劉靜

（武昌工學(xué)院，湖北武漢 420065）

一、研究背景

根據(jù)《教育部關(guān)于一流本科課程建設(shè)的實(shí)施意見》（教高〔2019〕8號(hào)）、《省教育廳關(guān)于實(shí)施“湖北高校本科教學(xué)質(zhì)量年專項(xiàng)行動(dòng)計(jì)劃”的通知》（鄂教高函〔2021〕4號(hào)）等相關(guān)文件要求，各高校積極組織開展一流本科課程建設(shè)工作。

雖然在線開放課程與電氣專業(yè)實(shí)踐教學(xué)在省內(nèi)外都有良好的發(fā)展趨勢(shì)，但是結(jié)合應(yīng)用的項(xiàng)目還是非常少的，就調(diào)研看來(lái)，國(guó)內(nèi)開放課程中七成以上由愛課程（中國(guó)大學(xué)MOOC）承接，此外還有學(xué)堂在線、智慧樹等開課平臺(tái)，因此對(duì)這些平臺(tái)課程進(jìn)行調(diào)研是具有代表性的[1]。在愛課程開放平臺(tái)中工科課程有212門，其中與電氣控制、PLC相關(guān)的課程有7門，內(nèi)容為西門子系列S7-200或三菱FX系列課程，教學(xué)內(nèi)容陳舊且實(shí)踐內(nèi)容過(guò)少，關(guān)于最新的1200系列的課程就更加少了，而使用1200系列并且能夠與項(xiàng)目結(jié)合，體現(xiàn)多課程交叉融合的還未見到。

當(dāng)今很多民辦高校甚至是公辦院校自動(dòng)化專業(yè)的PLC相關(guān)實(shí)踐課程系統(tǒng)仍然沿用西門子200系統(tǒng)，存在老舊、與社會(huì)脫節(jié)等情況。而我校在2019年投入40萬(wàn)新建了工業(yè)自動(dòng)化綜合應(yīng)用實(shí)驗(yàn)室，在全省甚至全國(guó)都是領(lǐng)先水平，因此，能夠與之配套的教材屈指可數(shù)?，F(xiàn)在市面上的教材一般是以PLC單課程為主，也有少量教材是PLC、變頻器、觸摸屏的合本教材，但是即使是合本教材也并不都是項(xiàng)目式教程，與我校新升級(jí)的分揀線實(shí)踐系統(tǒng)硬件型號(hào)和項(xiàng)目設(shè)計(jì)上不匹配。目前正在運(yùn)行的省級(jí)精品在線開放課程也存在上述問題。

二、研究概述

《國(guó)務(wù)院關(guān)于印發(fā)國(guó)家職業(yè)教育改革實(shí)施方案的通知》已發(fā)布，《通知》提出，要將職業(yè)教育擺在教育改革創(chuàng)新和經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展中更突出的位置，到2022年，一大批普通本科高等學(xué)校向應(yīng)用型轉(zhuǎn)變。省內(nèi)外高校積極響應(yīng)，江蘇省確定轉(zhuǎn)型為“應(yīng)用型”的本科院校已經(jīng)接近50所，遼寧省確定到2022年近八成高校向“應(yīng)用型”轉(zhuǎn)型。在轉(zhuǎn)型過(guò)程中對(duì)于“實(shí)踐教學(xué)”的改革當(dāng)為教學(xué)改革的重要陣地之一[2]。

該課題研究的定位是針對(duì)民辦高校在線開放課程實(shí)踐教學(xué)形式與內(nèi)容的研究，民辦高校在線開放課程的受眾對(duì)象不同，在此基礎(chǔ)上結(jié)合當(dāng)前開放課程存在的問題，本課題提出建設(shè)“點(diǎn)帶面”式在線開放平臺(tái)。

（一）具體研究對(duì)象

1.自動(dòng)化實(shí)踐環(huán)境“模塊化”

通過(guò)將真實(shí)的分揀系統(tǒng)進(jìn)行模塊化拆分，如表1所示。將整體產(chǎn)線變?yōu)榈窨虣C(jī)、機(jī)械手、傳送帶分揀、監(jiān)控、模擬量輸入輸出控制五個(gè)模塊，將大型系統(tǒng)拆分為模塊點(diǎn)進(jìn)行講解將有利于系統(tǒng)功能分析。

表1

在實(shí)踐環(huán)境“模塊化”的基礎(chǔ)上，進(jìn)行理論知識(shí)的“點(diǎn)帶面”原有的理論知識(shí)是按低壓電器、PLC基本指令、PLC功能指令進(jìn)行教學(xué)。本項(xiàng)目將基于模塊點(diǎn)進(jìn)行講解后以點(diǎn)帶面。例如，在傳送帶分揀模塊中，需要通過(guò)金屬、顏色傳感器進(jìn)行信號(hào)采集，之后利用PLC程序完成分揀控制，對(duì)金屬材質(zhì)以及白色塑料物塊進(jìn)行分揀，對(duì)藍(lán)色塑料物塊放行，在這個(gè)控制過(guò)程中僅僅使用一個(gè)知識(shí)點(diǎn)是不夠的，因?yàn)橥瓿稍摴δ?，不僅需要使用低壓電器中的按鈕、行程開關(guān)、電磁閥等，還需要PLC基本指令中的置位復(fù)位指令、定時(shí)器指令等，在基本的控制線路中需要了解自鎖、互鎖等，最后還需要高級(jí)功能指令中的高速計(jì)數(shù)等，這樣利用一個(gè)模塊點(diǎn)帶動(dòng)了多面的指令運(yùn)用，使得學(xué)生更加清楚指令在實(shí)際使用中的意義[3]。

3.開放平臺(tái)“點(diǎn)帶面”

目前已經(jīng)立項(xiàng)的省級(jí)在線開放課程有兩個(gè)缺點(diǎn)，一個(gè)是只有理論知識(shí)點(diǎn)并沒有結(jié)合產(chǎn)線的實(shí)操視頻教學(xué)，第二是課程僅僅與PLC有關(guān)，沒有體現(xiàn)PLC與其他課程的關(guān)聯(lián)性，通過(guò)本項(xiàng)目的課改將在模塊化實(shí)踐平臺(tái)的基礎(chǔ)上帶動(dòng)相關(guān)課程體系的完善，具體情況如圖1所示。

圖1

仍然以傳送帶分揀為例，傳送帶的運(yùn)行并不是直接使用PLC控制，而是通過(guò)變頻器完成。變頻器的恢復(fù)出廠、快速調(diào)試以及多段速控制都是學(xué)生需要熟練掌握，在授課過(guò)程中發(fā)現(xiàn)可以非常好地彌補(bǔ)之前的變頻器知識(shí)，同時(shí)可以掌握變頻器的使用方法以及與PLC聯(lián)機(jī)方法，真正理解變頻器在工程項(xiàng)目中的應(yīng)用，此外對(duì)于PLC的學(xué)習(xí)而言也是具有一定的擴(kuò)展應(yīng)用，體現(xiàn)了課程融合以及交叉應(yīng)用。

（二）具體研究?jī)?nèi)容

1.成立課程研究團(tuán)隊(duì)

教學(xué)團(tuán)隊(duì)是課程改革和研究的基礎(chǔ)和保障，課程的主講教師包括1名教授、2名副教授、2名高級(jí)工程師以及1名高級(jí)實(shí)驗(yàn)師，該平臺(tái)建設(shè)由于要結(jié)合真實(shí)產(chǎn)線進(jìn)行設(shè)計(jì)，因此不僅需要這些授課經(jīng)驗(yàn)在十年以上的教師，還需要引進(jìn)企業(yè)人士為課程的建設(shè)和平臺(tái)建設(shè)提供建議和指導(dǎo)，具備精品在線開放課程的開發(fā)能力，為后續(xù)的發(fā)展提供保障。

團(tuán)隊(duì)的分工主要包括：教學(xué)設(shè)計(jì)、動(dòng)畫制作、課件制作、視頻拍攝、視頻剪輯、后勤公關(guān)等工作。有些工作內(nèi)容可以請(qǐng)專業(yè)的團(tuán)隊(duì)協(xié)助完成，但是課程的內(nèi)容一定是團(tuán)隊(duì)內(nèi)部成員進(jìn)行協(xié)商和自主設(shè)計(jì)的。

2.實(shí)踐教學(xué)硬件升級(jí)

按照設(shè)想對(duì)現(xiàn)有的教學(xué)平臺(tái)進(jìn)行升級(jí)重建，目前在線開放課程中，包括在2017年立項(xiàng)的省級(jí)在線開放課程，電氣控制所使用的西門子產(chǎn)品均是S7-200系列，而社會(huì)上，相關(guān)行業(yè)、企業(yè)的聯(lián)網(wǎng)控制技術(shù)已經(jīng)非常成熟，200系列已經(jīng)停產(chǎn)，目前的教學(xué)進(jìn)度明顯已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于社會(huì)需求，而與此相矛盾的是，中國(guó)市場(chǎng)保有量大，對(duì)于S7-200的淘汰進(jìn)程仍是一個(gè)緩慢的過(guò)程。鑒于此，該項(xiàng)目提出的“點(diǎn)帶面”方案就是以已有的升級(jí)在線開放課程（西門子S7-200PLC），帶動(dòng)相關(guān)核心課程體系完成實(shí)踐教學(xué)硬件升級(jí)以符合社會(huì)及市場(chǎng)所需，與企業(yè)聯(lián)合研發(fā)符合“點(diǎn)帶面”教學(xué)要求的新型教儀，設(shè)計(jì)添加200smart及1200系列設(shè)備組[4]。

3.教學(xué)內(nèi)容完成核心課程體系的交叉融合

在實(shí)際生產(chǎn)中往往是多門課程的綜合應(yīng)用，因此該實(shí)踐教學(xué)在線開放平臺(tái)的內(nèi)容選擇應(yīng)以課程群綜合應(yīng)用內(nèi)容為首選。

在項(xiàng)目設(shè)計(jì)之前，需要對(duì)學(xué)習(xí)目標(biāo)進(jìn)行合理確定，依據(jù)電氣控制的課程特點(diǎn)對(duì)相關(guān)的知識(shí)模塊進(jìn)行整合，對(duì)每一個(gè)章節(jié)學(xué)生需要掌握的知識(shí)點(diǎn)和技能知識(shí)進(jìn)行確定。將整個(gè)教學(xué)過(guò)程分為電氣控制系統(tǒng)的最小系統(tǒng)、電機(jī)的結(jié)構(gòu)與使用方法、電氣控制的元件認(rèn)識(shí)和布線、PLC編程和加載使用、現(xiàn)場(chǎng)總線和聯(lián)網(wǎng)控制、分析和排障等，總體就是以一個(gè)項(xiàng)目，甚至是一個(gè)項(xiàng)目中的子部分作為綜合，在每個(gè)情境下又按知識(shí)點(diǎn)由不同的情境貫穿其中。例如，在電氣控制基礎(chǔ)的電機(jī)教學(xué)中，可以將每種電機(jī)購(gòu)入兩臺(tái)用于學(xué)生自己動(dòng)手拆分，便于了解電機(jī)結(jié)構(gòu)與性能。在設(shè)計(jì)的項(xiàng)目教學(xué)中構(gòu)建題目帶入電機(jī)或風(fēng)機(jī)，模擬工廠實(shí)際情況加強(qiáng)動(dòng)手操作能力，打破常見的以知識(shí)體系為主線的課程內(nèi)容安排，按每個(gè)項(xiàng)目中所需的知識(shí)點(diǎn)重新組織教學(xué)[5]。同樣，PLC往往與變頻器結(jié)合使用，同時(shí)還需要工業(yè)組態(tài)控制技術(shù)完成在線監(jiān)控。因此，平臺(tái)課程應(yīng)在PLC項(xiàng)目基礎(chǔ)上有所延展，體現(xiàn)課程群的交叉融合。例如常見的交通燈系統(tǒng)介紹，應(yīng)該引入在線監(jiān)控系統(tǒng)，按照建立項(xiàng)目、變量定義、閃爍、定時(shí)等多與考核內(nèi)容相關(guān)的子項(xiàng)目進(jìn)行教學(xué)，最后完成綜合應(yīng)用。

在課程整體結(jié)構(gòu)方面進(jìn)行建設(shè)，在課程體系交叉重組之后，建立對(duì)應(yīng)的在線開放平臺(tái)，除了原有立項(xiàng)的課程項(xiàng)目更新之外應(yīng)該引入配套的核心課程體系實(shí)踐項(xiàng)目，以完成“點(diǎn)帶面”的更新效果，建設(shè)內(nèi)容不僅限于PLC，而是根據(jù)模塊化項(xiàng)目進(jìn)行拍攝和資源重組，將原本按知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行講解的課程體系改編為按項(xiàng)目點(diǎn)結(jié)合課程面的課程體系，原有的開放課程整體結(jié)構(gòu)如圖2所示。在線平臺(tái)中很多課程結(jié)構(gòu)也是結(jié)合項(xiàng)目進(jìn)行，如圖3所示，其實(shí)與該研究的項(xiàng)目也有一定差距，結(jié)合表1可知，這些項(xiàng)目并不是獨(dú)立的，而是層層遞推可以構(gòu)成完整功能的相關(guān)聯(lián)的項(xiàng)目。

圖2

圖3

4.開放平臺(tái)視頻建設(shè)

在線平臺(tái)在教學(xué)方法上進(jìn)行改良，采用動(dòng)畫制作、仿真軟件錄屏、實(shí)物實(shí)操、設(shè)障排障演示等多種方式，通過(guò)開放平臺(tái)讓學(xué)生能全方位、多角度地完成學(xué)習(xí)。例如，在機(jī)械手項(xiàng)目中設(shè)置抓取卡死障礙，并拍攝視頻，帶學(xué)生進(jìn)行思考，抓舉物塊時(shí)由于沒有對(duì)齊造成了機(jī)械卡死，如何完成程序的自檢復(fù)位，通過(guò)錄屏以及現(xiàn)場(chǎng)排障視頻進(jìn)行講解和展示。

5.開放平臺(tái)考核評(píng)價(jià)機(jī)制建設(shè)

原本的開放課程理論課與實(shí)踐課的課時(shí)比例2∶1，現(xiàn)在體現(xiàn)實(shí)踐教學(xué)的重要性，我們一般以1∶1的比例執(zhí)行，主要的操作視頻從原來(lái)的5個(gè)增加到35個(gè)，理論講授和實(shí)踐操作的課時(shí)各占總課時(shí)一半，因此考評(píng)機(jī)制也應(yīng)該相應(yīng)提升實(shí)踐教學(xué)的內(nèi)容，對(duì)于實(shí)踐類的題目也需要相應(yīng)增加，同時(shí)采取系統(tǒng)評(píng)價(jià)、互評(píng)、教師評(píng)價(jià)相結(jié)合的方式進(jìn)行打分，這樣可以看到其他學(xué)習(xí)者處理問題的方式，可以調(diào)動(dòng)他們的學(xué)習(xí)積極性，也是一個(gè)相互學(xué)習(xí)、換位思考的過(guò)程。

三、現(xiàn)實(shí)意義

在線開放課程是這個(gè)時(shí)代下一種新的教育模式，對(duì)教育工作者提出了新的教育要求，更是校內(nèi)與社會(huì)學(xué)習(xí)、培訓(xùn)、服務(wù)的平臺(tái)，在疫情以后更是凸顯了在線課程的不可替代性，教育工作者們需要投入到在線課程的建設(shè)匯總，根據(jù)學(xué)習(xí)者的要求進(jìn)行不斷改進(jìn)和設(shè)計(jì)，提高在線平臺(tái)的課程質(zhì)量，以打造“金課”為目標(biāo)。因此，該項(xiàng)目的研究的確具備一定的現(xiàn)實(shí)意義。

（一）“點(diǎn)帶面”式的開放平臺(tái)利于“在線開放平臺(tái)”與“應(yīng)用型實(shí)踐教學(xué)”的雙贏

為在線開放平臺(tái)提供實(shí)踐教學(xué)新內(nèi)容，同時(shí)利用在線開放平臺(tái)鞏固和展示實(shí)踐教學(xué)的新成果，兩者相互融合，優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，完善了教學(xué)內(nèi)容。

（二）利于民辦高校展示自我特色

民辦高校在線開放課程占有率低，仍有很大提升空間，如果定位符合受眾，便可以通過(guò)開放課程展示的應(yīng)用性與特色性。

（三）打破陳舊模式，適應(yīng)社會(huì)需求

現(xiàn)代化智能生產(chǎn)線，亟需高水平技術(shù)人才，現(xiàn)有實(shí)踐課程模式固化，產(chǎn)品落后無(wú)法適應(yīng)社會(huì)需求，該項(xiàng)目研究將采用最新設(shè)備，符合社會(huì)需求。

縱向解決了“實(shí)踐教學(xué)”與“在線開放課程”的斷層，橫向打破了核心課程群的壁壘，在真實(shí)項(xiàng)目中完成了交叉課程實(shí)踐教學(xué)融合，此項(xiàng)目的應(yīng)用價(jià)值正是在于為實(shí)踐轉(zhuǎn)型目標(biāo)提供有力的支撐，可以在民辦及地方高校中推廣使用。