潘盛湖　呂志忠　謝沖　鄭華林　胡騰

[摘 要] 由于新冠肺炎疫情的影響，絕大多數留學生無法返校學習，且不同國家留學生的學習基礎、文化背景、邏輯思維等差異較大，給“PLC控制與編程”課程的在線教學帶來了很大挑戰(zhàn)。對“PLC控制與編程”課程教學內容進行分析，并結合留學生在線學習的特點進行教學設計，采用圖示引入、視頻引入、現場習題等多種教學方法，取得了較好的教學效果，為今后留學生的在線教學提供了參考，同時有效提升了留學生理論聯系實際的能力。

[關鍵詞] PLC;在線教學;教學設計;教學方法

[基金項目] 2018—2020年四川省高等教育人才培養(yǎng)質量和教學改革項目“創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育模式下機電專業(yè)教學改革研究”（JG2018-427）

[作者簡介] 潘盛湖（1982—），男，貴州天柱人，博士，西南石油大學機電工程學院講師（通信作者），主要從事機械電子工程相關教學研究。

[中圖分類號] G642.0? ?[文獻標識碼] A? ?[文章編號] 1674-9324（2021）43-0070-04? ? [收稿日期] 2021-01-20

一、引言

隨著我國高等教育逐漸與國際接軌，來華求學的國際留學生數量越來越多。西南石油大學留學生數量也逐年增加，生源主要來自“一帶一路”沿線國家，如巴基斯坦、印度、肯尼亞、阿爾巴尼亞等國家。由于國家之間的文化差異和教學水平不同，不同國家留學生的學習基礎、文化、邏輯思維等差異較大[1]，采用與國內學生相同的教學方法效果并不理想。特別是隨著新冠肺炎疫情的暴發(fā)，國際留學生無法返校學習，對在線教學提出了更大的挑戰(zhàn)。筆者多年來一直承擔機械工程專業(yè)留學生“PLC控制與編程”課程的教學工作，在充分考慮留學生文化背景、學習基礎、邏輯思維的基礎上，結合線上教學的要求，對教學過程進行設計。在教學過程中采用圖示引入、視頻引入、現場習題等多種教學方法，教學效果較為明顯?，F將本課程的教學過程進行總結，為今后留學生教學工作提供參考。

二、教學設計

（一）教學內容設計

1.教學內容規(guī)劃。對本課程教學內容進行流程設計，把教學內容固定在“場景展示+PLC概述+PLC結構+PLC外圍硬件接口+PLC程序”幾個主要教學模塊中[2]，內容承上啟下，相互支撐。教學內容主線為：（1）通過視頻、圖片等方式，展示PLC工作的工業(yè)現場場景，主要包括制造生產線場景、PLC過程控制場景、單設備PLC應用場景、PLC控制系統(tǒng)組裝場景等。（2）在理解、應用場景的基礎上，掌握什么是PLC。向學生展示PLC的結構、組成，描述PCL與普通PC的區(qū)別，呈現當前計算機、電子技術發(fā)展與PLC發(fā)展的聯系，介紹設計人員如何應用PLC進行工業(yè)控制等。（3）如何組建PLC或PLC系統(tǒng)。包括怎樣選擇PLC、怎樣組建PLC、怎樣進行PLC系統(tǒng)設計等。（4）如何將PLC與外圍設備連接，形成控制系統(tǒng)。展示PLC外圍電路設計場景、PLC外圍電路連接場景，以及PLC系統(tǒng)現場調試工作場景等。（5）PLC控制系統(tǒng)怎樣編制程序來驅動。展示編程環(huán)境、程序下載應用場景、技術人員進行程序調試與修改場景。根據以上主線，將教學知識點進行細分，形成一條知識點鏈路。教學知識點和對應關系如圖1所示。

知識點鏈路圖主線為展示PLC結構、組成，描述PCL與普通PC的區(qū)別，呈現當前計算機、電子技術發(fā)展與PLC發(fā)展的聯系，介紹設計人員如何應用PLC進行工業(yè)控制等。

2.教材內容建設。教材是教學過程中必不可少的參考資料，是教師做好教學設計、學生做好學習規(guī)劃的依據。目前，市面上沒有“PLC控制與編程”課程的全英文教材或者中英文混編教材，給留學生教學工作帶來了很大困難[2]。因此，我們必須參考國內外相關PLC類技術參考書，整理、編制符合教學要求的參考教材。（1）搜集國內外PLC應用相關的電子書籍，分析其內容的可用性，進行針對性選擇;將中文內容進行描述，翻譯轉換成中英文雙語的描述方式，便于應用。（2）搜集PLC品牌廠商的使用說明書，截取有用內容，進行適當加工整理、翻譯。（3）在網絡上搜集PLC圖片、PLC應用場景圖片、PLC設計過程圖片等，增加文字表述、翻譯與整理。（4）在網絡上搜集PLC學習相關習題、試卷題庫等，對習題內容重新進行篩選與重構，并進行文字翻譯與整理。（5）將搜集、整理的內容，按照教材要求整理成教學講義，形成教學使用教材。

（二）教學方法設計

1.課堂引入方式。在教學中發(fā)現，大多數留學生的課程學習方式與國內學生區(qū)別很大。留學生對工科基礎課程知識的掌握程度偏弱，對課程內容以感性理解為主，邏輯推理能力較差[3]。針對以上差異，本課程在授課時采用“場景引入式”教學模式，激發(fā)留學生的學習興趣，便于學生理解關鍵知識點。

場景是指通過視覺認知而產生的有關事物的整體形象。人在感知客觀事物時，一般是將客觀事物作為一個統(tǒng)一整體進行認識，這就是所謂的感知的整體性。場景引入法試圖通過運用圖片、視頻、裝置等，向學生展示一個PLC及其應用場景整體，創(chuàng)建一個直觀的視覺效果，以此幫助學生理解、領會PLC系統(tǒng)的含義。具體的操作方法是：（1）場景構思。根據各個知識點內容，結合所要講授的知識，加工出一個合適的視頻或圖片組。例如，構思PLC應用場景時，其流程可以為：①播放5分鐘左右視頻，展示一個在汽車裝配車間中眾多設備協同工作的場景;②利用10張左右圖片，展示PLC在交通燈控制的場景;③播放2分鐘左右視頻，展示PLC控制系統(tǒng)或者PLC控制柜的設計、組裝過程場景。（2）場景呈現。在講授內容前，將所設計的場景用視頻、圖片等方式呈現，或者在講述某一知識點過程中，以適當的方式呈現。同時，場景呈現采用由面到點的方式進行，便于學生先建立宏觀概念，再有針對性地進入PLC相關課程細節(jié)的學習中。（3）由場景導入授課課題。如PLC輸入電路知識點的引入設計：①展示PLC控制外部電路連接的畫面或視頻。②提問：PLC控制電路包含哪兩個部分，每部分電路連接哪些外部設備。學生回答后，進行總結分析，引入知識點的講授中。

2.課堂授課方式。（1）PPT課件設計模式：①整理現有的中文PPT課件，補充收集其他PPT課件和素材;②將中文材料翻譯成英文材料;③精簡和優(yōu)化教學內容，按照PLC概述4學時、PLC硬件電路設計12學時、PLC程序設計12學時組織教學課件;④課件內容需要引入大量圖片、動畫或視頻。（2）課堂引導式討論講授模式：①播放所講授知識點的相關視頻和圖片，提出有思考或者討論價值的問題，留2～3分鐘讓學生進行分析和思考。②通過分析、講解與討論，發(fā)表自己的觀點，拓寬了留學生的知識面與認知領域。留學生積極參與討論，使不同文化背景下的知識和思維邏輯產生碰撞，取得了非常好的效果。③采用綜合應用案例講解與分析、知識點回顧、隨堂測試題公開討論等多樣化互動式教學模式，提高學生主動學習的興趣。（3）全英文授課對教師英語的流暢性來說是一個很大的考驗，大多數教師難以像使用中文一樣進行流暢講授，所以，全英文授課方式對教師專業(yè)水平與語言能力提出了更高的要求[3]。教師是課堂學習的引導者與組織者，知識傳播的整體目標能否達成不僅取決于學生，更與教師的授課效果息息相關。留學生多來自發(fā)展中國家，所接受的教育模式各異，在課堂上更愿意與教師進行交流。因此，教師應做到：①多備課，對授課內容非常熟悉，順手拈來;準備書面教學設計資料，關鍵內容使用中英文雙語標識;多練習英語，提高課程專業(yè)詞句的英文表達能力。②在課件制作中，標注必要的標題指引、表達的邏輯指引，便于引導自己進行英文表述。③對學生提出的問題，結合圖形展示進行解釋說明。④適當了解不同國家留學生的文化、宗教和禁忌，避免產生語言上的誤會。

3.習題操作方式。留學生偏向于感性學習和動手實踐學習;因此，課程習題結構按照“常規(guī)描述性習題+圖片引導式習題+綜合設計型習題”進行設計，有意識地培養(yǎng)學生從“常規(guī)邏輯+場景分析+設計思維”進行習題作答，以獲得不同的能力鍛煉，如圖2所示。

4.習題開展。采用“課堂現場習題+課后思考分析+分組討論”相結合的方式，注重從“學”到“用”的轉化。

（三）課程實驗

該課程具有很強的實踐性，實驗項目上采用“演示型+綜合型”相搭配的方式，按照“先展示，后設計，再動手實現”的順序進行[4]。

1.提前講解，進行試驗準備，熟悉實驗設備。首先講解實驗內容，一般從怎樣實驗可以獲得預期結果入手，其次對實驗設備、儀器進行說明，包括怎樣使用儀器、使用過程的安全注意事項等。必要時可以安排答疑，保證學生具有正常操作實驗設備的能力。

2.學生必須獨立完成實驗，將所學課程知識應用于實驗中，進一步鞏固課堂知識。主要包括：學生必須獨立進行實驗方案設計，獨立進行PLC實驗過程電路接線和檢查，獨立進行實驗并用PLC程序編制與調試，獨立進行數據記錄、分析、總結等。

3.要求學生整理實驗數據及過程中發(fā)生的現象，得出實驗結果，并對實驗結果做分析總結，提出改善建議[5]。

三、課程考核

留學生的知識背景和基礎知識各異，與國內學生相比，存在一定差距，所以考核要求和方法不能沿用國內學生的考核方式。課程考核應以教學的課堂考核為主，期末考核為輔，便于因材施教，激發(fā)留學生的學習熱情，促進學生更好地掌握課程知識[6]。

“PLC控制與編程”的課程考核采用如下模式：（1）平時成績。主要根據學生在課堂上討論、回答問題等表現進行評定，占30%。（2）課程學習小論文。根據本課程所學知識，分析總結相關技術要點和應用，結合論文質量進行評分，占30%。（3）卷面理論考試，占40%。

課程考核的比重分布為：教學過程學習占60%，能夠有效地反映學生學習過程質量;教學理論學習與應用占40%，反映學生對知識的掌握程度和對知識點應用的能力。

四、結果與成效

該課程教學改變了過去單一的講授模式，從教學內容入手，對教學過程進行全面優(yōu)化，對教學方式進行改革，充分調動了留學生的學習興趣，取得了較好的效果。一是學生成績逐漸向好。2016級由于時間倉促，未進行教學模式優(yōu)化，2017級和2018級開始進行教學過程優(yōu)化。結果顯示，2017級和2018級學生的成績顯著提高，取得了較好的效果（表1）。二是學生能夠將本課程知識應用于各類學科競賽中并多次獲獎，共獲獎14項，為今后工作打下了良好的基礎。三是在即將畢業(yè)時，2016級4名留學生主動表示希望留在中國工作，請求筆者推薦他們到相關企業(yè)從事PLC機電控制相關工作;2名學生表示愿意參加PLC應用相關的科研項目，并申請留校攻讀碩士學位。

五、結語

經過近三年以來對“PLC控制與編程”課程教學過程的優(yōu)化，進一步找準了留學生教學工作的方向，取得了較好的效果。但是，后續(xù)還存在一些問題需要持續(xù)進行革新，比如，如何進一步調動留學生的學習積極性、如何提高師生雙方語言的交流效果等。今后應繼續(xù)大膽革新和嘗試，可以從以下幾個方面進一步優(yōu)化本課程教學過程和教學方法：第一，在疫情期間，由于課程安排的特殊性，主要采用線上教學為主的授課模式，線上的教學內容信息量大，依賴學生的學習主動性。今后，為拓寬學生對“PLC控制與編程”課程學習的深度與廣度，應建立并完善本課程的網絡學習網站，將教學內容、教學課件、拓展知識、習題、實驗內容等置于網絡網站中。采用“線上學習+線下課堂”相結合的方式進行教學，既保證教學內容的連貫性和引導性，又充分發(fā)揮學生學習的主動性和積極性，拓寬學生學習的廣度和深度。第二，積極探索線上課程建設，規(guī)劃線上教學內容，錄制線上教學視頻，建設線上教學平臺，不斷地借鑒國內其他高校線上教學平臺建設和線上教學成果，豐富和完善線上教學內容。第三，進一步優(yōu)化課堂教學內容，豐富教學素材，引入更多的場景展示方式，如虛擬場景、虛擬操作等，不斷地激發(fā)學生在課堂上的學習興趣。

參考文獻

[1]劉云龍.留學生機床電氣與PLC控制課程教學研究與實踐[J].教育教學論壇，2016（8）：153-154.

[2]黃海龍，曾紅，王宏祥，等.PLC控制技術課程改革的研究與實踐[J].遼寧工業(yè)大學學報（社會科學版），2018，20（6）：111-113.

[3]朱媛.基于學生創(chuàng)新素質培養(yǎng)的《機床電氣控制與PLC》課程改革研究[J].安徽電子信息職業(yè)技術學院學報，

2009，8（4）：100+110.

[4]張婕，李浙昆，吳濤.可編程控制器虛擬實驗教學的研究[J].實驗室研究與探索，2009，28（9）：77-79.

[5]孫秀娟，劉法勝，Michael Collier，等.單片機雙語教學課程建設的實踐探索[J].電氣電子教學學報，2010，32（4）：66-67.

[6]楊海亮.PLC教學實驗方法研究[J].實驗室科學，2015（25）：88-89+93.

Online Teaching Practice of the PLC Control and Programming Course for International Students

PAN Sheng-hu， L？譈 Zhi-zhong， XIE Chong， ZHENG Hua-lin， HU Teng

（School of Mechanical and Electrical Engineering， Southwest Petroleum University， Chengdu， Sichuan 610500， China）

Abstract： Because of the COVID-19， most international students cannot return to school， and their learning foundation， cultural background， and logical thinking are quite different， which is a big challenge for the online teaching of the PLC Control and Programming course. This paper analyzes the teaching content of the course， designs the teaching according to the characteristics of international students online learning， and adopts a variety of teaching methods， such as graphic introduction， video introduction， and on-site exercises， which has achieved good teaching results. The online teaching for international students provides a reference for the similar teaching in the future， and effectively improves the ability of international students to integrate theory with practice.

Key words： PLC; online teaching; teaching design; teaching methods