线上线下混合式教学在“PLC技术及应用”课程的探索与实践＊

苗秋华，管志光，闫勇增

（山东交通学院，山东 济南250357）

随着“互联网+”时代的到来，信息技术飞速发展并逐步被应用到教育教学中，小型私播课教学、大型开放式慕课教学、翻转式教学、线上与线下混合教学等新型教学模式推动着教学变革的进程。线上线下混合式教学，是指将在线学习与常规的师生面授教学相结合的学习模式，线上学生自主学习，线下师生深入互动。适当的混合式教学模式，能够提高学生的学习兴趣和学习投入，提升课程的挑战度，进而有助于提高教学质量，取得更佳的教学效果。

1 “PLC技术及应用”课程教学现状分析

“PLC技术及应用”课程是山东交通学院机械电子工程专业和机械工程专业实践性较强的主干专业课程，是一门综合计算机控制技术、电气控制技术、传感器技术、网络技术等多领域、多学科的复合型课程，重点培养学生对PLC控制系统硬件外围电路的设计、软件的编程、调试等综合工程实践能力。“PLC技术及应用”课程既强调理论又侧重于实际应用，与工程实际应用结合紧密。因此，企业等用人单位要求学生不仅掌握扎实的理论知识，更要有自学创新能力，而传统的教学模式培养出来的学生明显不能满足要求[1]。

目前，本课程在教学过程中主要存在以下几点问题：①课程综合性强，涉及的知识面广，内容繁多，但课程学时数少，以山东交通学院机械电子工程专业人才培养方案为例，“PLC技术及应用”课程总学时为40学时，其中理论教学32学时，实践教学8学时，课上教师不能讲解全部知识点；②课程理论联系实践性强，实践教学环节完全安排在课上教授，实验内容大多停留在顺序控制，整体内容偏简单，这种实验强度不足以培养学生的创新实践能力和新工科背景下的高素质专业素养；③PLC技术发展快，随着计算机技术、电气控制技术等技术的不断发展，PLC在不断地升级换代，迫切需要融入信息化手段的教学方法使学生获得更多的前沿信息和技术等，从而得到知识的补充；④传统教学方法由于受到教学环境、教学设备的限制，学生只能在规定的时间按照教师的要求完成，抑制了学生学习的主动性、创新性，不能够激发学生的学习兴趣，无法满足学生个性化发展需求；⑤传统的教学方法，在课上教师为主体，学生被动听，但学生和教师的思维有时不能同步，因此课堂效果有时并不理想。

针对上述问题采用MOOC+线上线下混合式教学模式，借助于现代信息技术，以培养学生创新设计能力为目标，注重新技术的发展和应用，立足培养卓越工程师应用型人才，并紧紧围绕“学以致用”为中心、以“素质提高”为目的的指导思想，以“加强对学生综合素质及创新能力的培养”为出发点，最大限度地调动学生学习的主动性和积极性。

2 线上线下混合式教学模式在“PLC技术及应用”课程中的实施

线上线下混合式教学首先要有慕课资源，为了通过教学模式创新提升课堂教学质量，顺应全国课堂教学改革大趋势，2017年团队申请“PLC技术及应用”课程的慕课建设并获得立项，2019-06慕课建设完成并在智慧树平台上线运行，该课程共40个视频，每个视频7～15 min，共440 min，测试题500道，目前为止该课程采用线上线下混合式教学3个学期。由于疫情影响，2020年春季学期国内高校开展线上教学，山东科技大学、烟台大学文经学院、牡丹江大学、长春理工大学光电信息学院等省内外20所学校56个班级选用该课程，选课学生多达2 000余人。

开课前对学生进行认真调查和分析，以便更加深入地了解学生的预备知识、年龄特征和学习需求，结合学生的学习特点以及本专业最新技术、一线工程案例和企业真正需求组织教学内容。整个教学过程基于智慧树平台，分为课前准备—课上实施—课后巩固三个阶段。

2.1 课前准备

教师在上课前将本节课的学习任务在智慧树平台发布给学生。学生根据要求自主在网络平台、博客、论坛等多种途径获取知识，并且知识的获取不再受时空的限制。学生结合课前视频、论坛的学习，将自己存在疑惑、难以理解的部分记录下来，以小组为单位进行讨论，并完成教师布置的预习测试，预习测试以考察学生知识点的掌握情况为主，教师通过分析预习测试结果，确定上课重点。

2.2 课上实施

理论课的教学教师首先根据学生课前学习情况和预习测试结果，对需要讲解的难点进行重点讲解。对于课前预习阶段学生没有理解的知识点通过在课堂上与学生或教师交流、讨论从而获得对知识更深层次理解。“PLC技术及应用”课程具有较强实践性、创新性，需要培养学生分析问题、运用所学知识解决实际问题能力，在该课程中，PLC的编程基础、功能指令及程序设计等占据大部分内容，针对这部分内容的教学，学生课前自主学习指令的讲解部分，课堂上首先对学生没有掌握的重点难点进行讲解，接下来教师提出设计任务，学生根据设计要求运用所学知识编制程序来解决实际问题。理论课手边没有PLC，但是大部分指令都可以通过仿真软件来进行仿真。为了验证学生程序编制的正确与否，要求上课学生自带笔记本，安装好编程软件，使用仿真软件对自己编写的程序进行调试、仿真，发生错误时学生之间可以互相交流学习，分析错误原因，也可和教师共同分析错误原因并能够吸取经验。通过课堂上编程、仿真学生巩固了所学知识，同时可以当堂验证编程的正确性，提高学生的成就感。

实验环节，从培养学生实践能力出发，以“项目任务”→“基本理论”→“项目解析”为主线，以“提出问题”“分析问题”“解决问题”为开发思路，实现学生分析任务、讨论分析任务、完成任务掌握相关理论及实践技能的过程。由于实验内容大多停留在顺序控制，整体内容偏简单，这种实验强度不足以培养学生的创新实践能力和新工科背景下的高素质专业素养，因此增加实验的难度，将一些工程案例引入实验教学，提前布置好实验内容，让学生编制好程序带到实验室。在整个实验过程中以学生为主，自行实践操作，教师以观察指导为主，观察各小组完成任务的过程中遇到的问题，实时与学生互动交流，当操作过程中各小组遇到共性问题时要重点讲解，突破难点。通过实验，锻炼学生的动手能力以及解决问题的能力，培养学生的创造性思维。

2.3 课后巩固

教师将作业发送至在线课堂管理平台，学生通过完成作业，巩固学习内容，同时为学习能力较强的学生布置拓展作业，提升学生的学习能力。同时教师利用微信学习群进行答疑，及时解决学生学习中遇到的问题。

2.4 课程评价体系

传统的考核方式由平时成绩和期末考试成绩组成，基本知识、理论占比较多，实际动手能力、操作能力占比较小。为了实现对学生更加有效、公平的评价，需要根据现有教学模式调整课程考核方式，教师根据在线课堂管理平台上学生的课前预习、课后拓展的具体情况和相关数据，增加平时成绩所占的比例，突出学习过程考核和实践考核的重要性[2]，合理的课程评价体系能够更有效的激励学生投入到混合式教学过程，并且获得更好的教学效果。课程评价体系如表1所示。

表1 课程评价体系

3 线上线下混合式教学模式的效果

3.1 学生学习兴趣增强

课程所有的知识点学生可以通过在线平台自主学习获得，打破了时间和空间的限制，学习时间灵活。网络资源选择性大，除了智慧树平台，还有西门子官方网站、工控论坛等多种资源，不同程度的学生可以根据自身对于知识的掌握情况，自主选择相关资源进行学习，学生可选择自己感兴趣的拓展知识深入研究，学习主动性和学习乐趣也有增加。

3.2 全面提升教学效果

教师可以利用在线平台监测学生的学习进度，并通过测试题的答题情况了解每个学生对知识的掌握情况，方便教师在课堂上对大多数学生没有掌握的知识点进行讲解，对学习有困难的学生进行有针对性地指导，由于知识点的学习都在课下完成，课堂上学生有足够的时间进行项目实践，通过编程、软件仿真和调试，既理解巩固了知识，又可以培养学生的工程实践能力，全面提升教学效果[3]。

4 结论

线上线下混合式教学模式打破了传统教学模式，颠覆了以教师为主的讲授式教学过程，教师可利用在线平台监测学生学习进度，掌握学生线上学习效果，根据学习效果设计线下教学内容，线下教学以学生为主体[4]。混合式教学模式提升了学生学习兴趣，最大化利用线上资源及学习时间，得到了学生的认可。通过该教学模式能够实现对理论学习能力、实践能力和综合运用知识能力培养，提高了学生就业竞争力。