學(xué)習(xí)通+BOPPPS教學(xué)模式在“電氣控制技術(shù)及PLC”課程中的應(yīng)用

劉光輝

新疆工程學(xué)院 新疆烏魯木齊 830023

“電氣控制技術(shù)及PLC”課程是新疆工程學(xué)院電氣工程及其自動化專業(yè)的一門重要的專業(yè)必修課程。在前期已開設(shè)“電路”“電機拖動基礎(chǔ)”等課程的基礎(chǔ)之上，學(xué)生掌握了基本的電工電子技術(shù)知識，初步具備了閱讀、分析、設(shè)計、安裝、調(diào)試簡單電子電路的能力。通過本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生掌握電氣控制與PLC的基本工作原理、編程設(shè)計方法，具有使用PLC設(shè)計工業(yè)控制系統(tǒng)的能力，培養(yǎng)學(xué)生在實際工程應(yīng)用當中分析、處理和解決問題的能力。本課程既要求學(xué)生有一定的理論基礎(chǔ)，又強調(diào)學(xué)生的動手操作能力，具有較強的技術(shù)性和實踐性，對學(xué)生的綜合實踐及創(chuàng)新能力非常重視。傳統(tǒng)的“電氣控制技術(shù)及PLC”教學(xué)多以教師的課堂講授為主，先給學(xué)生在課堂上重點講授理論知識，再單獨做實驗，不注重培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力和知識的綜合運用能力，缺乏創(chuàng)新精神，導(dǎo)致學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中理論和實踐相脫節(jié)，而且教師在講授時教學(xué)內(nèi)容抽象不生動，學(xué)生不容易理解，學(xué)習(xí)積極性差，課堂參與度不高，教與學(xué)相互脫節(jié)。

隨著“互聯(lián)網(wǎng)+教育”、網(wǎng)絡(luò)在線教學(xué)等現(xiàn)代化教學(xué)手段的發(fā)展，信息化與教學(xué)深度融合在提升課堂教學(xué)效果方面發(fā)揮了積極的促進作用，已成為課堂教學(xué)改革的必然發(fā)展方向。近幾年來，涌現(xiàn)出許多線上教學(xué)平臺，其中超星學(xué)習(xí)通被廣大師生的普遍使用。同時，BOPPPS教學(xué)模式能有效提升教學(xué)質(zhì)量，且具有良好的適應(yīng)性和可操作性，故而受到大家的廣泛關(guān)注和借鑒。張雄等提出基于超星學(xué)習(xí)通的BOPPPS線上教學(xué)模式實踐探究，利用學(xué)習(xí)通+BOPPPS教學(xué)模式對“大學(xué)物理”課程進行教學(xué)改革應(yīng)用研究。研究結(jié)果顯示，該課程的教學(xué)效果得到了顯著提高。

本文針對我?！半姎饪刂萍夹g(shù)及PLC”課程的開課現(xiàn)狀，充分考慮該課程重實踐的特點，充分利用超星學(xué)習(xí)通便捷的信息化教學(xué)平臺，大力推進BOPPPS教學(xué)模式在日常教學(xué)中的應(yīng)用，構(gòu)建了基于“學(xué)習(xí)通+BOPPPS”的線上線下混合式教學(xué)模式，以學(xué)生為中心，成果為導(dǎo)向，增加學(xué)生的課堂參與度，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，充分調(diào)動學(xué)習(xí)的積極性，教學(xué)效果得到顯著提升。

一、“學(xué)習(xí)通+BOPPPS”教學(xué)模式設(shè)計簡介

隨著社會的發(fā)展，教育理念也在不斷改變，以學(xué)生為中心的教學(xué)理念已成為世界主流。BOPPPS教學(xué)模式誕生于20世紀70年代，它根據(jù)建構(gòu)主義和交際法，提出了以學(xué)生為中心的教學(xué)理念，不僅明顯提高了學(xué)生的課堂參與度，而且教學(xué)效果有了很大提高。BOPPPS教學(xué)模式改變了以前傳統(tǒng)的課堂教學(xué)，把教學(xué)中心從老師轉(zhuǎn)移到學(xué)生，從“教師講、學(xué)生聽”的狀態(tài)，轉(zhuǎn)變?yōu)榻處熞龑?dǎo)，學(xué)生高度參與探究式、個性化的課堂教學(xué)。目前，全世界有很多大學(xué)和教育機構(gòu)國家普遍認可并采用這種教學(xué)模式。雖然BOPPPS教學(xué)模式在我國的應(yīng)用和研究相比國外要晚些，但是它在國內(nèi)高校課堂教學(xué)中的發(fā)展非常迅速。該教學(xué)模式以學(xué)生為中心，把課堂學(xué)習(xí)劃分成六個部分，包括六大元素：導(dǎo)言(Bridge-in)、目標(Objective)、前測(Pre-assessment)、參與式學(xué)習(xí)(Participatory Learning)、后測(Post-assessment)、總結(jié)(Summary)，簡稱BOPPPS。教師可根據(jù)實際情況，把整個教學(xué)過程靈活拆分成六個環(huán)節(jié)，參照課程實際情況分別設(shè)計每個環(huán)節(jié)的具體內(nèi)容和要求，以達成課堂教學(xué)目標為核心，突出教學(xué)重難點，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)參與度，增加課堂師生互動，評估測驗并總結(jié)反思，持續(xù)修正課堂教學(xué)，有效提升教學(xué)效果。

二、“學(xué)習(xí)通+BOPPPS”教學(xué)模式在課程教學(xué)中的應(yīng)用實例

下面以我校電氣工程及其自動化專業(yè)“電氣控制技術(shù)及PLC”課程中“十字路口交通燈PLC控制”任務(wù)為例，進行了“超星學(xué)習(xí)通+BOPPPS”模式的教學(xué)設(shè)計，本次教學(xué)設(shè)計共90分鐘，2學(xué)時。根據(jù)BOPPPS模式的六個教學(xué)環(huán)節(jié)進行了具體的設(shè)計，包括每個教學(xué)環(huán)節(jié)的活動內(nèi)容、時間安排以及要使用的教學(xué)資源與方法手段等具體內(nèi)容。本次課程教學(xué)設(shè)計充分體現(xiàn)了以學(xué)生為主體、參與式教學(xué)的課程設(shè)計理念，理論聯(lián)系實際，積極調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生對知識綜合應(yīng)用能力。主要教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計如下：

(一)播放多媒體視頻資料，課堂導(dǎo)入(B)

利用超星學(xué)習(xí)通平臺播放人們生活中十字路口交通燈音視頻資料，體會十字路口交通燈對交通運輸?shù)闹匾裕瑔l(fā)學(xué)生思考：十字路口的交通信號燈能否用PLC進行控制？用前面學(xué)過的PLC編程知識能否實現(xiàn)？鼓勵學(xué)生獨立思考、積極發(fā)言，共同討論這一問題，自然而然地引出本次課的主要學(xué)習(xí)任務(wù)，即“十字路口交通信號燈的PLC控制”。采用播放音視頻資料的方式去吸引學(xué)生的注意力，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和求知欲，引用實際案例進行新課導(dǎo)入。該環(huán)節(jié)使用的方法手段：超星學(xué)習(xí)通播放視頻；時間分配：5分鐘。

(二)明確學(xué)習(xí)目標(O)

給學(xué)生明確展示本次課程的學(xué)習(xí)目標，讓學(xué)生清楚地知道通過本次課程學(xué)習(xí)所要達到的目標，帶著問題去學(xué)習(xí)，做到有的放矢。通過上個環(huán)節(jié)的啟發(fā)引導(dǎo)，告訴學(xué)生，要想用PLC實現(xiàn)十字路口交通燈的控制，就必須要掌握PLC編程的經(jīng)驗設(shè)計法，定時器、計數(shù)器等編程元件的基本用法，以及PLC編程軟件的使用方法。該環(huán)節(jié)使用的方法手段：多媒體PPT輔助講解；時間分配：5分鐘。具體教學(xué)目標如下：

(1)知識目標：學(xué)生能夠掌握PLC編程的經(jīng)驗設(shè)計法的一般步驟；熟練使用PLC編程軟件，能夠說出不同類型定時器、計數(shù)器的工作特點。

(2)能力目標：學(xué)生能夠根據(jù)十字路口交通燈的控制要求實現(xiàn)該系統(tǒng)的軟、硬件設(shè)計，并能夠完成PLC控制電路的接線，具備PLC控制系統(tǒng)調(diào)試的能力。

(3)情感目標：培養(yǎng)學(xué)生具備科學(xué)嚴謹?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)和良好的職業(yè)素質(zhì)。

(三)課前測試，分析掌握具體學(xué)情(P)

利用超星學(xué)習(xí)通平臺發(fā)布在線課堂或章節(jié)小測試，通過超星學(xué)習(xí)通后臺的數(shù)據(jù)統(tǒng)計進行大致的學(xué)情分析，然后可以根據(jù)學(xué)生對本次課程內(nèi)容的學(xué)習(xí)情況，對此次課堂教學(xué)的內(nèi)容、進度、方法手段進行及時調(diào)整，引導(dǎo)學(xué)生強化學(xué)習(xí)具有共性一般性的問題，注重區(qū)分重、難點，做到因材施教、有的放矢。例如，根據(jù)本次課前測試環(huán)節(jié)的統(tǒng)計結(jié)果，發(fā)現(xiàn)有三分之一的同學(xué)對接通延時定時器(TON)和斷電延時定時器(TOF)的當前值、位以及定時器觸點的變化規(guī)律不清楚，這時就需要在課堂上加強該內(nèi)容的講解和討論。該環(huán)節(jié)使用的方法手段：超星學(xué)習(xí)通測試；時間分配：5分鐘。

(四)以學(xué)生為中心，參與式課堂學(xué)習(xí)(P)

“以學(xué)生為中心”的積極參與式課堂教學(xué)是BOPPPS教學(xué)模式中非常重要的一個環(huán)節(jié)。為了能更好地激發(fā)出學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，切實提高學(xué)生課堂學(xué)習(xí)的參與度，打造高效課堂，老師采用以任務(wù)為驅(qū)動的理實一體化教學(xué)法，將課堂上老師灌輸式講解變成引導(dǎo)啟發(fā)式教學(xué)。將該教學(xué)環(huán)節(jié)分解成若干個具體小任務(wù)，每個小任務(wù)之間相輔相成，環(huán)環(huán)相扣，邏輯性緊密。每個小任務(wù)都需要精心設(shè)計項目任務(wù)單，明確每個小任務(wù)要達到的具體要求，適時結(jié)合超星學(xué)習(xí)通平臺提供的彈幕、投屏、投票打分、多媒體等信息交互工具和學(xué)生進行良好的互動教學(xué)，鼓勵引導(dǎo)學(xué)生積極參與并完成每個小任務(wù)，幫助學(xué)生達成本節(jié)課的學(xué)習(xí)目標。具體小任務(wù)分解如下：

1.思考并討論

作為“首都餐飲業(yè)品質(zhì)提升工作”的重要組成部分和提升首都餐飲業(yè)品質(zhì)的重要舉措，同時落實國家市場監(jiān)督管理總局《餐飲服務(wù)食品安全操作規(guī)范》的具體要求，中國烹飪協(xié)會制定并發(fā)布了《北京市餐飲業(yè)就餐區(qū)和后廚環(huán)境衛(wèi)生規(guī)范》、《北京市餐飲業(yè)客用衛(wèi)生間清潔衛(wèi)生示范導(dǎo)則》、《北京市餐飲業(yè)文明服務(wù)導(dǎo)則》和《北京市餐飲業(yè)品質(zhì)餐飲示范導(dǎo)則》?！耙灰?guī)范三導(dǎo)則”是中國烹飪協(xié)會在履行食品安全社會共治工作時，積極發(fā)揮行業(yè)協(xié)會組織職能的實際行動。

十字路口交通燈控制的工作過程是如何實現(xiàn)的?定時器的振蕩定時和順序定時是如何實現(xiàn)的?該環(huán)節(jié)使用的方法手段：超星學(xué)習(xí)通主題討論；時間分配：5分鐘。

2.試試看，能完成以下任務(wù)嗎

(1)用PLC單獨控制2盞黃燈同時閃爍3次，閃爍周期為1秒；

(2)用PLC單獨編程實現(xiàn)東西方向的紅黃綠交通燈的自動控制。

該環(huán)節(jié)使用的方法手段：小組討論+實驗；時間分配：15分鐘。

3.完成PLC的I/O接口分配

選擇適當型號的PLC，讓學(xué)生根據(jù)十字路口交通燈控制系統(tǒng)具體輸入、輸出情況填寫項目任務(wù)單，把各個外部輸入、輸出器件與PLC的I/O接口正確分配。采取各小組分組討論的形式，要求學(xué)生對自己以及其他各組設(shè)計的I/O分配表進行自評和互評，老師不斷巡視指導(dǎo)并簡單給出評價。該環(huán)節(jié)使用的方法手段：小組討論+學(xué)生自評互評；時間分配：10分鐘。

4.繪制PLC的外部I/O接線圖

啟發(fā)引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)I/O分配表，分小組討論，組內(nèi)合作完成十字路口交通燈PLC控制系統(tǒng)的I/O接線圖繪制。利用超星學(xué)習(xí)通平臺的投屏功能，將各小組的I/O接線圖展示在大屏上。師生共同討論、分析每組的完成情況。首先要鼓勵、表揚每組的優(yōu)點，同時也要及時糾正發(fā)現(xiàn)的問題，各小組間取長補短，相互促進。最后，巧妙地融入思政元素，將專業(yè)教育與思政教育深度融合，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)嚴謹?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)和良好的專業(yè)素質(zhì)，使知識傳遞、能力提升與價值引領(lǐng)有效結(jié)合。該環(huán)節(jié)使用的方法手段：小組討論+學(xué)習(xí)通投屏點評；時間分配：10分鐘。

5.編寫PLC控制程序

根據(jù)被控對象的工藝條件和控制要求，設(shè)計PLC控制梯形圖。在編程軟件中輸入梯形圖，完成后進行程序的語法錯誤檢查，檢查無誤后進行軟件仿真調(diào)試。在此過程中，老師積極引導(dǎo)學(xué)生思考，問題設(shè)計由淺入深，啟發(fā)學(xué)生逐步實現(xiàn)十字路口交通燈自動控制的最終目標。該環(huán)節(jié)使用的方法手段：啟發(fā)式問題引導(dǎo)+學(xué)習(xí)通搶答或點人回答；時間分配：10分鐘。

6.下載PLC控制程序，進行軟硬件綜合調(diào)試

接通電源，按下啟動按鈕，觀察東西和南北方向不同顏色信號燈的亮滅情況，考查十字路口交通燈控制系統(tǒng)的運行是否符合實際控制要求。如果發(fā)現(xiàn)該系統(tǒng)的工作過程和實際控制要求不相符，迅速分析查找問題，檢查系統(tǒng)接線和梯形圖程序是否正確，然后斷電調(diào)整修改，直到交通燈運行過程與控制要求相符為止。在此過程中，老師及時巡視指導(dǎo)。該環(huán)節(jié)使用的方法手段：小組討論+實驗調(diào)試；時間分配：10分鐘。

(五)課堂后測，評估學(xué)習(xí)效果(P)

利用超星學(xué)習(xí)通發(fā)布測試問題，注重培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的綜合能力，不斷強化學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)新能力。啟發(fā)學(xué)生思考：能否采用置位、復(fù)位指令替換起保停電路？你還能否采用其他指令或程序結(jié)構(gòu)實現(xiàn)十字路口交通燈的控制？通過老師的啟發(fā)引導(dǎo)，不斷強化學(xué)生對知識的綜合應(yīng)用，進而提高學(xué)生梯形圖設(shè)計的能力，掌握學(xué)生的整體學(xué)習(xí)效果。該環(huán)節(jié)使用的方法手段：啟發(fā)式問題引導(dǎo)+學(xué)習(xí)通搶答或點人回答；時間分配：5分鐘。

(六)課堂總結(jié)，內(nèi)化鞏固(S)

根據(jù)本次課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生以小組為單位分組完成思維導(dǎo)圖任務(wù)，將所學(xué)內(nèi)容進行歸納、總結(jié)和反思。然后采用超星學(xué)習(xí)通投屏進行分組展示，通過學(xué)生互評、教師點評相結(jié)合的綜合評價，評出最優(yōu)思維導(dǎo)圖。課程結(jié)束后，利用超星學(xué)習(xí)通發(fā)布作業(yè)，讓學(xué)生通過查閱資料、主題討論等方式，拓展課堂學(xué)習(xí)內(nèi)容。該環(huán)節(jié)使用的方法手段：分組討論、展示+相互評價；時間分配：10分鐘。

結(jié)語

相比較傳統(tǒng)的“電氣控制技術(shù)及PLC”理論課堂授課，學(xué)習(xí)通+BOPPPS教學(xué)模式使課堂教學(xué)變得更加科學(xué)、合理和高效。通過有針對性的課堂教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計，突出了以學(xué)生為主體的參與式學(xué)習(xí)。同時，在課堂教學(xué)中利用超星學(xué)習(xí)通平臺能更加科學(xué)有效地實施BOPPPS教學(xué)模式，為實現(xiàn)高效課堂提供有力的支撐，本文充分結(jié)合了兩者的優(yōu)點，把它們有機地融合在一起，建立了一種學(xué)習(xí)通+BOPPPS的線上線下混合式教學(xué)模式，并將該教學(xué)模式應(yīng)用在“電氣控制技術(shù)及PLC”課程之中。結(jié)果表明，經(jīng)過此次教學(xué)改革實踐，較大程度提高了學(xué)生的課堂參與度，有效達成了課堂教學(xué)目標，教學(xué)效果得到了明顯的提升。