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面向開(kāi)放的PLC任務(wù)型在線學(xué)習(xí)模式構(gòu)建研究
李華
(浙江廣播電視大學(xué)蕭山學(xué)院,杭州310000)
【摘要】構(gòu)建一種任務(wù)型在線學(xué)習(xí)模式,該學(xué)習(xí)模式以任務(wù)為驅(qū)動(dòng),教師引領(lǐng)學(xué)生分組協(xié)作學(xué)習(xí),通過(guò)在線學(xué)習(xí)平臺(tái)加強(qiáng)師生間的互動(dòng)。文中基于新興的仿真設(shè)計(jì)軟件Automation StudioTM將該學(xué)習(xí)模式用于開(kāi)放教育PLC課程教學(xué)實(shí)踐,以實(shí)現(xiàn)開(kāi)放教育學(xué)習(xí)時(shí)間和空間上的自由。
【關(guān)鍵詞】在線學(xué)習(xí);開(kāi)放教育;引領(lǐng)式;任務(wù)型
2010年7月,《國(guó)家中長(zhǎng)期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要(2010—2020)》提出:“構(gòu)建體系完備的終身教育。學(xué)歷教育和非學(xué)歷教育協(xié)調(diào)發(fā)展,職業(yè)教育和普通教育相互溝通,職前教育和職后教育有效銜接。繼續(xù)教育參與率大幅提升,從業(yè)人員繼續(xù)教育年參與率達(dá)到50%以上?,F(xiàn)代國(guó)民教育體系更加完善,終身教育體系基本形成,促進(jìn)全體人民學(xué)有所教、學(xué)有所成、學(xué)有所用。”《綱要》提出了構(gòu)建終身教育體系和學(xué)習(xí)型社會(huì)的戰(zhàn)略目標(biāo),明確了構(gòu)建終身教育體系和學(xué)習(xí)型社會(huì)是21世紀(jì)我國(guó)科技、經(jīng)濟(jì)、文化和社會(huì)高度發(fā)展的必然要求。
《綱要》還提出“搭建終身學(xué)習(xí)‘立交橋’,……健全寬進(jìn)嚴(yán)出的學(xué)習(xí)制度,辦好開(kāi)放大學(xué)”,《綱要》中提到的要辦好的開(kāi)放大學(xué)是一所以現(xiàn)代信息技術(shù)為支撐,在中央廣播電視大學(xué)和地方廣播電視大學(xué)的基礎(chǔ)上組建,面向全體社會(huì)成員,學(xué)歷繼續(xù)教育和非學(xué)歷繼續(xù)教育并重的沒(méi)有圍墻的現(xiàn)代遠(yuǎn)程開(kāi)放大學(xué),她為學(xué)習(xí)者提供方便、靈活、個(gè)性化的學(xué)習(xí)條件,旨在推動(dòng)全民學(xué)習(xí)、終身學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)型社會(huì)建設(shè)。開(kāi)放教育是實(shí)現(xiàn)繼續(xù)教育的主要途徑,是實(shí)現(xiàn)終身學(xué)習(xí)立交橋的主要系列,它一直是廣播電視大學(xué)主要的教學(xué)形式,通過(guò)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)、課堂教授、教務(wù)管理平臺(tái)為學(xué)生提供了一個(gè)寬進(jìn)嚴(yán)出的學(xué)習(xí)模式。
本文針對(duì)開(kāi)放教育中一些實(shí)踐性、應(yīng)用性強(qiáng)的課程如PLC課程的教學(xué)模式進(jìn)行探討,提出了一種基于新興學(xué)科仿真設(shè)計(jì)軟件Automation StudioTM(縮寫AS)的任務(wù)型在線學(xué)習(xí)模式。
當(dāng)前開(kāi)放教育主要采用了“面授+在線學(xué)習(xí)”的方式進(jìn)行,面授主要是教師定期集中授課,課程在教師安排下有計(jì)劃、循序漸進(jìn)地進(jìn)行。面授時(shí)間之外,要求學(xué)生利用網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行在線學(xué)習(xí),在電大系統(tǒng)的多媒體支持服務(wù)平臺(tái)上,我們完全體現(xiàn)了學(xué)習(xí)資源的開(kāi)放性,向廣大學(xué)生提供了視頻課件、PPT等學(xué)習(xí)資源進(jìn)行自學(xué),課后完成形成性考核作業(yè)。整個(gè)教學(xué)過(guò)程中主要以教師為主、學(xué)生被動(dòng)接受,在利用多媒體進(jìn)行自學(xué)中要求學(xué)生有一定的自學(xué)能力,師生互動(dòng)性較差。張偉遠(yuǎn)教授曾提出網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的發(fā)展經(jīng)歷了三代:第一代是以技術(shù)為主導(dǎo)的單向傳遞的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)模式,第二代是以教學(xué)論為主導(dǎo)的雙向互動(dòng)的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)模式,第三代是以網(wǎng)絡(luò)教學(xué)為主導(dǎo)的全方位的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)模式。目前我們主要還是處于第一代,我們的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)是以技術(shù)人員為主導(dǎo)進(jìn)行設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)的,主要有課程內(nèi)容(包括PPT、視頻課件)、網(wǎng)上討論(主要是BBS)、管理功能(包括課程內(nèi)容管理和技術(shù)管理),這類平臺(tái)主要弊端是沒(méi)有做到以學(xué)生為中心。
要做到以學(xué)生為中心,我們先要分析學(xué)生的特點(diǎn)。目前參與開(kāi)放教育的學(xué)生具有以下三個(gè)特點(diǎn):一是學(xué)習(xí)者越來(lái)越年輕化,我們的學(xué)生中特別是專科生,有大部分是當(dāng)初沒(méi)有把握好學(xué)習(xí)機(jī)會(huì),失去了進(jìn)一步進(jìn)入普通高校深造的機(jī)會(huì),自學(xué)能力較差,但接受新事物的能力較強(qiáng)。二是學(xué)習(xí)者主要來(lái)自企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)第一線,他們希望通過(guò)開(kāi)放教育學(xué)習(xí),能夠獲得職業(yè)技能上的提升和知識(shí)性的補(bǔ)充,提高勝任工作的能力。三是學(xué)習(xí)者地域比較分散,隨著城市的擴(kuò)大和生源的鄉(xiāng)鎮(zhèn)化,開(kāi)放教育的學(xué)生越來(lái)越分散,要這些在職人員在下班后從工作地趕到學(xué)校參加面授課學(xué)習(xí)確實(shí)存在一定困難?;谶@三個(gè)特點(diǎn),我們要開(kāi)發(fā)新的學(xué)習(xí)模式以適于我們的學(xué)生,這個(gè)學(xué)習(xí)模式要適于網(wǎng)上學(xué)習(xí),且不需要系統(tǒng)的知識(shí)結(jié)構(gòu)和很強(qiáng)的自學(xué)能力,更加地貼近職業(yè)教育,授學(xué)習(xí)者所需,使學(xué)生利用點(diǎn)滴、零星、碎片式的時(shí)間,隨身、隨時(shí)、隨地的進(jìn)行學(xué)習(xí),而且盡量使學(xué)習(xí)輕松、有效。
1.理論依據(jù)
目前在線學(xué)習(xí)模式主要分引領(lǐng)式在線學(xué)習(xí)模式和自主式在線學(xué)習(xí)模式兩種,引領(lǐng)式在線學(xué)習(xí)模式是在教師的引導(dǎo)和帶領(lǐng)下,學(xué)習(xí)者在特定的時(shí)間內(nèi)有目標(biāo)、按計(jì)劃地學(xué)習(xí)指定的在線課程內(nèi)容,教師、學(xué)習(xí)者之間交互性學(xué)習(xí)活動(dòng)是在線課程的主體,也是學(xué)生獲取知識(shí)的主要途徑。它更體現(xiàn)了以教師為主導(dǎo)、以學(xué)生為主體的教學(xué)理念,教師的教學(xué)重點(diǎn)主要是引導(dǎo)學(xué)習(xí)者利用多樣化的在線學(xué)習(xí)資源,進(jìn)行在線學(xué)習(xí),鼓勵(lì)學(xué)習(xí)者通過(guò)討論、協(xié)作、積極思考、分析問(wèn)題,以提高自身的能力。
基于此理念,我們提出一種任務(wù)型在線學(xué)習(xí)模式,在該模式下,教師的主導(dǎo)作用主要是按周期布置學(xué)習(xí)任務(wù),學(xué)生在規(guī)定期限內(nèi)自由安排時(shí)間進(jìn)行在線學(xué)習(xí),完成任務(wù)。相對(duì)于自主式學(xué)習(xí)的“放羊式”教學(xué)模式,本學(xué)習(xí)模式下學(xué)生的學(xué)習(xí)目標(biāo)更明確,方向感更強(qiáng)。本文中以PLC課程為例,進(jìn)行任務(wù)型在線學(xué)習(xí)模式構(gòu)建。
2.PLC課程特點(diǎn)
PLC是可編程序控制器的簡(jiǎn)稱,該課程是一門應(yīng)用性和實(shí)踐性很強(qiáng)的課程,是機(jī)電類專業(yè)的一門專業(yè)核心課程,掌握并應(yīng)用PLC是機(jī)電類專職人員必須具備的基本能力之一。我們的學(xué)生主要是來(lái)自生產(chǎn)第一線的機(jī)電類工作人員,他們具有一定的工作技能,但缺少PLC的理論基礎(chǔ)知識(shí)。所以急需結(jié)合崗位,夯實(shí)理論基礎(chǔ),為更好地提升工作能力服務(wù),以適應(yīng)企業(yè)的發(fā)展,增強(qiáng)就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。
3.任務(wù)型在線學(xué)習(xí)模式構(gòu)建
任務(wù)型在線學(xué)習(xí)模式是將傳統(tǒng)的學(xué)科體系中的知識(shí)內(nèi)容,穿插入若干項(xiàng)目,圍繞項(xiàng)目展開(kāi)教學(xué),是學(xué)生直接參與項(xiàng)目開(kāi)發(fā)全過(guò)程的一種教學(xué)方法。該學(xué)習(xí)模式中教師與學(xué)生的關(guān)系如圖1所示:
圖1 任務(wù)型在線學(xué)習(xí)模式
(1)教學(xué)設(shè)計(jì)
在該模式中,教師承擔(dān)了引領(lǐng)者的角色。首先要做的是進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì),將教學(xué)內(nèi)容植入若干項(xiàng)目任務(wù)。為了讓學(xué)生能隨時(shí)、隨地利用零碎時(shí)間進(jìn)行學(xué)習(xí),我們將相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的課件做成只有8—10分鐘左右的微課視頻,這個(gè)課件不是單純的PPT,而是教師上課的展示,里面有知識(shí)點(diǎn)PPT,有授課聲音和一些相關(guān)資料。在這個(gè)視頻中,學(xué)生能身臨其境,仿佛就是坐在教室上課。所需集中注意力要求不長(zhǎng),符合人的視覺(jué)駐留規(guī)律和開(kāi)放教育學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律。但要求教師在這幾分鐘時(shí)間內(nèi)將知識(shí)點(diǎn)內(nèi)容講解清楚、完整,這些知識(shí)點(diǎn)要植入相應(yīng)的項(xiàng)目,在項(xiàng)目的實(shí)現(xiàn)中深入理解對(duì)應(yīng)的知識(shí)點(diǎn),使學(xué)生帶著任務(wù)去學(xué)習(xí)知識(shí)點(diǎn),目的性明確,且學(xué)完后能馬上進(jìn)行實(shí)踐應(yīng)用。
(2)信息推送
在教學(xué)過(guò)程中,教師要根據(jù)教學(xué)計(jì)劃,按階段性周期將項(xiàng)目任務(wù)分配給學(xué)生,并將微課資源定期推送給學(xué)生,學(xué)生在規(guī)定的期限內(nèi)完成相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)。推送方式可選擇電大在線學(xué)習(xí)平臺(tái)或QQ群郵件的形式,使學(xué)生可方便的獲取該微課資源,且該資源可在手機(jī)等移動(dòng)設(shè)備上播放,使學(xué)生可隨身、隨時(shí)學(xué)習(xí)。
(3)教學(xué)管理
教學(xué)管理包括下達(dá)任務(wù)、指導(dǎo)小組完成任務(wù)、回饋與答疑。任務(wù)分配后,學(xué)生分組進(jìn)行討論,協(xié)作完成指定任務(wù)。在學(xué)生協(xié)作完成指定任務(wù)過(guò)程中,教師與學(xué)生通過(guò)在線學(xué)習(xí)平臺(tái)的討論區(qū)進(jìn)行互動(dòng)教學(xué),指導(dǎo)學(xué)生完成任務(wù),并對(duì)學(xué)生提交的任務(wù)結(jié)果進(jìn)行點(diǎn)評(píng)和總結(jié),使學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行分析設(shè)計(jì)的能力在執(zhí)行任務(wù)的過(guò)程中得到提升。
4.基于AS的PLC課程任務(wù)型在線學(xué)習(xí)模式
PLC課程是一門實(shí)用性很強(qiáng)的課程,設(shè)計(jì)完后要仿真驗(yàn)證程序的適用性,使學(xué)生能邊設(shè)計(jì)邊調(diào)試,更好地完成學(xué)習(xí)任務(wù),在此我們引入一個(gè)新興的仿真軟件Automation StudioTM。
Automation StudioTM是一款綜合仿真軟件,由加拿大Famic公司開(kāi)發(fā),該軟件能進(jìn)行多領(lǐng)域建模仿真,包含機(jī)、電、液、電磁、控制等多學(xué)科領(lǐng)域,所以它是專業(yè)性仿真軟件,不是課程性仿真軟件。系統(tǒng)可由液壓、氣動(dòng)、電氣之類的單一技術(shù)構(gòu)成,也可由多種技術(shù)綜合構(gòu)成。另外,軟件可動(dòng)態(tài)仿真回路,觀察組件與電路之間的關(guān)系,可動(dòng)態(tài)演示組件剖面,它提供了一個(gè)涵蓋多學(xué)科領(lǐng)域、仿真過(guò)程形象直觀的軟件環(huán)境。在軟件中各元件模型用圖標(biāo)表示,由計(jì)算機(jī)自動(dòng)生成回路的仿真描述文件和程序,用戶可實(shí)時(shí)看到仿真動(dòng)作。
Automation StudioTM軟件通用性強(qiáng),已成為流體傳動(dòng)與控制領(lǐng)域設(shè)計(jì)人員進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真優(yōu)化的一種重要工具。界面簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)便、無(wú)需專門培訓(xùn)、易學(xué)易用是這個(gè)軟件的顯著特點(diǎn)。這些特點(diǎn)使得該軟件可以在電氣控制的輔助教學(xué)方面,發(fā)揮重要作用。特別是其生動(dòng)逼真的仿真效果和強(qiáng)大的分析功能,能夠很好地激發(fā)學(xué)生對(duì)PLC控制的學(xué)習(xí)興趣。
基于這個(gè)軟件,在PLC課程的任務(wù)型在線學(xué)習(xí)模式中,我們充分發(fā)揮了以學(xué)生為主的特點(diǎn),將學(xué)習(xí)任務(wù)分為八大模塊,如圖2所示:
圖2 基于AS的任務(wù)型在線學(xué)習(xí)模式
(1)任務(wù)解讀模塊
對(duì)任務(wù)要求進(jìn)行解讀,明確控制要求。
(2)學(xué)習(xí)相關(guān)新知識(shí)
結(jié)合本次任務(wù)的控制要求,學(xué)習(xí)教師推送的微課資源,該模塊可隨時(shí)隨地學(xué)習(xí),時(shí)間靈活安排。
(3) I/O分配模塊
結(jié)合模塊1的任務(wù)解讀,對(duì)PLC的輸入、輸出端口進(jìn)行分配。本模塊由小組成員基于在線學(xué)習(xí)平臺(tái)討論完成,在該分階段后教師給出I/O分配參考表。
(4)模型搭建模塊
在Automation StudioTM中搭建模型,主要鍛煉學(xué)生對(duì)于項(xiàng)目整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì),對(duì)系統(tǒng)的整體運(yùn)作有個(gè)完整的把握。學(xué)生將各自的模型搭建完后,教師給出參考模型。
(5)軟件設(shè)計(jì)階段
針對(duì)本任務(wù)控制要求,結(jié)合I/O分配情況,設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)的軟件程序,使之能完成任務(wù)控制要求。然后運(yùn)用Automation StudioTM的Ladder for Siemens PLC模塊,將程序錄入。
(6)在AS中仿真調(diào)試模塊
在Automation StudioTM中運(yùn)行程序進(jìn)行仿真,觀察模型工作情況,并根據(jù)仿真情況對(duì)程序進(jìn)行修改。此階段中,可在同一界面上顯示程序和模型,且實(shí)時(shí)對(duì)應(yīng)顯示每一仿真步的模型運(yùn)行情況和程序運(yùn)行情況,利于差錯(cuò)修正。
(7)檢查評(píng)價(jià)階段
以上六步由學(xué)生以小組為單位在在線學(xué)習(xí)平臺(tái)協(xié)作完成,項(xiàng)目完成后,將成果遞交給教師,教師對(duì)學(xué)生的任務(wù)設(shè)計(jì)情況逐個(gè)進(jìn)行點(diǎn)評(píng)。有問(wèn)題的幫助找到解決的方法,并做出最后的評(píng)價(jià)。最后,教師將參考程序和模型及學(xué)生成果上傳展示。
評(píng)價(jià)由三部分組成,包括個(gè)人自評(píng)、小組成員互評(píng)和教師評(píng)價(jià)。
(8)任務(wù)延伸模塊
項(xiàng)目結(jié)束后,教師在本項(xiàng)目基礎(chǔ)上做出任務(wù)延伸,使學(xué)生對(duì)相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的應(yīng)用能力得到進(jìn)一步提升。
通過(guò)以上8個(gè)步驟,實(shí)現(xiàn)由布置任務(wù)到目的性學(xué)習(xí),再到利用所學(xué)知識(shí)逐步完成任務(wù)的探索,有利于學(xué)生把握整個(gè)PLC控制系統(tǒng)開(kāi)發(fā)流程,包括硬件的組合關(guān)系和軟件的編程,并在Automation StudioTM軟件平臺(tái)上對(duì)任務(wù)的控制結(jié)果以一種非常直觀的方式進(jìn)行仿真。
這8個(gè)步驟完全體現(xiàn)了以教師為主導(dǎo),以學(xué)生為主體的在線學(xué)習(xí)模式,將教師的引領(lǐng)作用穿插于學(xué)生的協(xié)作學(xué)習(xí)過(guò)程中,使學(xué)生的學(xué)習(xí)節(jié)奏得到有效控制,而對(duì)于學(xué)生,在規(guī)定周期內(nèi),可自由支配時(shí)間完成既定學(xué)習(xí)任務(wù),體現(xiàn)了“自由與相對(duì)自由”的在線學(xué)習(xí)模式。
1.教學(xué)資源的整合
在任務(wù)型在線學(xué)習(xí)模式中,教師要對(duì)現(xiàn)有的資源進(jìn)行整合和優(yōu)化,將理論知識(shí)的講授課程分解成一段段的微課資源。為了制作微課,教師還要學(xué)會(huì)微課制作相關(guān)技術(shù),如錄音、剪輯等。將教學(xué)內(nèi)容項(xiàng)目化,根據(jù)職業(yè)活動(dòng)或真實(shí)的工作任務(wù),設(shè)計(jì)適合于學(xué)習(xí)的任務(wù)。以任務(wù)為驅(qū)動(dòng),以項(xiàng)目為載體,構(gòu)建課程教學(xué)內(nèi)容,為學(xué)生可持續(xù)發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ)。
2.實(shí)踐教學(xué)的實(shí)施
PLC課程是一門實(shí)用型課程,加上學(xué)生的一線工作經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上的理論提升的迫切需求,我們基于編程仿真軟件進(jìn)行項(xiàng)目任務(wù)的設(shè)計(jì)教學(xué),使得學(xué)生能在生動(dòng)逼真的仿真環(huán)境下學(xué)習(xí)PLC,使學(xué)習(xí)更輕松、有效,且破解了開(kāi)放教育硬件實(shí)驗(yàn)設(shè)施短缺的難題。
3.教學(xué)評(píng)價(jià)的全面性、有效性
本任務(wù)型在線學(xué)習(xí)模式中,學(xué)生的主體性得以完全體現(xiàn),在任務(wù)完成后,由教師、學(xué)生本人和學(xué)生相互之間進(jìn)行評(píng)價(jià),組成最終的任務(wù)成績(jī),具體安排如下表:
表1 任務(wù)學(xué)習(xí)綜合評(píng)價(jià)表
通過(guò)教師、學(xué)生自己和相互之間的評(píng)價(jià),全面地體現(xiàn)了學(xué)生在項(xiàng)目任務(wù)學(xué)習(xí)和設(shè)計(jì)中各方面的表現(xiàn),使得學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和協(xié)作討論能力在一次次項(xiàng)目任務(wù)中逐步得到提升。
本文構(gòu)建了一種任務(wù)型在線學(xué)習(xí)模式,并將之應(yīng)用于實(shí)踐性很強(qiáng)的PLC課程,利用新型仿真設(shè)計(jì)軟件Automation StudioTM實(shí)現(xiàn)該課程任務(wù)的在線學(xué)習(xí)。通過(guò)微課資源的推送,使學(xué)生能隨時(shí)、隨地進(jìn)行學(xué)習(xí),在教師規(guī)定的周期內(nèi)自由安排時(shí)間,在教師引導(dǎo)下完成既定學(xué)習(xí)目標(biāo),實(shí)現(xiàn)了時(shí)間和方式上的自由。對(duì)于地域上較遠(yuǎn)而無(wú)法到校上課的同學(xué),通過(guò)利用在線學(xué)習(xí)平臺(tái)上任務(wù)學(xué)習(xí)的方式,實(shí)現(xiàn)了空間上的自由,以較小空間滿足了較大班級(jí)的教學(xué)。
希望通過(guò)PLC課程的這種任務(wù)型在線學(xué)習(xí)模式的教學(xué)實(shí)踐探討,總結(jié)教學(xué)過(guò)程中存在的問(wèn)題和不足,推動(dòng)開(kāi)放教育的在線教育模式的發(fā)展。
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(編輯/趙曉東)
【作者簡(jiǎn)介】李華(1977—),女,杭州人,碩士,講師,研究方向?yàn)榭刂乒こ汤碚摷皯?yīng)用。
【基金項(xiàng)目】浙江省教育科學(xué)規(guī)劃研究課題“基于Automation Studio的PLC項(xiàng)目式教學(xué)研究——以電大開(kāi)放遠(yuǎn)程教育為例”,編號(hào)為SCG395
【收稿日期】2014-11-18
doi:10.3969/j.issn.1001-8794.2015.02.012
【文章編號(hào)】1001-8794(2015)02-0038-04
【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A
【中圖分類號(hào)】G728