李 沖，鐘 偉，方記文，王 佳，趙 忠

（江蘇科技大學機械工程學院，江蘇 鎮(zhèn)江212100）

近年來，在國家“一帶一路”政策的支持下，中國越來越受到國際社會的認可，成為國際學生流動的目標國家，由此造成來華留學生的規(guī)模逐年增加[1-3]。根據(jù)教育部統(tǒng)計，2018年共有196個國家的492 185名留學生在全國31個省的1 004所高校學習，人數(shù)比2017年增加了0.62%[4]。

雖然來華留學生的數(shù)量每年劇增，但也要清醒地認識到，中國的留學生教育與歐美國家相比，還有很大的差距，還算不上留學生教育強國[5-6]。通過數(shù)據(jù)可知，目前大多數(shù)來華留學生來自亞洲和非洲的發(fā)展中國家，占來華留學生的76.52%。生源質(zhì)量成為制約中國留學生教育發(fā)展的瓶頸之一，尤其是在地方高校中該問題更加突出。

1 機械專業(yè)留學生教學特點

筆者以所在單位地方高校江蘇科技大學為例，本單位每年招收機械專業(yè)留學生35名左右，其中2/3來自非洲國家，1/3來自中亞及東南亞一帶。目前機械專業(yè)留學生教學存在以下突出問題[7-10]：①學生基礎(chǔ)薄弱。來華留學生基礎(chǔ)薄弱是眾多地方高校共同面臨的問題。筆者在教學過程中發(fā)現(xiàn)，大多留學生對于數(shù)學、物理知識缺乏，對于簡單的高中數(shù)學計算以及物理受力模型概念模糊不清，嚴重影響了正常的教學進度。②對實踐教學要求高。與國內(nèi)學生不同，大多數(shù)留學生不愿意被動接受純理論的知識，他們更偏好與工程實例相結(jié)合的實例化教學方式，對實踐教學提出了更高的要求。③留學生選課渠道和內(nèi)容有限。目前留學生可供選擇的課程偏少，講授內(nèi)容也有限，這與地方高校的教學資源以及師資配備密不可分。④教學參考資料匱乏。目前教學過程中缺乏純英文教材，在專業(yè)課中尤其突出，教學中往往都是任課教師查找參考資料然后發(fā)給學生學習，同時也缺少專業(yè)課的課后輔導(dǎo)資料。

以上特點決定了留學生的教學工作不能完全照搬國內(nèi)本科生的教學方法和策略，而需要根據(jù)留學生自身的條件來尋找一種適合留學生的教學方法。

本文以筆者講授的“機械設(shè)備電氣控制”[11-13]為例，借鑒翻轉(zhuǎn)課堂教學原理，提出一種實踐化教學方法，此方法利用中達優(yōu)控LM30型PLC學習機為輔助教學工具，以學生動手實踐教學為主，輔之以教師的理論講解，實現(xiàn)機械專業(yè)留學生的“理論+實踐”結(jié)合的教學。通過過去一年的實踐化教學，取得了較好的教學效果，留學生在實踐中不僅掌握了理論知識，而且增加他們學習的樂趣，即使基礎(chǔ)非常差的學生都可以較輕松地掌握知識。

2 實踐化教學原理

在“機械設(shè)備電氣控制”教學過程中，筆者采用如圖1所示的“理論+實踐”結(jié)合的實踐化教學方法進行課程教學。教學實施時，主講教師首先利用PLC學習機首先向?qū)W生展示一段課前設(shè)計好的控制實例，讓學生親自操作，觀測程序的運行結(jié)果，以此來引起學生的學習興趣；然后向?qū)W生展示相關(guān)的理論知識，讓學生帶著疑問并結(jié)合前面的實際操作案例理解控制系統(tǒng)的電氣原理圖，并指導(dǎo)學生親自操作仿真軟件進行編程，將電氣原理圖轉(zhuǎn)化為PLC梯形圖；最后學生利用PLC學習機對控制程序進行仿真，在仿真軟件中設(shè)計梯形圖，將程序下載到PLC學習機，根據(jù)學習機運行結(jié)果驗證理論程序的正確性。

在理論原理分析階段，首先要向?qū)W生介紹系統(tǒng)的控制原理，其中包括控制系統(tǒng)的硬件和軟件構(gòu)成；然后讓學生親自動手參與通過原理分析設(shè)計出系統(tǒng)的電氣原理圖，對于一個對象的控制可設(shè)計出幾個或若干個電氣原理圖，這里應(yīng)向?qū)W生著重強調(diào)如何優(yōu)中選優(yōu)，指導(dǎo)他們設(shè)計出最佳控制方案；同時在PLC控制系統(tǒng)設(shè)計時，則需根據(jù)控制對象的輸入和輸出點確定PLC的類型，并確定控制對象與PLC輸入輸出點的對應(yīng)關(guān)系。

圖1 實驗化教學工作機制圖

在實驗仿真階段，首先是利用仿真軟件GX Developer進行梯形圖設(shè)計，這里可以讓學生在計算機上動手編寫梯形圖，然后指導(dǎo)學生將設(shè)計的程序通過USB數(shù)據(jù)線下載到PLC學習機中，最后讓學生運行PLC學習機，驗證程序設(shè)計的正確性，同時針對運行過程中出現(xiàn)的問題，指導(dǎo)學生修改程序最終實現(xiàn)正確輸出。

教學中采用的PLC學習機如圖2所示，該學習機集輸入、輸出、USB計算機通訊、狀態(tài)指示、運行、232通訊和脈沖輸出于一體，使用USB接口即可對其供電，方便教學和學習。

圖2 PLC學習機外部功能圖

PLC學習機輸入點共有4個，分別是X0～X3；輸出點共16個，分別是Y0～Y7以及Y10～Y15。工作時，當程序下載到學習機后，掰動運行開關(guān)按鈕至RUN位置后，狀態(tài)指示燈RUN亮起，此時當手指觸摸到X輸入觸摸鍵時，輸入點Xi輸入燈亮，同時對應(yīng)的輸出指示燈Yi亮起，實現(xiàn)程序的仿真。

在整個教學過程中，始終堅持學生為主體的教學方式，體現(xiàn)了翻轉(zhuǎn)課堂的教學特點，同時將實踐化教學引入到翻轉(zhuǎn)課堂中，真正讓學生體驗到在實踐中學習的樂趣。通過在理論教學課堂上引入此實踐化教學方法，增強了留學生的學習興趣，減少了課程的枯燥性，尤其是對基礎(chǔ)薄弱的留學生來說是非常有益的。

3 不同指令應(yīng)用案例設(shè)計分析

在進行MPS/MPP指令學習時，授課教師會給出一個單輸入雙輸出系統(tǒng)典型案例，如圖3所示，以此來實現(xiàn)不同指令下的相同輸出結(jié)果。

在圖3中，圖3（a）程序一和圖3（b）程序二結(jié)構(gòu)上非常相似，輸出結(jié)果也是相同的，但是他們的程序卻差別比較大。為了說明他們程序間差別以及輸出結(jié)果，授課時利用PLC學習機對兩個梯形圖進行實驗仿真。

圖3 單輸入雙輸出系統(tǒng)梯形圖

首先在GX Developer軟件里面進行梯形圖繪制，可以得到兩個梯形圖對應(yīng)的程序指令表，如圖4所示。由圖4可知，兩個程序差別較大，程序一由6行構(gòu)成，采用了MPS和MPP指令，而程序二則較簡單，由4行構(gòu)成，且只包含AND和OUT指令。

圖4 指令表截圖

將編輯好的兩段程序分別下載至PLC學習機中，然后分別演示兩段程序，首先打開RUN按鈕，RUN指示燈亮，同時利用手指觸摸X0輸入鍵，可見輸出燈Y0和Y1均亮起。兩段程序的運行結(jié)果一致。

由案例分析可知，兩個相似的梯形圖，輸出結(jié)果相同，但是指令表行數(shù)和使用的指令差別較大。通過以上實驗化教學，留學生輕松地掌握了MPS和MPP指令的用法，且能夠和相似的程序進行區(qū)分，同時通過實驗演示加深了對理論知識點的理解。

4 交通燈綜合實例教學設(shè)計

交通燈[14-15]是“機械設(shè)備電氣控制”這門課程中必講授的綜合性典型案例，其工作時序如圖5所示。其中南北和東西方向各有兩套交通燈，南北方向綠燈對應(yīng)的PLC輸出點為Y2和Y10，黃燈輸出點為Y1和Y7，紅輸出點為Y0和Y6；東西方向綠燈對應(yīng)的PLC輸出點為Y5和Y13，黃燈輸出點為Y4和Y12，紅輸出點為Y3和Y11。

作為綜合性案例，交通燈編程相對于留學生來說較難，采用傳統(tǒng)的理論教學很難使學生完全理解編程過程。這里筆者采用本文提出的翻轉(zhuǎn)課堂實踐化教學方法，借助PLC學習機，通過使學生隨時實踐演示編程結(jié)果來檢驗程序的正確性。

圖5 交通燈時序圖

交通燈控制程序的運行結(jié)果如圖6所示，由圖6可知，各交通信號燈的亮/滅與時序圖顯示的順序是一致的，驗證了程序的正確性。

因此，通過本文提出的基于翻轉(zhuǎn)課堂的實踐化教學方法可以使學生更加直觀地學習PLC的編程技巧，更好地理解理論教學，真正使基礎(chǔ)薄弱的留學生喜歡上專業(yè)課程。本文提出的基于翻轉(zhuǎn)課堂的實踐化教學方法雖然只是以“機械設(shè)備電氣控制”為例進行教學研究分析，但是對于其他機械類專業(yè)課同樣適用，對于其他專業(yè)課可采取計算機仿真或者模型演示的方法進行實踐化教學，其效果會遠優(yōu)于傳統(tǒng)教學方法。

5 結(jié)語

對于機械專業(yè)留學生而言，專業(yè)課相對枯燥且難度較大，很難通過傳統(tǒng)理論課程激發(fā)學生的學習興趣。本文提出基于翻轉(zhuǎn)課堂的實踐化教學方法，以學生的動手實踐為主體，使較難理解的理論課程在實踐中變得通俗易懂。給出兩個具有不同代表性的典型案例，分別對應(yīng)指令的學習和綜合案例分析，通過學生對兩個相似梯形圖的對比，使其對于不同指令的用法清晰明了，同時根據(jù)綜合實例的運行結(jié)果使較難理解的程序含義一目了然，在不斷修改理論程序過程中掌握編程技巧。本文的教學研究方法在留學生教學中具有重要的參考價值。