少對基礎原理知識的學習，導致對知識內化不足，實踐能力和創新性不足。另外，PLC屬于工業控制系統的核心器件，內部組成結構復雜、工作原理抽象[3]，學生很難在有限的課堂時間內很好地理解相關理論，導致綜合性項目只能跟做，缺乏創新性，對綜合項目的知識點融合較難理解，從而導致實施過程中容易出現課時不足的情況。因此，需要探索PLC課程教學新模式以補齊當前教學方式的短板。

當下現代信息技術發展迅猛，促進了教育教學方式新一輪的變革[4]。基于現代信息技術與高校課堂教學深度融合，構建基于線上平臺的混合式教學模式，有助于高校教師更新改進教育教學理念和方法，為培養高質量社會主義接班人助力。

本文以PLC原理及應用課程為例，將傳統教學模式與線上教育平臺有機融合，開展基于雨課堂的混合式教學改革探索與實踐，構建新的教學模式和體系，滿足新工科對人才培養的需求，更好地實現高質量工程教育培養目標。

1? 基于雨課堂的混合教學模式

高等院校線上線下混合教學模式是高等教育教學與現代信息技術有機結合的一種全新教學模式[5]，該模式最大的特點是打破了時空的限制，構建了線上線下相融合的教學環境，既能體現學生的主體地位，又能發揮教師的主導作用，能夠拓寬學生的學習維度，提高學生的自主學習興趣和積極性。

清華大學與學堂在線聯合打造的雨課堂教學平臺以PPT和微信為支撐，為學生提供“課前推送—課中互動—課后統計”的完整、系統學習體驗。依托雨課堂平臺數據，授課教師可對本堂課程內容的教學情況和學生學習效果進行量化分析，評估本次課程內容的教學效果，實時調整教學方法，優化課堂教學設計，構建教育教學邏輯閉環。

本文提出的線上線下混合式教學模式基于雨課堂平臺開展，依托平臺線上教學完成知識導入，通過線下課堂實現知識內化，線上線下相關聯進行教學設計，統一后臺管理，構建良好的學習空間。

2 基于雨課堂混合教學模式的PLC課程改革

方案

本文所提出的混合教學模式是雨課堂和線下課堂二者的有機融合（圖1），該教學模式旨在培養學生實際應用能力，促進學生綜合素養提高，能夠促進傳統教學理念的更新，還能立足教學目標進一步優化課程設計，增強課程內容，創新課程組織與管理評估機制。

該模式立足培養應用型卓越工程師人才，培養學生工程思維和解決復雜問題的能力，充分調動學生學習的主動性和積極性。

教學活動前期，由教師確定線上教學內容，明確線上教學目標，分析課程教學現狀，結合課程重點內容發布線上學習任務，建立過程性考核與結果性考核相結合的評價制度，督促學生完成線上預習、視頻觀看、課前討論等。在此階段，教師運用情感表達策略創設虛擬學習社區的良好氛圍，激發學生的學習動機。此外，教師可根據學生的預習反饋情況和本次課程知識的重點，合理調整授課內容和時間安排，設置過程評價指標，精心設計課堂互動環節，突出重點。

課堂教學階段主要在線下進行，由互動和整合兩個階段構成。

互動階段的主要教學活動有提問、講解、示范、討論等形式，教師通過開放交流激勵學生持續參與，加深對知識的理解。

整合階段的教學活動有指令練習、總結、編程分析、測試等，教師鼓勵學生的情感表達和開放交流，引導有效學習，促進學生的知識建構。

課后鞏固階段主要在線上進行，教師在雨課堂平臺發布課后測試題目，督促學生完成知識點自測，掌握學生對知識點的把握情況；同時還可推送復習要求和知識共享，如完善章節知識體系思維導圖、分享優秀學生總結成果、補充其他學習資料等。

學生通過反思、拓展、展示、評價等方式進行教學反饋，教師借助情感表達策略加強反思互動，助力學生自我思考及發展。

3 基于雨課堂混合教學模式的PLC課程改革

實踐

本文以PLC原理及應用課程線上線下混合教學模式實踐為例，以教師為主導，激發學生主體作用，為PLC課程教學改革提供新的思路。PLC原理及應用課程共48學時，其中理論課32學時，實驗課16學時。為達到應用型人才的培養目標，提高高等教育教學質量，應對實驗課時不足、實驗設備功能受限等問題，2023年PLC課程采用線上線下混合式教學模式。

3.1? 教學準備階段

教學準備階段以雨課堂平臺為主，教師通過雨課堂平臺向全班學生推送本次課程內容，明確預習任務，推送多元化的線上資料和本次課程要解決的重點問題。要求學生完成預習任務，預習相關課件及視頻，上課前有所準備。

在此階段，提前將學生進行分組，各小組成員根據要求自主在雨課堂平臺或通過其他途徑獲取本次課程內容相關知識。通過課前預習，學生提前了解課程內容和重點問題，對難以理解部分，以小組為單位進行討論，由小組成員共同繪制知識點思維導圖并上傳至雨課堂平臺。教師可以發布預習測試題目，考查課程內容的預習情況，根據預習測試結果，確定本次課程的教學難點；也可以根據平臺統計數據掌握學生預習情況，督促個別學習消極者，進行個性化指導。

3.2? 課堂組織教學階段

課堂組織教學階段以線下授課為主。PLC原理及應用課程具有較強實踐性、創新性，課程內容以PLC的硬件結構、編程軟件使用、指令系統、梯形圖設計方法等為主，故理論課程適合在機房中完成教學任務。

教師提前依據預習測試結果，區分教學內容難點，進行合理的課堂設計，從而加強學生對該知識點更深層次的理解。通過介紹PLC工業控制系統的典型案例導入課堂，以實例對重難點進行細致講解，鼓勵學生與小組成員或教師交流、討論，完善思維導圖繪制，在理解的基礎上學會應用所學知識解決課堂問題，從而加深對難點知識的理解。理論上機課中，教師依據課堂內容提出程序設計任務，學生根據設計任務編寫程序，然后利用仿真軟件進行調試、仿真，驗證程序的正確性。教師引導各小組之間互相交流學習，調試失敗時，與學生共同分析錯誤原因，總結編程及調試經驗。通過完成理論課堂程序設計任務鞏固課堂所學知識，讓程序能夠正確運行，提升學生的成就感。最后，要求學生完成隨堂測試，引導學生自主進行課堂知識總結，從而構建高質量高效率線下課堂。

實驗實操課中，充分利用實驗平臺和仿真軟件構建實驗項目解決方案，培養學生理論聯系實際、解決實際工程問題的能力。實驗內容以簡單的順序控制任務為切入點，再逐步將一些典型的實際工程案例引入實驗教學，通過雨課堂平臺提前推送實驗內容及步驟，要求學生課下編寫實驗程序，完成實驗課程的預習任務。

授課過程中，教師簡單講解實驗內容和步驟并進行演示，展示正確的實驗結果。學生在實驗過程中自主進行實踐操作，教師以指導為主。教師實時與學生互動交流，及時解決學生實驗過程中遇到的問題，總結實驗過程中的共性問題進行集中講解并演示。鼓勵各組成員相互溝通幫助，統計實驗完成小組，小組間互相評價實驗效果并打分記錄，結合教師評分挑選此次實驗項目得分較高的小組進行項目成果匯報并演示，以點帶面，起到良好的帶頭作用，利于達到共學共育共提升的教學效果。通過實驗實操課，培養學生理論聯系實際能力、動手能力和創新能力，保持學生參與實驗課程的積極性，從而促進實驗項目教學質量提升。

3.3? 課后總結階段

課后總結階段在線上完成，教師可以利用雨課堂在線平臺監測學生的課后學習情況，通過測試題的答題情況了解每個學生對知識的掌握程度。教師通過收集的課后復習數據，統計課程內容的掌握情況，為在課堂上對后續關聯性知識點講解提供依據。同時，為督促學生進行課后復習，教師可通過雨課堂發布復習任務，要求學生完善小組思維導圖，挑選較為優秀者進行全班展示；要求學生完成課堂重難點知識總結及應用。

此外，教師還可通過雨課堂收集的在線數據，對個別學生適時進行個性化輔導，優化教學資源和方式，以形成利于學生主動參與、自主學習的教學邏輯閉環。

3.4? 教學效果評價

PLC原理及應用課程傳統的考核方式分為考試和考查兩種，為了采用多元化的考核方式，學校采用考查方式。課程考核成績由過程考核成績和期末考試成績兩部分組成。區別于傳統期末考核評價體系，混合式教學模式實現過程性評價與結果性評價的有機融合，該模式下的考核評價方式須注重雨課堂管理平臺上學生的課前預習、參與討論、課后鞏固與拓展的具體情況和相關數據，強調過程考核和實踐考核的重要性，增加過程考核成績所占的比例，即過程性評價基于雨課堂貫穿教學的全過程。根據PLC課程特點，期末考試成績評定也可采取更靈活的方式考查學生，如試卷、實操、答辯、項目抽簽等。具體課程評價體系如表1所示，其中過程性評價包括平時表現、課前預習、項目任務和實驗四部分，每部分成績各為100分，折合占比分別為20%、20%、30%、30%。該模式下課程評價體系能夠加強過程化管理，督促學生自主學習，檢驗學生知識點掌握情況，有益于課程的監管作用。

4? 混合教學模式效果分析

本文提出的基于雨課堂的混合式教學模式可以深化學生的主體地位，發揮教師的主導作用，拓寬學生的學習空間，延續課堂的學習時間，激發學生的學習興趣，調動學生的學習熱情，教學效果較為顯著。

如圖2所示，2022年和2023年PLC原理及應用課程期末成績統計顯示，2022年PLC原理及應用期末平均成績為77.88分，其中大多數學生成績分布在70～79分數段，60～69分數段學生人數亦占比較大；與之相比，2023年PLC原理及應用采用線上線下混合教學模式，90～100分人數明顯上升，而60～79分人數明顯下降。統計結果表明，該創新教學模式較傳統授課模式教學效果更顯著，能整體提升學生的成績，對培養應用型專業人才有明顯的促進作用。

5? 結束語

基于雨課堂的線上線下混合教學模式改革創新與實踐為當前教學變革提供了新的可行性思路。本文以PLC原理及應用課程為例，對原有教學方式面臨的問題進行總結，對線上線下混合式教學模式的構建與實施進行詳細敘述。該模式結合原有的授課方式與雨課堂平臺進行線上線下混合式教學，構建多元化的學習空間，拓寬學生的學習維度，激發學生學習的積極性，顯著提高了PLC原理及應用課程的教學質量，為高校新工科建設及教學改革提供了可行方案，也為培養高質量專業型人才提供了有力保障。

6? 參考文獻

[1] 王艷芳，李智強，王莉，等.自動化專業工程實訓類課程的改革與實踐探究：以電氣控制與PLC綜合設計與實訓課程為例[J].電腦知識與技術，2023，19（5）：166-168.

[2] 苗秋華，管志光，閆勇增.線上線下混合式教學在“PLC技術及應用”課程的探索與實踐[J].科技與創新，

2021（16）：151-152，154.

[3] 楊鴻，張寧寧，汪新巧.混合式教學模式在電氣控制技術及PLC課程教學中的應用實踐探究[J].電腦知識與技術，2023，19（12）：116-118，129.

[4] 成慧翔，馬艷娥，韓海豹.線上線下混合式教學模式在高校教學中的探索與實踐：以我校現代電氣控制技術與PLC課程為例[J].中國現代教育裝備，2021（9）：55-57，62.

[5] 晏瑾，李曉梅，龔英，等.基于“雨課堂+對分易”的化工原理混合教學模式探索與實踐[J].化學教育（中英文），2022，43（8）：55-60.