学习通+BOPPPS教学模式在“电气控制技术及PLC”课程中的应用

刘光辉

新疆工程学院 新疆乌鲁木齐 830023

“电气控制技术及PLC”课程是新疆工程学院电气工程及其自动化专业的一门重要的专业必修课程。在前期已开设“电路”“电机拖动基础”等课程的基础之上，学生掌握了基本的电工电子技术知识，初步具备了阅读、分析、设计、安装、调试简单电子电路的能力。通过本课程的学习，学生掌握电气控制与PLC的基本工作原理、编程设计方法，具有使用PLC设计工业控制系统的能力，培养学生在实际工程应用当中分析、处理和解决问题的能力。本课程既要求学生有一定的理论基础，又强调学生的动手操作能力，具有较强的技术性和实践性，对学生的综合实践及创新能力非常重视。传统的“电气控制技术及PLC”教学多以教师的课堂讲授为主，先给学生在课堂上重点讲授理论知识，再单独做实验，不注重培养学生的实践能力和知识的综合运用能力，缺乏创新精神，导致学生在学习过程中理论和实践相脱节，而且教师在讲授时教学内容抽象不生动，学生不容易理解，学习积极性差，课堂参与度不高，教与学相互脱节。

随着“互联网+教育”、网络在线教学等现代化教学手段的发展，信息化与教学深度融合在提升课堂教学效果方面发挥了积极的促进作用，已成为课堂教学改革的必然发展方向。近几年来，涌现出许多线上教学平台，其中超星学习通被广大师生的普遍使用。同时，BOPPPS教学模式能有效提升教学质量，且具有良好的适应性和可操作性，故而受到大家的广泛关注和借鉴。张雄等提出基于超星学习通的BOPPPS线上教学模式实践探究，利用学习通+BOPPPS教学模式对“大学物理”课程进行教学改革应用研究。研究结果显示，该课程的教学效果得到了显著提高。

本文针对我校“电气控制技术及PLC”课程的开课现状，充分考虑该课程重实践的特点，充分利用超星学习通便捷的信息化教学平台，大力推进BOPPPS教学模式在日常教学中的应用，构建了基于“学习通+BOPPPS”的线上线下混合式教学模式，以学生为中心，成果为导向，增加学生的课堂参与度，激发学生的学习兴趣，充分调动学习的积极性，教学效果得到显著提升。

一、“学习通+BOPPPS”教学模式设计简介

随着社会的发展，教育理念也在不断改变，以学生为中心的教学理念已成为世界主流。BOPPPS教学模式诞生于20世纪70年代，它根据建构主义和交际法，提出了以学生为中心的教学理念，不仅明显提高了学生的课堂参与度，而且教学效果有了很大提高。BOPPPS教学模式改变了以前传统的课堂教学，把教学中心从老师转移到学生，从“教师讲、学生听”的状态，转变为教师引导，学生高度参与探究式、个性化的课堂教学。目前，全世界有很多大学和教育机构国家普遍认可并采用这种教学模式。虽然BOPPPS教学模式在我国的应用和研究相比国外要晚些，但是它在国内高校课堂教学中的发展非常迅速。该教学模式以学生为中心，把课堂学习划分成六个部分，包括六大元素：导言(Bridge-in)、目标(Objective)、前测(Pre-assessment)、参与式学习(Participatory Learning)、后测(Post-assessment)、总结(Summary)，简称BOPPPS。教师可根据实际情况，把整个教学过程灵活拆分成六个环节，参照课程实际情况分别设计每个环节的具体内容和要求，以达成课堂教学目标为核心，突出教学重难点，提高学生的学习参与度，增加课堂师生互动，评估测验并总结反思，持续修正课堂教学，有效提升教学效果。

二、“学习通+BOPPPS”教学模式在课程教学中的应用实例

下面以我校电气工程及其自动化专业“电气控制技术及PLC”课程中“十字路口交通灯PLC控制”任务为例，进行了“超星学习通+BOPPPS”模式的教学设计，本次教学设计共90分钟，2学时。根据BOPPPS模式的六个教学环节进行了具体的设计，包括每个教学环节的活动内容、时间安排以及要使用的教学资源与方法手段等具体内容。本次课程教学设计充分体现了以学生为主体、参与式教学的课程设计理念，理论联系实际，积极调动学生的学习兴趣，培养学生对知识综合应用能力。主要教学环节设计如下：

(一)播放多媒体视频资料，课堂导入(B)

利用超星学习通平台播放人们生活中十字路口交通灯音视频资料，体会十字路口交通灯对交通运输的重要性，启发学生思考：十字路口的交通信号灯能否用PLC进行控制？用前面学过的PLC编程知识能否实现？鼓励学生独立思考、积极发言，共同讨论这一问题，自然而然地引出本次课的主要学习任务，即“十字路口交通信号灯的PLC控制”。采用播放音视频资料的方式去吸引学生的注意力，激发学生的学习兴趣和求知欲，引用实际案例进行新课导入。该环节使用的方法手段：超星学习通播放视频；时间分配：5分钟。

(二)明确学习目标(O)

给学生明确展示本次课程的学习目标，让学生清楚地知道通过本次课程学习所要达到的目标，带着问题去学习，做到有的放矢。通过上个环节的启发引导，告诉学生，要想用PLC实现十字路口交通灯的控制，就必须要掌握PLC编程的经验设计法，定时器、计数器等编程元件的基本用法，以及PLC编程软件的使用方法。该环节使用的方法手段：多媒体PPT辅助讲解；时间分配：5分钟。具体教学目标如下：

(1)知识目标：学生能够掌握PLC编程的经验设计法的一般步骤；熟练使用PLC编程软件，能够说出不同类型定时器、计数器的工作特点。

(2)能力目标：学生能够根据十字路口交通灯的控制要求实现该系统的软、硬件设计，并能够完成PLC控制电路的接线，具备PLC控制系统调试的能力。

(3)情感目标：培养学生具备科学严谨的工作作风和良好的职业素质。

(三)课前测试，分析掌握具体学情(P)

利用超星学习通平台发布在线课堂或章节小测试，通过超星学习通后台的数据统计进行大致的学情分析，然后可以根据学生对本次课程内容的学习情况，对此次课堂教学的内容、进度、方法手段进行及时调整，引导学生强化学习具有共性一般性的问题，注重区分重、难点，做到因材施教、有的放矢。例如，根据本次课前测试环节的统计结果，发现有三分之一的同学对接通延时定时器(TON)和断电延时定时器(TOF)的当前值、位以及定时器触点的变化规律不清楚，这时就需要在课堂上加强该内容的讲解和讨论。该环节使用的方法手段：超星学习通测试；时间分配：5分钟。

(四)以学生为中心，参与式课堂学习(P)

“以学生为中心”的积极参与式课堂教学是BOPPPS教学模式中非常重要的一个环节。为了能更好地激发出学生的学习兴趣，切实提高学生课堂学习的参与度，打造高效课堂，老师采用以任务为驱动的理实一体化教学法，将课堂上老师灌输式讲解变成引导启发式教学。将该教学环节分解成若干个具体小任务，每个小任务之间相辅相成，环环相扣，逻辑性紧密。每个小任务都需要精心设计项目任务单，明确每个小任务要达到的具体要求，适时结合超星学习通平台提供的弹幕、投屏、投票打分、多媒体等信息交互工具和学生进行良好的互动教学，鼓励引导学生积极参与并完成每个小任务，帮助学生达成本节课的学习目标。具体小任务分解如下：

1.思考并讨论

作为“首都餐饮业品质提升工作”的重要组成部分和提升首都餐饮业品质的重要举措，同时落实国家市场监督管理总局《餐饮服务食品安全操作规范》的具体要求，中国烹饪协会制定并发布了《北京市餐饮业就餐区和后厨环境卫生规范》、《北京市餐饮业客用卫生间清洁卫生示范导则》、《北京市餐饮业文明服务导则》和《北京市餐饮业品质餐饮示范导则》。“一规范三导则”是中国烹饪协会在履行食品安全社会共治工作时，积极发挥行业协会组织职能的实际行动。

十字路口交通灯控制的工作过程是如何实现的?定时器的振荡定时和顺序定时是如何实现的?该环节使用的方法手段：超星学习通主题讨论；时间分配：5分钟。

2.试试看，能完成以下任务吗

(1)用PLC单独控制2盏黄灯同时闪烁3次，闪烁周期为1秒；

(2)用PLC单独编程实现东西方向的红黄绿交通灯的自动控制。

该环节使用的方法手段：小组讨论+实验；时间分配：15分钟。

3.完成PLC的I/O接口分配

选择适当型号的PLC，让学生根据十字路口交通灯控制系统具体输入、输出情况填写项目任务单，把各个外部输入、输出器件与PLC的I/O接口正确分配。采取各小组分组讨论的形式，要求学生对自己以及其他各组设计的I/O分配表进行自评和互评，老师不断巡视指导并简单给出评价。该环节使用的方法手段：小组讨论+学生自评互评；时间分配：10分钟。

4.绘制PLC的外部I/O接线图

启发引导学生根据I/O分配表，分小组讨论，组内合作完成十字路口交通灯PLC控制系统的I/O接线图绘制。利用超星学习通平台的投屏功能，将各小组的I/O接线图展示在大屏上。师生共同讨论、分析每组的完成情况。首先要鼓励、表扬每组的优点，同时也要及时纠正发现的问题，各小组间取长补短，相互促进。最后，巧妙地融入思政元素，将专业教育与思政教育深度融合，培养学生科学严谨的工作作风和良好的专业素质，使知识传递、能力提升与价值引领有效结合。该环节使用的方法手段：小组讨论+学习通投屏点评；时间分配：10分钟。

5.编写PLC控制程序

根据被控对象的工艺条件和控制要求，设计PLC控制梯形图。在编程软件中输入梯形图，完成后进行程序的语法错误检查，检查无误后进行软件仿真调试。在此过程中，老师积极引导学生思考，问题设计由浅入深，启发学生逐步实现十字路口交通灯自动控制的最终目标。该环节使用的方法手段：启发式问题引导+学习通抢答或点人回答；时间分配：10分钟。

6.下载PLC控制程序，进行软硬件综合调试

接通电源，按下启动按钮，观察东西和南北方向不同颜色信号灯的亮灭情况，考查十字路口交通灯控制系统的运行是否符合实际控制要求。如果发现该系统的工作过程和实际控制要求不相符，迅速分析查找问题，检查系统接线和梯形图程序是否正确，然后断电调整修改，直到交通灯运行过程与控制要求相符为止。在此过程中，老师及时巡视指导。该环节使用的方法手段：小组讨论+实验调试；时间分配：10分钟。

(五)课堂后测，评估学习效果(P)

利用超星学习通发布测试问题，注重培养学生分析问题和解决问题的综合能力，不断强化学生的实践能力和创新能力。启发学生思考：能否采用置位、复位指令替换起保停电路？你还能否采用其他指令或程序结构实现十字路口交通灯的控制？通过老师的启发引导，不断强化学生对知识的综合应用，进而提高学生梯形图设计的能力，掌握学生的整体学习效果。该环节使用的方法手段：启发式问题引导+学习通抢答或点人回答；时间分配：5分钟。

(六)课堂总结，内化巩固(S)

根据本次课程的学习，学生以小组为单位分组完成思维导图任务，将所学内容进行归纳、总结和反思。然后采用超星学习通投屏进行分组展示，通过学生互评、教师点评相结合的综合评价，评出最优思维导图。课程结束后，利用超星学习通发布作业，让学生通过查阅资料、主题讨论等方式，拓展课堂学习内容。该环节使用的方法手段：分组讨论、展示+相互评价；时间分配：10分钟。

结语

相比较传统的“电气控制技术及PLC”理论课堂授课，学习通+BOPPPS教学模式使课堂教学变得更加科学、合理和高效。通过有针对性的课堂教学环节设计，突出了以学生为主体的参与式学习。同时，在课堂教学中利用超星学习通平台能更加科学有效地实施BOPPPS教学模式，为实现高效课堂提供有力的支撑，本文充分结合了两者的优点，把它们有机地融合在一起，建立了一种学习通+BOPPPS的线上线下混合式教学模式，并将该教学模式应用在“电气控制技术及PLC”课程之中。结果表明，经过此次教学改革实践，较大程度提高了学生的课堂参与度，有效达成了课堂教学目标，教学效果得到了明显的提升。