基于MOOC的PLC课程混合教学模式研究

夏云彦，周美兰，徐永明，张宇

基于MOOC的PLC课程混合教学模式研究

夏云彦，周美兰，徐永明，张宇

（哈尔滨理工大学 电气与电子工程学院，黑龙江 哈尔滨 150080）

以PLC电气控制与组态设计课程为研究对象，自主建设的MOOC为平台，充分利用了MOOC教学和线下教学的优势，开展了线上线下混合教学研究．混合教学模式实现了以学生为中心的教与学，激发了学生的学习兴趣，有助于培养学生的创新能力、自主学习能力及解决工程实际问题的能力，提高了课程目标的达成度，符合工程教育认证的理念和要求．

MOOC；PLC；混合教学

现代教育要求突出学生的主体地位，高等学校人才培养过程中急需提升学生学习投入度与学习动机水平．目前，我国大学生普遍存在着依赖性强、自主学习能力差、创新意识弱等问题．因此，高等学校需要不断改进教学方式，实现以学生为中心的教与学，培养其自主学习能力，提高创新意识．

PLC电气控制与组态设计课程（简称PLC课程）是电气工程及其自动化专业一门重要的专业方向课，具有理论性、设计性与实践性相结合的特点[1-2]．该门课程的学习要求学生能够做到自主思考、自主设计、善于仿真与实践，将理论与实践相结合．传统的教学模式以教师讲授为主，学生被动学习，学习积极性不高，不利于培养学生的自主学习能力及创新思维．随着MOOC的兴起，基于 MOOC 的混合式教学逐渐在专业课程教学中发挥优势[3-6]，有利于培养学生的创新意识．本文依托自主建立的MOOC开展线上线下混合教学改革与实践，较好地调动了学生的学习积极性，提高了课程目标的达成度．

1 混合教学模式思路

哈尔滨理工大学PLC课程总学时为40学时，其中理论学时32学时，实验8学时．课程的教学目标是培养学生掌握PLC的基本理论、PLC的指令和梯形图编程方法，能够利用PLC进行电气控制系统的设计，以及利用组态软件进行控制系统的虚拟仿真的能力，为参与复杂PLC电气控制系统的开发与设计、调试和维护打下良好的基础．

本门课程开设在第7学期，此学期大部分学生忙于考研或找工作，传统课堂教学中学生学习积极性难以调动．依托自主建立的PLC课程MOOC，采用线上线下的混合教学，具体的实现思路见图1．基于MOOC的PLC课程混合教学模式，学生充分利用碎片时间学习课程，使学生学习起来更具有灵活性，有利于培养学生的自主学习意识和创新意识．

图1　混合教学改革思路

2 微视频及在线资源建设

MOOC以视频为中心，在设计MOOC时，慎重选择知识点，确定MOOC的主题，使MOOC更符合教学的认知规律[7]．根据PLC课程的教学大纲，合理分配MOOC的知识点．每节MOOC一般由不超10 min的微视频组成，方便学生利用碎片化时间进行学习．结合教学大纲，目前MOOC提供理论授课视频213个，总时长1 528 min．

单一的理论授课视频无法保证学生学习的积极性．为帮助学生巩固对知识的理解，提高学生的注意力，MOOC学习过程中设置了课堂测验、章节测验和期末测验等，可以将学生的学习效果及时反馈给学生，也方便教师通过统计数据来掌握学生的学习情况．学生和教师以及学生与学生之间可以针对学习中的问题及时进行沟通与互动．

为便于学生学习与实践应用，MOOC资料库中提供了课程学习过程中可能需要的多种课程资料（见图2）．目前，设置测验和作业的习题总数为584道，非视频资源共330个．为帮助学生更好地理解实验方案，提高学生学习PLC课程的实践能力及实际应用能力，MOOC首页中还提供了4个实验教学视频（8学时）和14个实验演示视频．

图2 MOOC课程资源统计

3 混合教学方法

3.1 自主学习

哈尔滨理工大学的PLC课程为黑龙江省精品在线开放课程，丰富的在线资源为学生提供了良好的自主学习条件．但是对于存在学习惰性及没有预习习惯的学生而言，必须采取一定的督促和鼓励措施[8]．因此，将学习MOOC视频规定为必须完成的任务．学生每观看完一段MOOC理论教学视频后，平台会马上自动地弹出一道选择题或判断题，检测学习效果，也便于教师进行数据统计或要求学生重新学习．在MOOC平台上统计每个学生完成任务的情况，并按视频完成比例给定在线学习成绩．

线下课堂上课时，对MOOC的自主学习情况进行检测，根据上次课布置的学习任务，用简短的时间对相关知识进行讨论，或给定设计要求请学生自行完成PLC程序的设计，并把自主学习的检测情况作为平时成绩的一部分．根据学习内容总结问题，让学生带着问题进入课程的学习，可提高学习兴趣，学习过程更加具有真实感和针对性．

3.2 强调合作

目前，课程中还存在大多数学生不愿或不擅长在很多人面前发言的问题．如果没有合作，教师就很难组织起有效的课堂互动[9]．因此，在经过MOOC的自主学习后，线下课堂中问题的讨论、PLC程序的分析及设计等，可以让学生通过合作来完成．

PLC课程的学习需要学生具有创造力，而不是机械地接收知识．轻松愉悦的环境更容易激发学生的创造力，更容易建立学生的创新思维及能力．合作可以使学生更加轻松、积极地参与到课堂学习中来，从而缓解了课堂提问时学生的紧张情绪．例如：对于某个PLC程序的分析或设计，可以让学生先在小组内进行讨论，然后每组派一名代表进行发言，可以每次指派组内不同成员．这种方式可以锻炼学生自主分析问题、解决问题的能力，教师也更容易发现学生的创造力，学生的思维更加敏感，在某些问题上可能还会给教师以启迪，让教师发现解决问题的新视角和新方法，实现教学相长．

3.3 提升学生被关注度及学习成就感

要保证学生学习一门课程的学习效果，首先，需要调动学生对新知识学习的积极性．其次，还需要学生与教师之间建立信任关系．当教师没有给予学生足够的关注，学生对教师没有产生信任，学生的学习便可能会产生懈怠．因此，要求教师能够及时关注学生学习过程中遇到的问题并给予及时的解答，教师要与学生之间建立足够的沟通，从而了解学生的学习状态，当学生得到了教师的关注后，从心理上便会更加信任教师，也更具有学习的热情．

通过设置专门在线讨论区，提供师生、生生交流平台，更好更快地帮助学生进行答疑、解惑，提高学习效率，提升学生的被关注度，激发学生的学习热情．在2019年秋季学期开课期次中，学生总数256人，发帖总数为4 699个，经常出现一个学生提出问题，好多学生跟帖讨论的情景（见图3），一定程度上反应了学生学习的积极性．

图3　互动情况

在教学过程中设置课堂测验、章节测验和期末测验对所学内容进行检测和分析．没有学习过程的检测可能会导致学习的盲目性，使学生缺少方向感[10]．每节课程后设置课堂测验题，以判断题、选择题、填空题等题型提供给在线学习的学生，帮助学生巩固对知识的理解，更好地与学生互动，提高学生的注意力．教师对章节测验等练习题进行评分，及时反馈给学生，便于教师和学生对学习中出现的问题进行及时分析和解决．

教学过程中的作业及章节测验等在MOOC上布置，学生通过在线回答、上传语音或上传图片的形式来完成作业，由教师进行线上批阅．丰富了学生完成作业的形式，方便了教学过程性资料的存档，减少了资源的占用．学生可以在线直接查阅自己作业及测验等成绩，也为教师统计学生成绩提供了方便，通过线上线下交流的方式完成作业和测验的解答．

4 考核方式

将MOOC成绩设置为总成绩的40%，线下成绩占总成绩的60%．MOOC成绩（100%）构成为：课程视频占35%，访问次数占10%，参与讨论占5%，作业占15%，章节测验占20%，在线考试占15%．其中，课程视频、访问次数及讨论成绩以学生网课内容的学习情况及参与互动情况为评价标准，提高学生自主学习的能力，提高课程参与度；作业和章节测验考核学生对每章节知识点的复习、理解和掌握程度，培养学生养成课下及时总结复习的好习惯；MOOC考试主要考核学生对所学的PLC指令和编程方法等教学内容的复习、理解和掌握程度以及综合运用能力．

线下成绩（60%）构成为：实验3次，占总成绩的10%；期末考试成绩占50%，考试采取闭卷笔试形式．线下的期末闭卷考试重点考察学生对PLC编程设计方法的掌握和综合运用能力．通过较复杂的电气控制问题，考察学生应用PLC进行工业控制系统设计的能力，即重点考察学生的综合运用及解决实际复杂问题的能力．

在2019年秋季学期的教学中，3个自然班级各个课程目标的达成度均在0.7以上．以电气16-3班（大四年级）为例，3个课程目标的达成度分别为：0.856，0.786，0.913．相比于往年传统课堂的单一教学模式，课程达成度有了较大提高，不及格学生的比例大大降低．

5 结语

PLC课程通过加强MOOC自主学习环境的创造，对线上线下混合教学进行了研究．线上线下课程的灵活性，合理地设计教学内容，突出了学生的主体地位，提高了学生自主学习的积极性，避免了“过度讲授”造成的被动学习环境．在自主学习以及理论联系实际的教学情境下，能够开发学生的应用、批判性思维和创新能力等．通过小组互助的形式实现学生间的互补，能够调动学生学习的积极性，加强学生间的沟通合作．

[1] 王玉萍，高柏臣，王欢，等．培养卓越电气工程师为目标的PLC课程教学改革[J]．高师理科学刊，2015，35（7）：88-90

[2] 王超．运用组态软件改革PLC实验教学[J]．高师理科学刊，2015，35（10）：85-88

[3] 凡妙然．我国MOOC的研究热点与发展趋势解析[J]．现代教育技术，2017，27（3）：34-40

[4] 郑春满，李宇杰，黄楠，等．MOOC挑战下课程教学的应对策略与改革思考[J]．高教学刊，2017（5）：97-99

[5] 李平，周晋阳，李瑞霞，等．基于MOOC教学模式的改革与实践[J]．高教学刊，2016（9）：133-134

[6] 吴房胜，徐金秀，李如平，等．基于MOOC模式的单片机课程教学改革研究[J]．高师理科学刊，2018，38（4）：82-86

[7] 许建平，向阳，暨明，等．基于MOOC的混合式教学在生理学教学中的探索[J]．基础医学教育，2018，20（10）：908-911

[8] 吴根忠，李剑清．翻转课堂在“电工技术基础”课程的实践探究[J]．电气与电子教学学报，2018，40（1）：94-97

[9] 朱桂萍．翻转课堂的教学设计[J]．电气与电子教学学报，2017，39（4）：8-11

[10] 孙宁，张永宏，刘云平．MOOC课程建设的探索与实践——以《PLC》课程为例[J]．教育现代化，2018（2）：63-64

Research on the blended learning model of PLC course based on MOOC

XIA Yunyan，ZHOU Meilan，XU Yongming，ZHANG Yu

（School of Electrical and Electronic Engineering，Harbin University of Science and Technology，Harbin 150080，China）

PLC course is selected as the research object，and the independently built MOOC is chosen as the platform．It makes full use of the advantages of MOOC and off-line teaching，the on-line and off-line blended teaching model is then studied．The blended teaching model realizing the student-centered teaching and learning．It is very helpful to arouse students′interest in learning，to cultivate students′ innovation ability，independent learning ability and ability to solve practical engineering problems．The blended teaching model can improve the achievement of curriculum objectives，and conforms to the concept and requirements of engineering education certification．

MOOC；PLC；blended teaching

1007-9831（2020）07-0082-04

TM571.2∶G642.0

A

10.3969/j.issn.1007-9831.2020.07.020

2020-02-07

哈尔滨理工大学教育教学研究项目（420180010）

夏云彦（1987-），女，黑龙江哈尔滨人，副教授，博士，从事电机设计和控制研究．E-mail：xiayunyan@hrbust.edu.cn