基于互联网技术的PLC类课程微课设计与教学应用研究

胡 灿 王旭峰,2 弋晓康 王 龙

1.塔里木大学机械电气化工程学院 新疆阿拉尔 843300 2.塔里木大学教务处 新疆阿拉尔 843300

近年来，微课等翻转课堂的教学新手段日益成为教学的应用手段。微课技术也五花八门，在不断的应用过程中，也出现了较多的问题，具体表现为重复性操作、创新性不足、可应用性欠缺，回归到了传统教学的教学效果上，导致较多的学生对微课的实用性产生了困惑。本质上，微课技术是教学上的创新，关键在于微课制作的质量与微课知识点的准确把握，这需要教师重点结合教材与实际应用完成高质量的微课设计[1]。

互联网是目前必不可少的工具之一，也是知识传播的重要途径，个人PC、手机等媒体均是互联网的重要知识载体。互联网在教学应用上具有两面性。一方面，互联网能传递大量知识载体，教学应用上十分方便；另一方面，互联网也带来了大量的负面知识，影响了学生的兴趣与知识结构。然而，新的技术需要好的引导，这是高校教师必须具备的基本素质，互联网技术引入可以更好地服务于教学[2,3]。

将微课技术与互联网技术相结合，能使微课知识点得到快速传达，快速达到课堂与课后教学的目的[4]。目前，高校各类学科教学大纲均有较大改变，与之前的传统教学相比较，新大纲课时量更少了，知识点更多了，这需要高校教师改变传统的教学方法，更新教学手段，课堂上，将知识点结构罗列清晰，课后可利用各类微课进行自学辅导[5]。本文针对目前微课技术现状，以PLC类课程为例，着重介绍微课的设计方法，通过教学应用，研究发现教学中的问题，以供高校教师参考。

1 PLC类课程微课设计

1.1 知识结构的布局与微课知识点的选取

PLC课程是机械工程、电气工程、农业电气化等专业学生必须掌握的一门专业基础课。课程的专业性很强，需要前期的电气控制理论基础，较多学生在难以理解PLC的控制概念后，对此类课程就兴趣大减，从而影响教学效果。微课设计时，从电气主回路控制原理图深入到每一个梯形图的控制逻辑。整个课程微课设计由10个小微课组成。电气控制部分设计3～4个微课，PLC逻辑控制采用3～4个微课，最后的设计实例应用2～4个微课，这样，可以使学生在课前课后有自主学习的空间。微课知识点选取教学中难以用板书、PPT形象表达的部分，结合授课教材，选取原理图变换控制、梯形图逻辑控制与实例应用为主要的微课设计知识点。

1.2 动画与视频技术的接入

微课设计的基础，就是知识体系，也就是传统教材。然而，传统教材欠缺相应的数字资源，微课资源的存在需要重新对教学进行设计，融合新的资源。以电气控制技术中的电机正反转控制为例，设计微课动画的接入。图1为常见的电机控制电路，在传统的教学中，教学信息仅仅包含了电气控制的原理图，难以涵盖更多的电气知识。图2所示为引入了动画技术的微课知识点，图3为各类接触开关元件的动作原理，通过动画与视频技术的引入，涵盖了更多数字信息的电路原理图，在内容上可以实现电路的通断，每个元器件的动作与组成原理，通过APP互联网连接，还能实现更多形式的开关动画演示与更多电路切换讲解，使教材内容更丰富，学生学习也更容易。

图1 电气主回路原理图

图2 涵盖更多数字信息的电路原理图

图3 动画与视频技术在微课中的接入

1.3 增加实训、教学实践锻炼环节

在目前的高校教学中，各类实训、教学实践锻炼是以在专门的实训中心专门开设实习课程进行的，这类实训有助于学生动手能力的提高[6,7]。然而，由于实训是在课后进行，较多的知识难以形成联系，降低了实训效果。微课技术通过互联网连接，能方便地查找每个要点的应用实例。以电气图示为例，传统的教学仅能示例电路原理的类型，对于电路的接线演示、电路器件平面布置图示意都较难在实际中展示，微课能较好地体现这一点。另外，在实训教学环节，设定了各类学习进度、学习自演示等游戏化教学环节，使教学变得轻松，增加了学生的参与感。

2 教学效果实测

2.1 测试方法

利用对比法，在塔里木大学机械电气化工程学院选取同一个专业的2个班学生，其中1班为35人，2班为34人，两班学生PLC控制技术均由同一教师授课。实验组设置为2组，每班分别为1组，其中1班为传统教学方法，2班为微课结合传统教学方法进行。两组对照组授课时间均为固定时间。为了体现教学效果的对比性，应用两种教学方法，在期中时进行考核测试。教学效果考核内容见表1，主要考核四方面的教学效果：电气控制基础知识、PLC控制原理、编程语言以及实例分析。测试方法主要以笔试与实践操作进行，笔试分数占60%，设定总分为60分；实践操作占40%，设定总分为40分，验证传统教学方法与微课教学方法的区别。

表1 教学效果考核内容

表1(续)

2.2 结果与分析

教学效果的统计结果如表2与表3所示。从笔试部分的教学效果来看，传统教学在电气控制基础知识与编程语言模块获得较好的得分均值，微课教学方法在PLC控制原理与实例分析模块具有明显的效果。结果表明，传统教学方法在基础知识与板书类的授课中有明显优势，但在实例分析、需要进行多角度判断的教学方面有明显不足。

在实践操作部分，微课教学方法明显优于传统教学方法，模块得分均值最高达到39分，最低达到33分。结果表明，微课技术在实践动手环节，结合视频技术，教学效果明显优于传统教学方法。

进一步研究发现，传统教学在实例分析、理论讲解上有一种教学知识传递的疲劳感，学生在接受传统教学的信息量时，仅能接受教学内容的20%。考试过程中，失分原因主要表现为对考试内容没有印象，缺少兴趣。微课技术将教学内容分成若干模块，使教学更具体，学生印象更深刻。但微课在系统知识的构建上存在明显不足，学生的知识体系不全，没有构建一门学科的知识体系，这也需要传统教学的深入引导。

表2 笔试部分教学效果对比

表3 实践操作部分教学效果对比

3 结语

微课是一门技术，也是一种手段。我们在教学过程中，既要接受新的教学方法，也要重视新技术应用过程中存在的问题。只有基于学生的兴趣出发，才能获得好的教学效果。在实际的应用过程中发现，微课在抽象复杂的图像表达、原理性描述教学过程中能激发学生求知兴趣，也能使学生快速接受知识点，从而获得较好的教学效果。然而，微课技术也不是万能的，将知识体系分得过散，使学生学习后难以形成完整的知识结构，对于进一步问题的分析，仍需更好的教学方法。单一的教学方法并不是解决教学问题的手段，只有针对学生，开发适合于学习体系的专业课堂，才能更有效地去掌控课堂；只有将多种教学方法比较，融合提炼其中好的方法，才能更进一步提升教学质量。