金字塔原理在高職教學(xué)中的應(yīng)用

高麗華

[摘 ? ? ? ? ? 要] ?以機電一體化核心課程《可編程控制器及其應(yīng)用》為例，在教學(xué)改革中引入企業(yè)普遍使用的“金字塔”原理幫助學(xué)生建立理論知識架構(gòu)，梳理知識之間聯(lián)系，提升理論學(xué)習(xí)能力，增強課堂教學(xué)靈活性，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。

[關(guān) ? ?鍵 ? 詞] ?金字塔原理;IPD;項目化

[中圖分類號] ?G712 ? ? ? ? ? ? ? ? ? [文獻標志碼] ?A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?[文章編號] ?2096-0603（2018）27-0196-02

高職學(xué)生入學(xué)分數(shù)普遍偏低，基礎(chǔ)相對薄弱，對需要深入理解和分析的理論知識掌握不好，給教師理論授課增加了難度。由于理論知識的匱乏，學(xué)生在實訓(xùn)實驗中還停留在“依葫蘆畫瓢”，對教師的依賴性大，缺少獨立思考和解決問題的能力。針對這一現(xiàn)象，在課程理論教學(xué)中引入“金字塔原理”，以講故事的方式引出課程內(nèi)容，采用自上而下的方法建立講授內(nèi)容的分層思想架構(gòu)，通過自下而上設(shè)問答疑論證各層次主題思想，利用橫向歸納演繹、縱向?qū)訉臃纸夥椒ǚ治鏊枷胫g的聯(lián)系，幫助學(xué)生梳理知識框架，建立知識之間的聯(lián)系，增強對理論知識的理解，提升學(xué)生理論知識學(xué)習(xí)的興趣。

一、金字塔理論

《金字塔原理》是由美國芭芭拉·明托著作，是麥肯錫40年經(jīng)典培訓(xùn)教材。它是一種能清晰展現(xiàn)思路的有效方法，核心是通過將信息歸類分組、抽象概括，并以自上而下的方式將觀點表達出來。

如圖1所示，圖中的組織結(jié)構(gòu)是由一個總的思想統(tǒng)領(lǐng)多組思想，且其中每一組思想也是由這種結(jié)構(gòu)組成。各個思想之間的聯(lián)系方式可以是縱向的，即任何一個層次上的思想都是對其下面一個層次上思想的總結(jié);也可以是橫向的，即多個思想共同組成同一個邏輯推理過程，且被并列排在一起，這就是金字塔原理的主要組織形式。

下面以機電一體化專業(yè)核心課程《可編程控制器技術(shù)及應(yīng)用》（以下簡稱PLC）為例，描述在課堂教學(xué)中如何應(yīng)用金字塔原理。

二、“金字塔”理論在教學(xué)中的應(yīng)用

針對課程內(nèi)容和課程標準挖掘PLC課程主旨，即金字塔的塔頂;通過為什么使用PLC（Why）—何時使用PLC（When）—何地使用PLC（Where）—如何使用PLC（How）—使用PLC有什么后果（What Happened）—使用PLC后有什么客戶價值，即5W1H1E對主旨設(shè)問，并用重復(fù)設(shè)問/答疑迭代實現(xiàn)金字塔縱向結(jié)構(gòu);采用PLC使用的背景（Scene）—非PLC控制方式的沖突（Conflict）—問題（Question）—回答（Answer），即SCQA對PLC產(chǎn)生的背景和原因進行答疑，最終強化學(xué)生對整個PLC理論知識的掌握。

（一）識別“金字塔”塔頂

根據(jù)課程目標和課程內(nèi)容概括出中心思想?！犊删幊炭刂破骷夹g(shù)及其應(yīng)用》課程就是希望學(xué)生能夠了解PLC的基本組成及原理，以及如何應(yīng)用PLC解決實際問題，因此PLC就是學(xué)習(xí)的主旨，即金字塔的塔頂。

（二）頂層“5W1H1E”設(shè)問

當(dāng)對學(xué)生提出可編程控制器及其應(yīng)用這個概念時，學(xué)生肯定會有很多的疑問，諸如：什么是可編程控制器（What），為什么有可編程控制器（Why），在哪里使用可編程控制器（Where），什么時候需要用到可編程控制器（When），如何使用可編程控制器（How），使用可編程控制器后會有什么效果（What happened），使用可編程控制器可以給用戶帶來什么價值（Experience）。

上述“5W1H1E”的答案就是支撐PLC論點的頂層論據(jù)，下面將PLC知識按照PLC項目設(shè)計的時間先后順序組成下一層次思想，也就是金字塔的橫向結(jié)構(gòu)。

1.SCQA講故事的方式回答（Why）

引入課程主題講授時以講故事的方式進行介紹，以激發(fā)學(xué)生興趣，吸引注意力，具體如下：

從學(xué)生已知的內(nèi)容（背景Scene）開始，提出在這個背景下出現(xiàn)了什么沖突（沖突Conflict），進而引發(fā)了何種疑問（問題Question），針對這個疑問如何進行解決（回答Answer），引出課程的主旨觀點。

背景S：前續(xù)課程電氣控制系統(tǒng)中的已知知識，即工業(yè)生產(chǎn)中，繼電接觸控制系統(tǒng)占據(jù)了主導(dǎo)地位，結(jié)構(gòu)簡單、價格便宜。

沖突C：存在的問題，即大型的繼電接觸控制系統(tǒng)需要更多導(dǎo)線、繼電器、控制柜等來實現(xiàn)，占據(jù)大量的空間，可維護性、可擴展性差。

問題Q：如何解決，即在傳統(tǒng)繼電接觸控制硬件設(shè)計思想基礎(chǔ)上，1968年美國通用汽車制造公司（GM）公對工業(yè)控制系統(tǒng)提出使用計算機技術(shù)，能讓以前的電氣技術(shù)人員很容易掌握的編程語言，該設(shè)備與被控制設(shè)備連接方便，不需要使用特別的供電方式。

回答A：解決方案，即美國數(shù)字設(shè)備公司（DEC公司）研發(fā)除了第一臺應(yīng)用于汽車生產(chǎn)線上的可編程控制器（PLC）設(shè)備。它以微處理器為核心，將自動控制技術(shù)、計算機技術(shù)和通信技術(shù)融為一體而發(fā)展起來的嶄新的工業(yè)自動控制裝置，是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)。專為在惡劣工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計，它采用可編程序的存儲器，用來在內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制，定時、計數(shù)和算術(shù)等操作的指令，并采用數(shù)字式、模擬式的輸入和輸出，控制各種的機械或生產(chǎn)過程。

2.采用橫向歸納推理其余“5W1H1E思想主旨”

將有共同點的知識點按照“5W1H1E”觀點繼續(xù)進行歸類分組，厘清學(xué)生的思路，具體如下：

什么是PLC（What）：PLC實際上是一種工業(yè)控制計算機，其組成與計算機的組成十分相似，只不過它比一般的計算機具有更強的與工業(yè)過程相連接的接口，以及更直接的適應(yīng)控制要求的編程語言。硬件結(jié)構(gòu)同樣由CPU、存儲器、輸入/輸出接口、電源等組成。通過和計算機類比進行硬件介紹，更能引起學(xué)生的共鳴和學(xué)習(xí)的欲望。

何時何地使用PLC（Where）：PLC從繼電接觸控制系統(tǒng)發(fā)展起來，最開始主要應(yīng)用于開關(guān)量的邏輯控制。隨著PLC技術(shù)的進步，它的應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴大，當(dāng)前PLC不僅用于開關(guān)量控制，還用于模擬量、數(shù)字量的控制，采集與存儲數(shù)據(jù)，對控制系統(tǒng)進行監(jiān)控，支持網(wǎng)絡(luò)傳輸。

如何使用PLC（How）、使用后能實現(xiàn)什么并給用戶帶來哪些收益（What happened /Experience）：企業(yè)項目化的設(shè)計實施流程，具體過程包含用戶需求分析、項目開發(fā)流程以及用戶需求達成，客戶滿意度調(diào)查等，幫助學(xué)生掌握PLC項目開發(fā)的流程。

（三）重復(fù)設(shè)問/答疑

通過對PLC進行“5W1H1E”設(shè)問，學(xué)生對PLC的學(xué)習(xí)目標就會有一個清晰全面的認識，思維從一片混亂中找到頭緒，對知識體系有了整體把控感后接著對下層主旨進行重復(fù)的發(fā)問。

重復(fù)的“回答-設(shè)問-回答”是指：將表達的主旨觀點呈現(xiàn)在金字塔最頂端，下一層次是支持總論點的各個關(guān)鍵句，再下一層是支持關(guān)鍵句的論據(jù)，依次類推，直到最簡單、最原子的知識點。通過完成的金字塔，可以梳理出PLC課程所涉及的所有知識點及其知識之間的聯(lián)系，幫助學(xué)生更形象的理解課程的邏輯性和條理性。

PLC課程的金字塔框架搭建完畢，學(xué)生對PLC的基本原理及其概念有了全面的了解和認識，為了使理論知識得到進一步升華，在教學(xué)中應(yīng)用項目化教學(xué)方法指導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用理論知識進行PLC項目開發(fā)。

三、結(jié)束語

“金字塔”原理作為清晰展現(xiàn)理論思想組織的一種方法，在理論教學(xué)和學(xué)習(xí)中的應(yīng)用可以幫助學(xué)生高效建立對理論知識的總體認知、構(gòu)建知識之間的聯(lián)系，提升學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，為后續(xù)的實驗課程乃至工作打下堅實的理論基礎(chǔ)。經(jīng)過《可編程控制器及其應(yīng)用》教學(xué)實踐驗證，方法行之有效，可以在其他課程中予以推廣。

參考文獻：

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[3]田淑珍.S7-200PLC原理及應(yīng)用[M].北京：機械工業(yè)出版社，2010.