劉明 李言武

摘?要：以安徽工貿(mào)職業(yè)技術學院PLC課堂教學與實踐為例，提出了以學生為中心的創(chuàng)新課堂教學模式改革。通過建設教、學、做合一的教學網(wǎng)絡平臺，突顯學生主體地位，構建“講—練—?！觥u”課堂教學模式一體化，開發(fā)、制作課堂教學資源等系列教學改革，以實現(xiàn)課堂教學的主導作用，提高課堂教學實效，為培養(yǎng)高素質(zhì)機電專業(yè)人才和提升教學質(zhì)量奠定良好基礎。

關鍵詞：課堂教學；教學平臺；教學模式；研究與實踐

中圖分類號：?G71??文獻標志碼：?A??文章編號：1627-1012（2024）01-0112-05

A Study of Student-centered PLC Classroom Teaching Reform?and Its Practice

LIU Ming， LI Yanwu

（Department of Electrical and Electronic engineering， Anhui Polytechnic of Industry & Trade，

Huainan 232007， China）

Abstract：Taking PLC classroom teaching and practice in Anhui Polytechnic of Industry& Trade as an example， the study proposes an innovative model reform for student-centered classroom teaching. Through building an integrated teaching network platform of teaching， learning and practice， constructing an integrated classroom teaching model of “Speak-Practice-Model-Do-Comment” and developing as well as producing classroom teaching resources， the teaching reform has played a major role in ensuring the leadership of classroom teaching， highlighting the central position of the student and improving classroom teaching effectiveness， which is of great significance for cultivating high-quality electromechanical professionals and improving teaching quality.

Key words：classroom teaching; teaching platform; teaching model; study and practice

可編程控制器（PLC）是由早期繼電器邏輯控制系統(tǒng)發(fā)展而來，在融合計算機技術后，逐步發(fā)展為通用工業(yè)自動化裝置，目前在工業(yè)自動控制、機電一體化和傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)升級改造方面得到廣泛應用。在高職院校機電一體化技術、電氣自動化等專業(yè)人才培養(yǎng)方案中，PLC課程作為專業(yè)核心課程，在人才培養(yǎng)中具有舉足輕重的作用。為切實提高PLC課程教學質(zhì)量，國內(nèi)許多高職院校開展了一系列的課程教學改革。在教學改革中常用的方法有：（1）項目教學法，即將傳統(tǒng)學科體系中的知識內(nèi)容轉(zhuǎn)化為若干個“教學項目”，讓學生在教師指導下通過完成一個“項目”而進行學習的教學法；（2）理論實踐一體化教學法，即堅持實用為主、夠用為度的原則，以職業(yè)技能訓練為核心，歸納為若干教學模塊，實行理論教學和技能訓練有機結合；（3）“以賽促學，以賽促教”教學法，如通過“機電一體化設備組裝與調(diào)試”等全國性職業(yè)技能大賽，將課程教學與技能大賽緊密結合，優(yōu)化實訓項目，完善課程實訓體系，提高理論教學與實訓效果。這些方法在教學中雖取得一定成效，但以學生為中心的教學改革目標未能充分體現(xiàn)。以學生為中心的教學改革目標被公認為是人才培養(yǎng)的最有效教學模式，這種模式是讓學生成為學習、參與的主體，激發(fā)學生學習的主動性、積極性以及獨立思考能力，提升學生的認知能力、創(chuàng)新能力、合作能力以及職業(yè)能力。因此，在PLC課程中，探討以學生為中心的課堂教學改革模式對于增強教學效果、提升人才培養(yǎng)質(zhì)量有理論與現(xiàn)實意義。

一、PLC課程特點

（一）知識點多，實踐性強

PLC課程內(nèi)容涵蓋電氣控制、自動化、計算機以及電子等專業(yè)技術知識，學生需要掌握邏輯控制、順序控制、邏輯判斷、定時、計數(shù)、記憶、運算、數(shù)據(jù)處理、聯(lián)網(wǎng)通信以及PID路調(diào)節(jié)等專業(yè)知識點，具有可編程性、實時性、擴展性等特點。課程實踐性強，要求專業(yè)知識與生產(chǎn)實際緊密結合，注重培養(yǎng)學生軟件編程、電路設計、現(xiàn)場裝接與調(diào)試等工程實踐能力。

（二）PLC技術性強，知識更新快

近年來，隨著工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)以及智能制造產(chǎn)業(yè)的迅速崛起，PLC作為設備、數(shù)據(jù)控制中心技術被廣泛應用于企業(yè)生產(chǎn)中。在國內(nèi)，工業(yè)4.0和中國制造2025計劃的實施讓傳統(tǒng)工業(yè)自動化向智能化轉(zhuǎn)變，推動PLC需求井噴，新的理論知識與技術隨著生產(chǎn)實踐需要也在快速更新。為適應未來就業(yè)市場的需求，課堂教學不僅需要理論更新，實踐教學也要緊跟前沿技術，并在教學中融入新知識、新技術，增強學生實踐技能，實現(xiàn)與企業(yè)生產(chǎn)實際需要同頻共振。

二、PLC課程高職教學存在的問題分析PLC課程作為職業(yè)技術院校機電一體化技術、電氣自動化等專業(yè)的核心課程，重在培養(yǎng)應用型職業(yè)人才的思考與動手能力，增強學生的職業(yè)發(fā)展力。但由于受傳統(tǒng)教學方法、思想與學生自我因素的影響，在教學中還存在重理論、輕實踐與學生主動性不強等問題。

（一）線下教學重理論，輕實踐

國內(nèi)高職教育多是“以教師為中心”的“灌輸式”授課方式，強調(diào)教師教，而忽略了學生“學”的積極性和成效，使學生陷入被動學習和學習目標不明的困境，學習成效不佳。這種學習過程是理論、實踐、理論的循環(huán)，學生學習完理論之后再去實踐操作，中間存在知識增強的“空檔”，學生學過即忘過，實踐缺理論、理論缺提升，效果較差。

（二）線上教學師生互動不暢

隨著網(wǎng)絡技術的進步與信息化手段的提高，線上教學作為一種基于互聯(lián)網(wǎng)互動學習的模式，已逐步引入到實際教學中。網(wǎng)絡教學突破了時間與空間的限制，通過釘釘直播、騰訊會議等軟件進行現(xiàn)場直播和回放錄播，學生可以自主安排學習時間和內(nèi)容，方便學生自主學習。但網(wǎng)絡課堂也有不足：一方面是師生互動不足，缺乏現(xiàn)場實踐操作。教師成為單純的“網(wǎng)絡主播”，老師說得津津樂道，而學生聽得昏昏欲睡。另一方面是缺乏有效管控，教學效果差。自制力差的學生存在聽課注意力不集中問題，容易開小差或玩網(wǎng)絡游戲，甚至出現(xiàn)人機分離等現(xiàn)象，使得教學效果不佳。

（三）驗證性實踐教學內(nèi)容居多

PLC技術是一門工程性很強的學科技術，需要學生在實踐中學習并積累經(jīng)驗。目前，國內(nèi)高職院校PLC課堂教學中存在不少驗證性實驗為主的現(xiàn)象。學生根據(jù)實訓指導書的步驟去完成實驗項目，驗證實驗結果。實踐教學過程中，學生缺乏對實驗項目從設計、編程、指令運用等整體認知和實踐體會，動手能力、創(chuàng)新能力不能得到很好的訓練，學生很難全面了解PLC技術在工業(yè)自動化領域的實際應用。特別是有些實驗項目任務陳舊，與最新前沿知識存在代差，已不適應現(xiàn)代企業(yè)一線生產(chǎn)需求，達不到訓練學生勝任未來工作崗位需要的素質(zhì)、知識、能力目標。

因此，將高職院校PLC課堂教學由“以教師為中心”轉(zhuǎn)變?yōu)椤耙詫W生為中心”，有利于增強學生知識，提升學生綜合能力。

三、課堂教學構成要素與關系分析

課堂是教學活動的主戰(zhàn)場，是學生獲取知識與技能的主渠道。在這個主戰(zhàn)場中，學生、教師、教學平臺、教學資源以及教學模式等一系列要素，共同構成了完整的教學體系。

（一）學生

學生是知識獲取的主體、學習的主導者，直接參與到知識和技能的獲取中。教師應根據(jù)教學目標、內(nèi)容和學生特征，選擇合適的教學方法，提升學生的學習興趣。在課堂教學中，學生能夠?qū)崿F(xiàn)自身的多方位發(fā)展和全面成長。課堂教學過程中，要發(fā)揮學生的信息源作用，促進教學質(zhì)量的提升。

（二）教師

教師是教學活動的主導者，不僅傳授知識，而且能推動學生自我學習。首先，師生需要構建起平等和諧、互動共生、探究創(chuàng)新的關系，當學生在自主觀察或討論時，教師應耐心傾聽學生的心聲，感受他們的行為和思考，掌握課堂動態(tài)，根據(jù)學生學習中的不同類型錯誤及時調(diào)整教學方法，引導學生思考和學習，增強學生自信。其次，教師應作為學生心理上的支持者，為他們提供心理上的撫慰和精神上的激勵，給他們營造一個良好的學習環(huán)境，進而激發(fā)他們的思維活力和探索熱情。再次，教師應當注重培養(yǎng)學生自我約束能力，引導學生自覺遵守紀律，與他人建立友好關系，以及培養(yǎng)協(xié)作精神?？傊诮虒W過程中，教師應充分發(fā)揮主導作用，調(diào)動一切積極因素為學生創(chuàng)造和諧融洽、輕松愉快的學習氛圍，激發(fā)其學習興趣，實現(xiàn)既“授之以魚”，又能“授之以漁”。

（三）教學平臺

教學平臺是教學內(nèi)容的載體，既能通過共享網(wǎng)絡資源進行線上教學，又能開展課程實驗實訓線下教學。當線上教學時，平臺不僅能夠管理知識庫資源、學習進度、在線考試等方面，而且具備可視化多維數(shù)據(jù)統(tǒng)計功能，通過精準分析學情數(shù)據(jù)，有利于教師掌握學生學習情況，為教學改革提供支撐。

（四）教學資源與教學模式

教學資源是對課堂教學內(nèi)容進行碎化、重構，以滿足教師課堂教學所需的素材集合，包括教案、案例、視頻、圖片、課件等。教師要充分利用一切可以利用的教學資源，為學生創(chuàng)造一個更完善的環(huán)境。

教學模式以學生為中心，依據(jù)知識遞進和認知規(guī)律將課堂教學過程劃分為若干個環(huán)節(jié)，并通過教學方法與手段，實現(xiàn)教學要素與教學資源的一體化方式。

四、教學改革方法分析

教學改革的目的是增強學習效果、提升學生綜合能力與素質(zhì)。PLC課程實踐性強、技術性強，需要學生主動參與、積極思考。因此，根據(jù)課程與學生的特點，借助多媒體技術，將課程知識通過PPT、動畫、視頻等形式呈現(xiàn)，并運用小組學習法培養(yǎng)學生的洞察力、創(chuàng)新力、協(xié)調(diào)力，以實現(xiàn)課程學習的人才培養(yǎng)目標。

（一）課堂教學案例內(nèi)容

將PLC課堂教學內(nèi)容（以S7-200PLC為例）整合為五個模塊，包括識讀與使用模塊、應用軟件的安裝與使用模塊、指令功能及編程模塊、編程技術模塊、典型控制系統(tǒng)設計模塊，每個模塊下再分若干個訓練任務，任務中包括PLC指令、PLC程序編制的基本原則與基礎知識、程序設計等知識點。

（二）課堂教學改革內(nèi)容與方法

1.教學平臺網(wǎng)絡化

通過“互聯(lián)網(wǎng)+多媒體技術”構建PLC課程課堂教學的“教、學、做合一的一體化網(wǎng)絡教學平臺”^［1-4］。教學平臺包括教師機、交換機、學生機，這樣既能通過共享網(wǎng)絡資源進行線上教學，又能現(xiàn)場開展課程實驗實訓的線下教學。其中，教師機須安裝PLC課程教學所需要的軟件、技術文檔、課件、視頻等，用于充當一體化網(wǎng)絡教學平臺的服務器，可實現(xiàn)對學生機進行教學、培訓、交流、討論、監(jiān)控、管理等實時操作^［5-6］。另外，教師機還可以共享網(wǎng)絡資源與設備。交換機用于實現(xiàn)局域網(wǎng)內(nèi)學生機之間的數(shù)據(jù)交換和通信。學生機作為一體化網(wǎng)絡教學平臺的客戶端，系統(tǒng)安裝軟件與教師機相同，采用PC/PPI專用編程及通信電纜直接接入PLC，具備對綜合實訓模塊的監(jiān)控功能。學生機之間可獨自或分小組地完成教學訓練任務，并與教師機實現(xiàn)實時教學互動，教師第一時間指導學生完成任務。

2.教學模式一體化

教師主導教學活動，以學生為中心，依托教學平臺及教學資源，采取“講—練—?！觥u”一體化課堂教學模式^［7-10］，即根據(jù)課程整合的五個模塊分若干個訓練任務，按照任務講解、指令練習、任務實施、案例拓展、教學評價實施教學工作。

（1）任務講解。教師分析講解各任務中用到的基本指令功能，分析程序工作原理，提出任務要求。

（2）指令練習。學生使用學生機訓練指令使用，通過練習PLC課程中諸如基本位操作、計數(shù)器、定時器等相關指令并掌握其功能和應用。

（3）實施任務。學生自行分組并推選組長。組長負責組內(nèi)分工協(xié)作，協(xié)調(diào)配合。分工合作內(nèi)容包括查閱資料、討論方案、編寫PLC程序，獨立完成PLC控制任務。教學實施中，根據(jù)實驗設備數(shù)量，將學生劃分為若干小組，確保每個學生使用實訓設備和儀器。組長根據(jù)教師的演示去自主實施任務。編寫完成后，在老師的現(xiàn)場監(jiān)護下進行通電調(diào)試檢修，驗證是否符合設計要求。同時，考查學生獨立檢修調(diào)試的能力。

（4）案例拓展。在原有項目內(nèi)容基礎上，自主拓展新任務。在設計任務時，一方面，應充分兼顧任務的多樣性和選擇性。如，在電動機運行時間調(diào)整、通斷電均延時定時器、方波信號產(chǎn)生、十字路口交通燈等任務中均涉及定時器指令，該指令應用的程序多種多樣，在實際任務實施中，教師應鼓勵學生不必拘泥統(tǒng)一樣式的定時器指令程序，自主設計適合任務的程序。通過這樣課堂教學實施，旨在提高學生的思維能力和靈活應變能力。另一方面，緊密結合企業(yè)生產(chǎn)實際。如，在電動機星三角降壓啟動PLC控制任務中，運用經(jīng)驗法和梯形圖法設計任務程序，除了具備星三角切換功能，還應具備星形接觸器動作確認功能、報警功能及系統(tǒng)上電復位等功能。通過如此任務設計，提高學生綜合利用PLC指令應用于未來工作場景的能力^［11］。

（5）教學評價。用多元化評價方式對學生的學習成果進行評價，重點對學生進行過程性考核評價。依照任務完成結果，由教師進行評分，各組學生之間互評分。教師應特別重視“過程性評價”，關注教學過程中學生智能的發(fā)展、能力的提升，及時對學生學業(yè)水平做出判斷，找出當前存在的問題，促使他們對自己的學習過程及習慣進行反思和總結，幫助學生不斷改善與提高。

3.教學資源課堂化

為便于課堂教學，將教學內(nèi)容按照“講—練—?！觥u”五個教學環(huán)節(jié)進行碎化，制作授課PPT、微視頻等課堂化教學資源^［12-14］。

（1）“講”。通過微視頻或圖片的形式，展現(xiàn)搶答場景，引入和分析PLC控制教學任務，根據(jù)任務要求設計出簡單合理的設計方案，演示方案的整體運行情況。

（2）“練”。通過微視頻或PowerPoint展示結構化程序的功能及應用，指導學生自主練習教學任務相關指令的操作要領和關鍵知識點。

（3）“?！薄Ｍㄟ^PowerPoint演示給定PLC控制梯形圖，并講解接線方法和安全注意事項。學生以小組為單位開始接線，要求通過小組自查方式后，教師進行檢查。確定無誤后，再通電調(diào)試程序。學生自主實施程序調(diào)試方法，培養(yǎng)其分析與解決問題的能力，激發(fā)其探索創(chuàng)新的能力。通過這樣的模擬，使學生能切實掌握相關技術操作要領和關鍵知識點。

（4）“做”。通過PowerPoint展示拓展教學任務，引導學生分組完成自主設計、調(diào)試實驗，實驗完成后，學生按要求完成實訓報告，提升“做”的能力。

（5）“評”。即教學評價，是對整個教學過程中的每個步驟做出分析并給出最終評分。整個評價機制包括過程性考核和項目綜合考核兩部分。前者由職業(yè)素養(yǎng)、學習過程、理論素養(yǎng)三部分組成，占比40%；后者由學生自評、小組互評、教師評價三部分組成，占比60%。可以通過微視頻或圖片的形式，展現(xiàn)教學任務完成情況，進行總結評定。教師實施過程考核，指出缺點、肯定優(yōu)點，增強學生成就感，提高其學習的積極性。

五、教學改革實踐總結與思考

職業(yè)教育的本質(zhì)是能力本位的教育。職業(yè)教育必須給學生傳授職業(yè)發(fā)展的技能，讓學生畢業(yè)后能夠成為生產(chǎn)一線的實用型人才和高素質(zhì)勞動者。PLC課堂教學模式研究與實踐中，突出“以學生為中心”的教學設計與實施，核心體現(xiàn)以下三個觀念：

（1）從理性角度，學生通過現(xiàn)場開展課程實驗實訓的線下教學，以小組自主為主完成項目任務，過程中實現(xiàn)了追蹤學習路徑，探索不同類型學生的需求和培養(yǎng)規(guī)律，讓學生找到適合自己學習課程方法，使學習事半功倍。

（2）從情境角度，教師以引導身份為主，調(diào)整學習氛圍，精心設計教學任務與拓展項目，結合課堂小組討論，實時關注學生的反饋，調(diào)整教學方法與進度，激發(fā)學生積極思考，培養(yǎng)其探索習慣。讓學生既能分享自身思考與創(chuàng)新成果，也能學習別人的思考成果。

（3）從成長角度，教學過程從項目任務到拓展任務，通過“講—練—?！觥u”課堂教學模式，以及開發(fā)課堂化教學資源，切實使學生提升認知，拓寬邊界，實現(xiàn)學生個性化發(fā)展。

同時，在教學改革實踐過程中，也實現(xiàn)了三個轉(zhuǎn)變：教師中心轉(zhuǎn)變?yōu)閷W生中心、教材中心轉(zhuǎn)變?yōu)榕囵B(yǎng)目標中心、課堂中心轉(zhuǎn)變?yōu)閷嶒瀸嵱栔行?。整個教學過程重視理論與實踐相結合、理論指導實踐，學生所學理論知識通過實踐得到了鞏固和提高，知識呈階梯遞進；課堂教學融入實踐場景教育，進一步提高了學生自學能力和創(chuàng)新意識^［15］。正是通過這樣一系列的PLC課堂教學改革，安徽工貿(mào)職業(yè)技術學院電氣與電子工程系構建與崗位需求相結合的教、學、做合一的一體化網(wǎng)絡教學平臺，讓以學生為中心的課堂教學模式落地生根，實現(xiàn)了既能通過共享網(wǎng)絡資源進行線上教學，又能現(xiàn)場開展課程實驗實訓的線下教學，突出了學生的主體地位，增強了課堂教學的主導作用及效果，實現(xiàn)了人才培養(yǎng)質(zhì)量的提升。

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收稿日期：?2023－08－18

基金項目：安徽省教育廳重點質(zhì)量工程項目（2021jyxm0134）

作者簡介：劉明，女，安徽工貿(mào)職業(yè)技術學院電氣與電子工程系副教授。

李言武，男，安徽工貿(mào)職業(yè)技術學院電氣與電子工程系教授。