基于雨課堂的PLC編程與應用混合式教學實踐研究

【摘要】本文論述基于雨課堂的PLC編程與應用混合式教學途徑，認為教師可以從課前開展線上預習、課中加強師生互動以及課后線上復習討論入手，以教學三相異步電動機的可逆運轉的PLC編程為例，從教學內容的設計、實施及效果評價等方面分析基于雨課堂開展混合式教學的實踐案例。

【關鍵詞】雨課堂 混合式教學 PLC編程與應用 教學設計

【中圖分類號】G63 【文獻標識碼】A

【文章編號】0450-9889（2023）05-0101-04

《職業教育提質培優行動計劃（2020—2023年）》提出實施職業教育信息化2.0建設行動，以“信息技術+”升級傳統專業，大力推進“互聯網+”“智能+”教育新形態，推動教育教學變革創新。此外，《欽州市中小學教師信息技術應用能力提升工程2.0實施方案》提出，進一步推動教師主動適應信息化、人工智能等新技術變革，全面提升信息素養，積極有效開展教育教學，基本實現“三提升一全面”的總體發展目標，全面促進信息技術與教育教學融合創新發展。本文將以PLC編程與應用課程為例，探索基于雨課堂的混合式教學。

一、在PLC編程與應用教學中開展混合式教學的必要性

PLC編程與應用是機電設備安裝與維修專業的主干課程，該課程在本校的教學計劃為80學時，主要介紹PLC的工作原理，軟件、硬件結構，指令操作和梯形圖編程語言的使用方法，以解決生活、生產實際中的問題作為任務，內容較為系統但知識容量大，梯形圖指令操作部分內容尤其令學生感到枯燥乏味，課堂教學氛圍比較壓抑沉悶?？梢?，優化PLC編程與應用課程教學在教學內容方面還面臨著較大的挑戰。

在以往的PLC編程與應用課堂上，理論講解部分基本上是“填鴨灌輸式”教學，教師在講臺上演“獨角戲”，學生麻木地在座位上“聽戲”，師生之間全程缺少有效的交流。學生在這樣的學習環境中難以獲得學習的成就感。與此同時，教師在授課過程中極少考慮學生的接受能力，而是直接采用傳統的“講授—實訓—考核打分”的方式進行教學，大多數教師在提倡多元化教育評價的背景下仍采用傳統的教學方式進行教學?？梢?，優化PLC編程與應用課程教學在教學方式方面也面臨著較大的挑戰。

自新型冠狀病毒感染疫情暴發以來，線上教學和線下學習的方式越來越受到師生的重視，可以說，混合式教學是符合時代背景的教學方式之一?；旌鲜浇虒W模式的優勢在于無時間與空間的限制，最大限度地打破了學生學習的時空限制，激發學生的積極性，最重要的是教師能夠及時接收到學生的學習反饋，有效促進師生之間的聯系，從而獲得高效的學習效果。而PLC編程與應用是一門集理論和實操于一體的核心課程，從簡單到復雜的操作和充滿邏輯的編程梯形圖，時刻都在沖擊中職生的大腦，混合式教學在PLC編程與應用教學中的應用可以讓學生實現隨處學、隨時問、隨時記。此外，以雨課堂作為混合式教學的切入點，是因為雨課堂小程序操作簡單，基于它所包含的簽到、點名、作業發布等功能開展PLC編程與應用課堂教學研究，能為教師順利開展混合式教學提供思路。

二、基于雨課堂的PLC編程與應用混合式教學設計思路

雨課堂是一款能夠在課前、課中、課后等教學階段開展科學理論學習的小程序，支持簽到、同步教學課件、隨堂測試、彈屏互動、紅包獎勵、課堂投稿等互動，能借助數據實現教學過程的可視化和可控化，提高教學效率和教學質量。因此，為打破中職PLC編程與應用教學長期以來均采用“理論+實訓”的傳統教學方式的現狀，筆者在課前線上預習、課中教師授課和師生互動、課后線上討論及復習等三個環節開展了基于雨課堂的PLC編程與應用混合式教學設計。

（一）課前線上預習

大部分中職生缺乏自主學習的動力，自律性較差，因此很少學生能夠主動進行課前預習。教師可以利用學生手機不離手的特點，提前把每一次課的知識通過雨課堂教師端發送到學生端，教師在學生群發布公告或者委托科代表，提醒學生在規定的時間內登錄微信雨課堂小程序完成對應的課前學習、視頻學習、作業等。在課前預習時間截止后，教師可以根據學生的預習情況以及預習效果進行量化考核。

（二）課中教師授課與師生互動

課中講授新知識或重難點知識是教學的主體部分，但是這一教學活動很難讓學生快速進入學習活動，也很難讓學生始終保持專注。因此，教師有必要利用雨課堂改變這些現狀。首先，教師在點名階段可以直接將二維碼投影到屏幕上讓學生迅速簽到，既節約時間又避免學生幫忙簽到打卡。其次，由于PLC編程與應用課程涉及邏輯思維的應用，學生需要發散思維并結合實訓任務一步一步地畫出邏輯圖、寫出對應的梯形圖塊，這一過程比較抽象，對學生而言存在一定的難度。教師可以利用雨課堂的在線答題功能，將相關的課堂練習、卡通圖片發送至學生學習端，讓學生以搶答的方式進行解答，增強課堂學習的趣味性與緊張感，加強師生之間的互動。最后，在總結階段，教師要以學生為主體，把主動權交給學生，讓學生分析自己在本次課堂中的學習收獲與存在的不足。

（三）課后線上討論及復習

教師給學生布置課后習題能夠有效檢測學生是否牢固掌握知識。教師可以在幻燈片的最后呈現課后作業并推送到學生端，同時在線提醒學生查收和完成作業。線上布置作業的優勢在于學生可以使用手機通過互聯網搜索課外知識進行作答，學生通過自身的努力進行線上討論、留言等操作后，會進一步增強他們的學習成就感；教師能夠及時地查看學生的課后學習情況并反饋給學生，適當地激勵學生。此外，雨課堂可以將授課課件保存在系統內，方便學生隨時查看舊知識，讓學生能夠及時復習，溫故知新。

三、基于雨課堂的PLC編程與應用教學實踐

筆者以教學三相異步電動機的可逆運轉的PLC編程為例，從教學內容的設計、實施及效果評價等方面闡述基于雨課堂開展混合式教學的實踐案例。

（一）教學內容的設計

課程內容：三相異步電動機的可逆運轉的PLC編程。

授課課時：2個課時，共90分鐘。

教學對象：中職機電專業二年級學生。

教學重點：學會正確分析系統控制要求以及分配I/O點，正確識讀三相異步電動機可逆運轉控制系統梯形圖、電氣線路原理圖，學會使用GX Developer編程軟件。

教學難點：學會軟元件聯鎖及硬件聯鎖的方法，寫出可逆運轉控制的梯形圖，并仿真操作實現功能。

（二）教學內容的實施

1.線上預習階段

教師在雨課堂線上學習功能模塊中發布關于三相異步電動機的可逆運轉的PLC編程的課件、教案，以及仿真操作視頻、實踐視頻、課前簡答等資料，并通過公告的方式告知學生，同時采用小組合作學習的方式，讓小組內部成員共同學習。教師可以結合學生個人學習情況和小組合作學習情況，對每名學生和每個小組的學習效果與完成進度進行考核，把對應的考核分及時公布到班群中，使學生之間、學習小組之間形成競爭關系，增強學生的學習積極性。

預習課件的內容主要為實現電動機正反轉的方法，學生需要補充輸入和輸出設備及I/O分配點，如表1所示。

預習習題包括畫出三相異步電動機可逆運轉控制系統電路圖、梯形圖。下頁圖1是三相異步電動機單向運轉控制的電路圖，學生需要將該圖修改成三相異步電動機可逆運轉控制電路圖。

此外，教師還在雨課堂平臺發布預習微課，包括點動控制一盞燈微視頻，以及保持一盞燈常亮視頻。

2.課中講授階段

在這一階段，教師可以采用講授板書與雨課堂結合的方式進行授課。板書的目的是增強授課內容的系統性。在講解一個知識點之后，教師通過雨課堂平臺推送對應的練習題進行測試，練習題包括選擇題、填空題，考查的知識點包括電路圖元器件的選擇、正反轉控制的方法、建立GX Developer的步驟、梯形圖的指令表等，學生需要在限定時間內進行搶答，答對者獲得一定的積分。搶答的過程既能夠使學生的精神更加集中，又可以增加課堂的趣味性，讓每一名學生都能夠積極參與。搶答環節結束之后，教師可以根據積分對學生的課堂表現進行量化考核，形成課中的形成性評價，并把評價的結果反饋給學生，不斷增強學生的學習積極性。

為進一步加強授課過程中師生之間的互動，教師可先讓學生以小組為單位總結課上所學的知識點，之后教師再分析和歸納不同小組的總結，最終完善總結。教師還需要采用過程性評價和總結性評價相結合的方式對學生進行評價，其中，小組內每次作業自評成績占總評成績的15%，小組每次作業互評的成績占總評成績的20%，學生個人每次作業自評占總評成績的10%，教師每次打分成績占總評成績的25%，上述每次評價分值為過程性評價成績，而終結性評價成績則以一學期的期末考試為主，主要考查學生的綜合性操作和理論性知識，該成績占學生期評成績的30%，即學生學期總評成績為過程性評價成績（70%）與終結性評價成績（30%）之和。過程性評價表如表2所示，終結性評價表如表3所示。

3.課后鞏固階段

基于PLC編程與應用的課程特點以及結合三相異步電動機的可逆運轉的PLC編程一課的內容，筆者建議以“新舊結合”的方式給學生推送資源，形成課后作業，即課后作業既要包含本課的知識，又要引出下一次課的新知識，力求讓學生學習達到溫故知新的學習效果?；诖?，筆者設計課后練習如下：（1）如何在三相異步電動機的可逆運轉編程基礎上，將其修改成順序啟動運轉程序？（2）在三相異步電動機的可逆運轉電路圖的基礎上，將其修改為順序啟動運轉電路圖。（3）你能否讓電動機延遲3秒鐘再運轉呢？

值得注意的是，教師審閱學生課后作業答題情況之后，要及時回復每一名學生，從而加強學生的學習成就感，讓學生更加有動力去深入研究。

（三）教學反思

課前教師已經教授了三相異步電動機單向運轉的相關知識，學生有了一定的知識基礎，教師利用雨課堂平臺推送學習素材，將單向運轉與可逆運轉知識點銜接起來，讓學生在課前就對本次課的內容有一定的認識，極大地方便了后續課堂的開展。在課中師生互動中，有效解決了三相異步電動機的可逆運轉PLC編程與三相異步電動機的單向運轉PLC編程有什么區別、相同點和不同點在哪里等問題，通過串聯知識點有效突破本次課學習重點與難點，學生能夠及時、有效地回應教師的講授。在課后，教師通過線上習題與互動，帶領學生進一步鞏固了本次課學習的知識，同時加深了師生之間的情感交流?？梢?，本次課教學環節的設置及教學內容的安排是科學、合理的。

從授課方式來看，傳統的授課方式往往是教師講授完畢，學生到實訓室進行操作驗證，整個教學過程只有終結性評價。但在基于雨課堂的混合式教學中，教師運用雨課堂導入三相異步電動機的可逆運轉的PLC編程的幻燈片、圖片等內容，操作方便且后臺能夠及時呈現數據，教師可以根據學生的學習數據及時調整授課進度，同時課件儲備時間長這一特點為學生課后自行查看、學習提供了便利，學生利用手機進行學習，減少了利用手機玩游戲、看視頻、讀小說的時間，使學生由“低頭族”轉變為學習的愛好者。在實訓過程中，學生可以隨時利用雨課堂開展線上學習，如根據電路圖進行接線，將三相線的顏色選擇以及接線順序等理論知識運用于實踐，有效解決了課程內容多學生復習難的問題，真正實現了以學生為主體。

在PLC編程與應用課程教學中采用以雨課堂為基礎的混合式教學，能夠使學生由被動的知識接受者轉變為主動的知識汲取者，實現以學生為本的教學，讓學生能在課堂中學以致用，實現有趣、有用、有效、有質的學習。當然，這樣教學仍存在不足之處，如教師在授課過程中需要警惕一些學生在用手機學習的同時在課堂上玩手機，同時教師還需要鼓勵學生課間進行運動，尤其注意保護眼睛及頸椎。

參考文獻

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注：本文系2021年度廣西職業教育教學改革研究項目“信息化2.0背景下‘PLC編程與應用的‘7學課堂教學改革研究和實踐”（GXZZJG2021B011）的研究成果。

作者簡介：王鎮林（1991— ），講師，主要研究方向為中職機電專業課程教學。

（責編 劉小瑗）