“低压电器与PLC控制”课程线上线下混合式教学模式改革＊

黄文静，戚建国

（1.河北工业职业技术大学，河北 石家庄050000；2.医科达（北京）医疗器械有限公司，北京100000）

当前，在《中国制造2025》战略实施的背景下，中国持续推进产业转型升级，大力发展新一代信息技术、智能高端装备[1]。在供给侧改革、产业结构升级调整的大背景下，智能制造、信息技术等新兴产业兴起，产业结构升级调整对技能人才需求发生了新的变化，新技术、新知识、新能力对技能人才产生了更高的要求[2]。而低压电器与PLC控制技术为企业数字化、智能化升级转型所必需的关键技术，在制造、冶金、化工、制药等行业的自动化控制中普遍应用[3]。课题组经过对河钢集团、首钢集团、天钢集团等企业进行实地调研发现，制造业智能化生产升级改造中，企业面临巨大的技术技能人才缺口问题，面对企业的智能化升级改造，企业急需低压电器与PLC控制系统维护、调试、设计、开发的高技能人才。

“低压电器与PLC控制”课程为各高校电气自动化技术、机械制造与自动化、数控技术、机电一体化技术、应用电子技术、应用化工技术、冶金材料工程等专业普遍开设的一门专业课程[4]。本课程具有知识覆盖面广、更新发展速度快、既强调理论又偏重实践、与实际生产和应用紧密结合的特点，对学生职业能力培养和职业素质养成起着重要的支撑作用。

低压电器与PLC控制技术应用于自动控制工业现场，要求本课程教学内容紧密结合生产实际、实用性强、技术更新快，PLC编程对逻辑抽象思维能力要求也很高[5]。同时课程还要满足“90后”“00后”教学对象具有的自主性强、动手实践能力强、运用信息技术能力强、易于浮躁的特点[6]。而目前大部分“低压电器与PLC控制”课程仍采用传统的课堂教学模式，多为教师讲授、演示占课程的主要部分，教学内容注重理论知识点的讲解而缺乏具体的实际应用载体，学生被动地学习，学习效果不太理想。

针对以上问题本文研究“低压电器与PLC控制”课程线上线下混合式教学模式改革。设计结合企业的不同工程项目和实例，通过线上网络教学平台将课件、视频、作业等教学资源放到网上发布，帮助学生课前预习，课上主题讨论、头脑风暴，课后完成作业、复习等，同时将课堂搬到实训室进行，结合线下教学、实训，教师示范与学生操作训练互动，突出学生的主体地位，提高学生分析和解决问题的能力。让移动互联网的技术为教学所用，使学生在具有真实的工作环境中，实施工程项目实践，完成学习任务，使学生的专业水平和整体素质得到显著提高。

1 现有教学模式、内容等存在的主要问题

近几年“低压电器与PLC控制”课程的改革也在进行着，有的学校率先扛起了项目化课程改革的大旗，有的则迈出了案例式教学的步伐，然而教学质量和教学效果并没有明显的改善[7]。具体存在以下问题。

1.1 课程体系与教学内容过时

传统的“低压电器与PLC控制”课程在教学内容的编排上一般是先介绍常用低压电器的硬件结构和工作原理、电气控制原理等，然后讲解PLC指令和程序设计。这样编排的教学内容将电气控制与PLC控制分开进行教学，而没有将低压电器与PLC控制结合在一起，使得教学内容割裂，与现代实际工程应用脱节，且教学内容缺乏具体的载体，培养的学生不能满足企业的实际需求。

1.2 教学模式与教学方法落后

传统的教学模式仍以课堂教学为主，由老师来讲解各个知识点，学生被动地学习，使知识艰涩难懂，枯燥乏味[8]。实验部分也都是验证性实验，由教师给出源程序和电路图，然后运行观看效果，使得培养的学生缺乏自主思考的能力。而PLC编程对逻辑抽象思维能力要求很高，这样传统的课堂教学会造成学生的应用能力、创新能力不足。

1.3 试卷考试方式重理论轻能力

传统的期末考试多采用试卷统一考试，侧重考核学生对基础概念的理解、记忆能力，学生只需死记硬背知识点就可以获得高分，不利于全面、真实地考核出学生真实的知识能力结构。且试卷考试仅能对书面知识进行考核，无法考察学生的实际应用能力，影响了学生积极主动的学习精神和实践能力的培养。

2 线上线上混合式教学模式改革探究

2.1 项目引导、教学做一体化

为了培养服务于企业一线的高技能人才，在课程设计上以行业和岗位需求为导向，以国家职业标准为依据，以典型工作任务为载体，以培养学生发展为目标，进行项目课程开发。

首先进行企业调研，调查企业的用人需要和标准等，以企业实际需求为依据，确定课程目标。再根据企业需求的调研结果，制定教学内容，教学内容的选取立足于满足企业的需求，与企业岗位的能力需求吻合，开发接近实际工作岗位的项目，将理论知识点串接到项目中去。

2.2 课程教学目标

通过本课程的学习让学生掌握电气控制线路的工作原理，具备对电气控制线路识图、分析、安装、调试、故障检测的能力；掌握PLC工作原理及编程方法，能够根据控制要求设计PLC控制系统，对所设计控制系统进行调试运行，并应用于生产过程控制。

2.3 课程内容

根据课程目标、智能制造背景下企业的发展新需求、市场新技术和机电类专业毕业生所需要的岗位能力，并对接1+X标准选取课程内容。课程内容主要包括两部分：常用的低压电器、电气控制系统的基本控制电路，西门子PLC所构成控制系统的应用技术。

本课程以西门子S7系列PLC为载体，开发接近实际工作岗位的项目，通过设计如图1所示的7个不同的实际工程项目，以项目为单元，以实际应用为主线，引导学生由实践到理论再到实践，将理论知识自然地嵌入到每一个实践项目中，教、学、做、练紧密结合。每个项目均包括“任务引入与分析”“知识学习”“项目实施”“知识扩展”“能力提升”，由简单到复杂、由单一到综合，每个项目环环相扣、层层递进，全面训练学生的专业能力、方法能力、表达能力、检查评估能力、团队协作能力、社会能力等。针对项目问题设计包含“初始控制方案确定、PLC及元器件选型、基本程序设计、最终电路方案确定、PLC上机调试”等全流程教学方案，等全流程教学方案，充分培养学生的创新意识、创新思维和创新能力。

图1 项目化教学单元

2.4 线上线下混合式教学模式开展教学

在实际教学中，采用线上线下混合式教学模式开展教学。上课前，首先由教师布置项目学习任务，提前将课件、视频、动画等资源放到网络教学平台上发布，学生到学习网站上查阅学习资料，进行课前预习，提前找到问题，制定完成项目任务的计划、步骤等。通过课前学习可以有效提高学生学习主动性。

在课中，在接近实际工作岗位的工作情境中开展教学活动，课堂中采用启发式、讨论式、参与式、协作式教学方式，以具体工程项目为主线，将课堂搬到实训室进行，教师示范与学生操作训练互动，学生在“做”中“学”，学生自主编制、调试程序、修改程序、自主完成控制系统设计，激发学生的学习兴趣，突出学生主体地位。还可以通过网络教学平台将学生不容易理解的抽象电路控制和PLC程序调试等演示出来，主题讨论、头脑风暴，激发学生的学习兴趣，有效解决重难点，提高学生的创新能力，分析和解决问题的能力。

课后由学生自主填写工作日志，完成工作总结，并进行小组互评，最后由教师针对同学们的项目完成情况进行综合评价，并将本节课的教学资料上传到网络课堂，学生可以自主完成作业、复习，还可以到教学网站学习进行知识扩展等。同时通过QQ群、微信等移动互联平台，随时解决学生的问题。让移动互联网的技术为教学所用，促使课堂教学的良性发展。

线上线下混合式教育模式，使学生全程参与教学活动，不仅能够获得知识和岗位的职业能力，而且增强了学习能力和团队协作能力。

2.5 线上线下混合式过程考核

将传统的试卷考核方式改为线上线下混合的过程考核。利用线上网络教学平台及线下课堂表现的过程考核方式，探索实施素质教育、提升教学质量的有效方法。

本课程由各个独立又完整的项目组成，以每个学习项目成绩进行累加，建立对学生参与教学、完成实训项目、工作态度、创新过程的综合考核体系，以每个学习项目成绩进行累加，综合统计分数。把传统对成绩的一次考试评定，分散到学习过程节点的质量控制，将考核贯穿到日常教学中，并以提高学生的实际应用能力为目标，以达到对教学的全程监控，不断总结提高的目的。

课程总成绩可以由以下几部分构成：网络教学平台成绩50%、实训成绩40%、期末考核10%。具体做法如下。

第一，网络教学平台上的学习情况占总成绩50%，具体包括：资源学习；出勤、课堂表现、回答问题等；作业；理论考核。第二，实训过程考核占总成绩40%，建立对学生参与教学、完成实训项目、工作态度、创新过程的综合考核。第三，终结考核占总成绩10%，由于本课程的特点，对于新技术应用的能力和对于现有知识进行二次开发应用能力要求较高，因此终结考核要安排一个全面反映学生能力的设计项目，以评价学生解决生产过程中实际问题的能力。

2.6 创新实践活动

将专业知识学习和实际应用相结合，引导学生掌握分析问题并能够创造性地解决企业实际问题的能力，鼓励学生将低压电器与PLC控制的知识应用于实践，利用低压电器与PLC技术开展科技类社团活动、科研课题、专利申请、科技学术竞赛等活动，在实践活动中不断积累经验，激发学生学习的兴趣和动力，在实践过程中提高学生的创新能力、动手能力和解决实际问题的能力。

3 创新之处

针对目前“低压电器与PLC控制”课程内容着重知识点的传授，缺乏具体的载体，与企业实际应用脱节的问题，课程改革在课程设计理念上以企业实际需求为依据，确定课程目标，围绕课程目标，以企业实际项目为载体选取课程内容。注重学生能力培养，突出学生主体。

针对本课程教学内容实用性强、技术更新快、对逻辑抽象思维能力要求高、学生难以理解的问题，研究线上线下混合式教学模式，通过线上网络平台将项目课件、视频、项目作业等资源放到网上发布，帮助学生课前预习，课上主题讨论、头脑风暴，课后完成作业、复习等，同时结合线下教学、实训，将课堂搬到实训室进行，教师示范与学生操作训练互动，突出学生的主体地位，提高学生分析和解决问题的能力。

针对“90后”“00后”教学对象具有自主性强、动手实践能力强、运用信息技术能力强、易于浮躁的特点，应用现代信息技术，增大课堂信息量，让移动互联网的技术为教学所用，使学生在具有真实的工作环境中，实施工程项目实践，完成学习任务，提高学生专业水平和整体素质。

4 教学效果

以项目为导向的线上线下混合式教学模式受到了学生欢迎，学生全程参与教学，教学效率和教学质量得到明显提高。项目式教学将理论知识嵌入到每一个实践项目中，教、学、做紧密结合，切实提高学生综合能力。网络教学平台资源丰富，充分调动学生学习主动性，线上线下混合式教学，有效解决教学重难点。过程考核贯穿始终，建立综合考核体系，学生学习积极性、主动性明显提高。如图2所示，通过实践检验表明，学生综合实践能力和创新能力显著提高。

图2 学生平均成绩

5 结语

本文针对“低压电器与PLC控制”课程教学内容实用性强、技术更新快、对逻辑抽象思维能力要求高、学生难以理解的问题，探索研究以项目为导向的线上线下混合式教学模式改革。通过线上线下混合式教学模式改革，让移动互联网技术为教学所用，应用现代信息技术，使学生在具有真实的工作环境中，实施工程项目实践，注重学生能力培养，突出学生主体。通过实践检验表明，学生专业水平和整体素质显著提高。