基于雨课堂的PLC编程与应用混合式教学实践研究

【摘要】本文论述基于雨课堂的PLC编程与应用混合式教学途径，认为教师可以从课前开展线上预习、课中加强师生互动以及课后线上复习讨论入手，以教学三相异步电动机的可逆运转的PLC编程为例，从教学内容的设计、实施及效果评价等方面分析基于雨课堂开展混合式教学的实践案例。

【关键词】雨课堂 混合式教学 PLC编程与应用 教学设计

【中图分类号】G63 【文献标识码】A

【文章编号】0450-9889（2023）05-0101-04

《职业教育提质培优行动计划（2020—2023年）》提出实施职业教育信息化2.0建设行动，以“信息技术+”升级传统专业，大力推进“互联网+”“智能+”教育新形态，推动教育教学变革创新。此外，《钦州市中小学教师信息技术应用能力提升工程2.0实施方案》提出，进一步推动教师主动适应信息化、人工智能等新技术变革，全面提升信息素养，积极有效开展教育教学，基本实现“三提升一全面”的总体发展目标，全面促进信息技术与教育教学融合创新发展。本文将以PLC编程与应用课程为例，探索基于雨课堂的混合式教学。

一、在PLC编程与应用教学中开展混合式教学的必要性

PLC编程与应用是机电设备安装与维修专业的主干课程，该课程在本校的教学计划为80学时，主要介绍PLC的工作原理，软件、硬件结构，指令操作和梯形图编程语言的使用方法，以解决生活、生产实际中的问题作为任务，内容较为系统但知识容量大，梯形图指令操作部分内容尤其令学生感到枯燥乏味，课堂教学氛围比较压抑沉闷。可见，优化PLC编程与应用课程教学在教学内容方面还面临着较大的挑战。

在以往的PLC编程与应用课堂上，理论讲解部分基本上是“填鸭灌输式”教学，教师在讲台上演“独角戏”，学生麻木地在座位上“听戏”，师生之间全程缺少有效的交流。学生在这样的学习环境中难以获得学习的成就感。与此同时，教师在授课过程中极少考虑学生的接受能力，而是直接采用传统的“讲授—实训—考核打分”的方式进行教学，大多数教师在提倡多元化教育评价的背景下仍采用传统的教学方式进行教学。可见，优化PLC编程与应用课程教学在教学方式方面也面临着较大的挑战。

自新型冠状病毒感染疫情暴发以来，线上教学和线下学习的方式越来越受到师生的重视，可以说，混合式教学是符合时代背景的教学方式之一。混合式教学模式的优势在于无时间与空间的限制，最大限度地打破了学生学习的时空限制，激发学生的积极性，最重要的是教师能够及时接收到学生的学习反馈，有效促进师生之间的联系，从而获得高效的学习效果。而PLC编程与应用是一门集理论和实操于一体的核心课程，从简单到复杂的操作和充满逻辑的编程梯形图，时刻都在冲击中职生的大脑，混合式教学在PLC编程与应用教学中的应用可以让学生实现随处学、随时问、随时记。此外，以雨课堂作为混合式教学的切入点，是因为雨课堂小程序操作简单，基于它所包含的簽到、点名、作业发布等功能开展PLC编程与应用课堂教学研究，能为教师顺利开展混合式教学提供思路。

二、基于雨课堂的PLC编程与应用混合式教学设计思路

雨课堂是一款能够在课前、课中、课后等教学阶段开展科学理论学习的小程序，支持签到、同步教学课件、随堂测试、弹屏互动、红包奖励、课堂投稿等互动，能借助数据实现教学过程的可视化和可控化，提高教学效率和教学质量。因此，为打破中职PLC编程与应用教学长期以来均采用“理论+实训”的传统教学方式的现状，笔者在课前线上预习、课中教师授课和师生互动、课后线上讨论及复习等三个环节开展了基于雨课堂的PLC编程与应用混合式教学设计。

（一）课前线上预习

大部分中职生缺乏自主学习的动力，自律性较差，因此很少学生能够主动进行课前预习。教师可以利用学生手机不离手的特点，提前把每一次课的知识通过雨课堂教师端发送到学生端，教师在学生群发布公告或者委托科代表，提醒学生在规定的时间内登录微信雨课堂小程序完成对应的课前学习、视频学习、作业等。在课前预习时间截止后，教师可以根据学生的预习情况以及预习效果进行量化考核。

（二）课中教师授课与师生互动

课中讲授新知识或重难点知识是教学的主体部分，但是这一教学活动很难让学生快速进入学习活动，也很难让学生始终保持专注。因此，教师有必要利用雨课堂改变这些现状。首先，教师在点名阶段可以直接将二维码投影到屏幕上让学生迅速签到，既节约时间又避免学生帮忙签到打卡。其次，由于PLC编程与应用课程涉及逻辑思维的应用，学生需要发散思维并结合实训任务一步一步地画出逻辑图、写出对应的梯形图块，这一过程比较抽象，对学生而言存在一定的难度。教师可以利用雨课堂的在线答题功能，将相关的课堂练习、卡通图片发送至学生学习端，让学生以抢答的方式进行解答，增强课堂学习的趣味性与紧张感，加强师生之间的互动。最后，在总结阶段，教师要以学生为主体，把主动权交给学生，让学生分析自己在本次课堂中的学习收获与存在的不足。

（三）课后线上讨论及复习

教师给学生布置课后习题能够有效检测学生是否牢固掌握知识。教师可以在幻灯片的最后呈现课后作业并推送到学生端，同时在线提醒学生查收和完成作业。线上布置作业的优势在于学生可以使用手机通过互联网搜索课外知识进行作答，学生通过自身的努力进行线上讨论、留言等操作后，会进一步增强他们的学习成就感；教师能够及时地查看学生的课后学习情况并反馈给学生，适当地激励学生。此外，雨课堂可以将授课课件保存在系统内，方便学生随时查看旧知识，让学生能够及时复习，温故知新。

三、基于雨课堂的PLC编程与应用教学实践

笔者以教学三相异步电动机的可逆运转的PLC编程为例，从教学内容的设计、实施及效果评价等方面阐述基于雨课堂开展混合式教学的实践案例。

（一）教学内容的设计

课程内容：三相异步电动机的可逆运转的PLC编程。

授课课时：2个课时，共90分钟。

教学对象：中职机电专业二年级学生。

教学重点：学会正确分析系统控制要求以及分配I/O点，正确识读三相异步电动机可逆运转控制系统梯形图、电气线路原理图，学会使用GX Developer编程软件。

教学难点：学会软元件联锁及硬件联锁的方法，写出可逆运转控制的梯形图，并仿真操作实现功能。

（二）教学内容的实施

1.线上预习阶段

教师在雨课堂线上学习功能模块中发布关于三相异步电动机的可逆运转的PLC编程的课件、教案，以及仿真操作视频、实践视频、课前简答等资料，并通过公告的方式告知学生，同时采用小组合作学习的方式，让小组内部成员共同学习。教师可以结合学生个人学习情况和小组合作学习情况，对每名学生和每个小组的学习效果与完成进度进行考核，把对应的考核分及时公布到班群中，使学生之间、学习小组之间形成竞争关系，增强学生的学习积极性。

预习课件的内容主要为实现电动机正反转的方法，学生需要补充输入和输出设备及I/O分配点，如表1所示。

预习习题包括画出三相异步电动机可逆运转控制系统电路图、梯形图。下页图1是三相异步电动机单向运转控制的电路图，学生需要将该图修改成三相异步电动机可逆运转控制电路图。

此外，教师还在雨课堂平台发布预习微课，包括点动控制一盏灯微视频，以及保持一盏灯常亮视频。

2.课中讲授阶段

在这一阶段，教师可以采用讲授板书与雨课堂结合的方式进行授课。板书的目的是增强授课内容的系统性。在讲解一个知识点之后，教师通过雨课堂平台推送对应的练习题进行测试，练习题包括选择题、填空题，考查的知识点包括电路图元器件的选择、正反转控制的方法、建立GX Developer的步骤、梯形图的指令表等，学生需要在限定时间内进行抢答，答对者获得一定的积分。抢答的过程既能够使学生的精神更加集中，又可以增加课堂的趣味性，让每一名学生都能够积极参与。抢答环节结束之后，教师可以根据积分对学生的课堂表现进行量化考核，形成课中的形成性评价，并把评价的结果反馈给学生，不断增强学生的学习积极性。

为进一步加强授课过程中师生之间的互动，教师可先让学生以小组为单位总结课上所学的知识点，之后教师再分析和归纳不同小组的总结，最终完善总结。教师还需要采用过程性评价和总结性评价相结合的方式对学生进行评价，其中，小组内每次作业自评成绩占总评成绩的15%，小组每次作业互评的成绩占总评成绩的20%，学生个人每次作业自评占总评成绩的10%，教师每次打分成绩占总评成绩的25%，上述每次评价分值为过程性评价成绩，而终结性评价成绩则以一学期的期末考试为主，主要考查学生的综合性操作和理论性知识，该成绩占学生期评成绩的30%，即学生学期总评成绩为过程性评价成绩（70%）与终结性评价成绩（30%）之和。过程性评价表如表2所示，终结性评价表如表3所示。

3.课后巩固阶段

基于PLC编程与应用的课程特点以及结合三相异步电动机的可逆运转的PLC编程一课的内容，笔者建议以“新旧结合”的方式给学生推送资源，形成课后作业，即课后作业既要包含本课的知识，又要引出下一次课的新知识，力求让学生学习达到温故知新的学习效果。基于此，笔者设计课后练习如下：（1）如何在三相異步电动机的可逆运转编程基础上，将其修改成顺序启动运转程序？（2）在三相异步电动机的可逆运转电路图的基础上，将其修改为顺序启动运转电路图。（3）你能否让电动机延迟3秒钟再运转呢？

值得注意的是，教师审阅学生课后作业答题情况之后，要及时回复每一名学生，从而加强学生的学习成就感，让学生更加有动力去深入研究。

（三）教学反思

课前教师已经教授了三相异步电动机单向运转的相关知识，学生有了一定的知识基础，教师利用雨课堂平台推送学习素材，将单向运转与可逆运转知识点衔接起来，让学生在课前就对本次课的内容有一定的认识，极大地方便了后续课堂的开展。在课中师生互动中，有效解决了三相异步电动机的可逆运转PLC编程与三相异步电动机的单向运转PLC编程有什么区别、相同点和不同点在哪里等问题，通过串联知识点有效突破本次课学习重点与难点，学生能够及时、有效地回应教师的讲授。在课后，教师通过线上习题与互动，带领学生进一步巩固了本次课学习的知识，同时加深了师生之间的情感交流。可见，本次课教学环节的设置及教学内容的安排是科学、合理的。

从授课方式来看，传统的授课方式往往是教师讲授完毕，学生到实训室进行操作验证，整个教学过程只有终结性评价。但在基于雨课堂的混合式教学中，教师运用雨课堂导入三相异步电动机的可逆运转的PLC编程的幻灯片、图片等内容，操作方便且后台能够及时呈现数据，教师可以根据学生的学习数据及时调整授课进度，同时课件储备时间长这一特点为学生课后自行查看、学习提供了便利，学生利用手机进行学习，减少了利用手机玩游戏、看视频、读小说的时间，使学生由“低头族”转变为学习的爱好者。在实训过程中，学生可以随时利用雨课堂开展线上学习，如根据电路图进行接线，将三相线的颜色选择以及接线顺序等理论知识运用于实践，有效解决了课程内容多学生复习难的问题，真正实现了以学生为主体。

在PLC编程与应用课程教学中采用以雨课堂为基础的混合式教学，能够使学生由被动的知识接受者转变为主动的知识汲取者，实现以学生为本的教学，让学生能在课堂中学以致用，实现有趣、有用、有效、有质的学习。当然，这样教学仍存在不足之处，如教师在授课过程中需要警惕一些学生在用手机学习的同时在课堂上玩手机，同时教师还需要鼓励学生课间进行运动，尤其注意保护眼睛及颈椎。

参考文献

［1］毕秋艳.基于雨课堂的《化工分离工程》混合式教学探索与应用实践［J］.广州化工，2022，50（1）.

［2］董桂伟，赵国群，管严锦，等.基于雨课堂和BOPPPS模型的有效教学模式探索：以“材料物理化学”课程为例［J］.高等工程教育研究，2020（5）.

［3］葛媛，王登武，张翠红，等.基于线上线下混合式教学的“仪器分析”课程教学模式创新研究［J］.教育教学论坛，2020（43）.

［4］王渊，贾永兴，朱莹.基于翻转课堂的混合式教学探索与实践：以“信号与系统”课程为例［J］.工业和信息化教育，2020（5）.

注：本文系2021年度广西职业教育教学改革研究项目“信息化2.0背景下‘PLC编程与应用的‘7学课堂教学改革研究和实践”（GXZZJG2021B011）的研究成果。

作者简介：王镇林（1991— ），讲师，主要研究方向为中职机电专业课程教学。

（责编 刘小瑗）