基于雨课堂的PLC原理及应用教学模式创新改革与实践

秦鑫 陈霞

*项目来源：河南省新工科研究与实践项目（项目编号：2020JGLX098）；教育部产学合作协同育人项目（2022年第二批）“机器人创新技术在民办高校师资队伍中的应用及培训探究”（项目编号：221003806133845）；郑州工商学院教学研究项目“基于混合式教学模式的《PLC原理及应用》课程教学探析”（项目编号：GSJG2022034）。

作者简介：秦鑫、陈霞，助教。

DOI：10.3969/j.issn.1671-489X.2024.10.011

摘  要  结合PLC原理及应用课程教学特点，以培养应用型专业人才为导向，开展教学模式创新改革与实践，对传统教学方式的不足进行总结，结合现代信息技术创新线上线下混合式教学改革方案，构建混合式教学新模式，并详细阐述利用雨课堂平台打造混合式教学模式的具体实施过程。创新改革实践结果表明，与传统教学模式相比，PLC课程混合教学模式可显著增强学生的学习效果，为高校应用型专业教育教学改革提供了可行的新思路。

关键词  雨课堂；混合式教学；PLC原理及应用；思维导图

中图分类号：G642.0    文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2024）10-0011-04

0  引言

PLC原理及应用是机电、自动化类专业的核心课程[1]，该课程强调理论与实践相结合且广泛应用于工业控制领域，具有高理论性、高实践性的特点。课程要求学生掌握PLC的工作原理及编程调试方法，具备工业控制系统的综合开发能力，并能将所学知识应用于自动控制设备的调试与维护。

目前，针对PLC课程的教学，多数高校采用项目式教学法。项目式教学法以具体项目为依托，将理论与实践相结合，学生在具体项目中掌握相关知识，完成课程内容的学习[2]。该方法虽然对提高学生的专业实践能力有一定效果，但由于课堂时间有限，且教师侧重实践知识的讲授，学生在课堂上只能快速完成任务而缺少对基础原理知识的学习，导致对知识内化不足，实践能力和创新性不足。另外，PLC属于工业控制系统的核心器件，内部组成结构复杂、工作原理抽象[3]，学生很难在有限的课堂时间内很好地理解相关理论，导致综合性项目只能跟做，缺乏创新性，对综合项目的知识点融合较难理解，从而导致实施过程中容易出现课时不足的情况。因此，需要探索PLC课程教学新模式以补齐当前教学方式的短板。

当下现代信息技术发展迅猛，促进了教育教学方式新一轮的变革[4]。基于现代信息技术与高校课堂教学深度融合，构建基于线上平台的混合式教学模式，有助于高校教师更新改进教育教学理念和方法，为培养高质量社会主义接班人助力。

本文以PLC原理及应用课程为例，将传统教学模式与线上教育平台有机融合，开展基于雨课堂的混合式教学改革探索与实践，构建新的教学模式和体系，满足新工科对人才培养的需求，更好地实现高质量工程教育培养目标。

1  基于雨课堂的混合教学模式

高等院校线上线下混合教学模式是高等教育教学与现代信息技术有机结合的一种全新教学模式[5]，该模式最大的特点是打破了时空的限制，构建了线上线下相融合的教学环境，既能体现学生的主体地位，又能发挥教师的主导作用，能够拓宽学生的学习维度，提高学生的自主学习兴趣和积极性。

清华大学与学堂在线联合打造的雨课堂教学平台以PPT和微信为支撑，为学生提供“课前推送—课中互动—课后统计”的完整、系统学习体验。依托雨课堂平台数据，授课教师可对本堂课程内容的教学情况和学生学习效果进行量化分析，评估本次课程内容的教学效果，实时调整教学方法，优化课堂教学设计，构建教育教学逻辑闭环。

本文提出的线上线下混合式教学模式基于雨课堂平台开展，依托平台线上教学完成知识导入，通过线下课堂实现知识内化，线上线下相关联进行教学设计，统一后台管理，构建良好的学习空间。

2 基于雨课堂混合教学模式的PLC课程改革

方案

本文所提出的混合教学模式是雨课堂和线下课堂二者的有机融合（图1），该教学模式旨在培养学生实际应用能力，促进学生综合素养提高，能够促进传统教学理念的更新，还能立足教学目标进一步优化课程设计，增强课程内容，创新课程组织与管理评估机制。

该模式立足培养应用型卓越工程师人才，培养学生工程思维和解决复杂问题的能力，充分调动学生学习的主动性和积极性。

教学活动前期，由教师确定线上教学内容，明确线上教学目标，分析课程教学现状，结合课程重点内容发布线上学习任务，建立过程性考核与结果性考核相结合的评价制度，督促学生完成线上预习、视频观看、课前讨论等。在此阶段，教师运用情感表达策略创设虚拟学习社区的良好氛围，激发学生的学习动机。此外，教师可根据学生的预习反馈情况和本次课程知识的重点，合理调整授课内容和时间安排，设置过程评价指标，精心设计课堂互动环节，突出重点。

课堂教学阶段主要在线下进行，由互动和整合两个阶段构成。

互动阶段的主要教学活动有提问、讲解、示范、讨论等形式，教师通过开放交流激励学生持续参与，加深对知识的理解。

整合阶段的教学活动有指令练习、总结、编程分析、测试等，教师鼓励学生的情感表达和开放交流，引导有效学习，促进学生的知识建构。

课后巩固阶段主要在线上进行，教师在雨课堂平台发布课后测试题目，督促学生完成知识点自测，掌握学生对知识点的把握情况；同时还可推送复习要求和知识共享，如完善章节知识体系思维导图、分享优秀学生总结成果、补充其他学习资料等。

学生通过反思、拓展、展示、评价等方式进行教学反馈，教师借助情感表达策略加强反思互动，助力学生自我思考及发展。

3 基于雨课堂混合教学模式的PLC课程改革

实践

本文以PLC原理及应用课程线上线下混合教学模式实践为例，以教师为主导，激发学生主体作用，为PLC课程教学改革提供新的思路。PLC原理及应用课程共48学时，其中理论课32学时，实验课16学时。为达到应用型人才的培养目标，提高高等教育教学质量，应对实验课时不足、实验设备功能受限等问题，2023年PLC课程采用线上线下混合式教学模式。

3.1  教学准备阶段

教学准备阶段以雨课堂平台为主，教师通过雨课堂平台向全班学生推送本次课程内容，明确预习任务，推送多元化的线上资料和本次课程要解决的重点问题。要求学生完成预习任务，预习相关课件及视频，上课前有所准备。

在此阶段，提前将学生进行分组，各小组成员根据要求自主在雨课堂平台或通过其他途径获取本次课程内容相关知识。通过课前预习，学生提前了解课程内容和重点问题，对难以理解部分，以小组为单位进行讨论，由小组成员共同绘制知识点思维导图并上传至雨课堂平台。教师可以发布预习测试题目，考查课程内容的预习情况，根据预习测试结果，确定本次课程的教学难点；也可以根据平台统计数据掌握学生预习情况，督促个别学习消极者，进行个性化指导。

3.2  课堂组织教学阶段

课堂组织教学阶段以线下授课为主。PLC原理及应用课程具有较强实践性、创新性，课程内容以PLC的硬件结构、编程软件使用、指令系统、梯形图设计方法等为主，故理论课程适合在机房中完成教学任务。

教师提前依据预习测试结果，区分教学内容难点，进行合理的课堂设计，从而加强学生对该知识点更深层次的理解。通过介绍PLC工业控制系统的典型案例导入课堂，以实例对重难点进行细致讲解，鼓励学生与小组成员或教师交流、讨论，完善思维导图绘制，在理解的基础上学会应用所学知识解决课堂问题，从而加深对难点知识的理解。理论上机课中，教师依据课堂内容提出程序设计任务，学生根据设计任务编写程序，然后利用仿真软件进行调试、仿真，验证程序的正确性。教师引导各小组之间互相交流学习，调试失败时，与学生共同分析错误原因，总结编程及调试经验。通过完成理论课堂程序设计任务巩固课堂所学知识，让程序能够正确运行，提升学生的成就感。最后，要求学生完成随堂测试，引导学生自主进行课堂知识总结，从而构建高质量高效率线下课堂。

实验实操课中，充分利用实验平台和仿真软件构建实验项目解决方案，培养学生理论联系实际、解决实际工程问题的能力。实验内容以简单的顺序控制任务为切入点，再逐步将一些典型的实际工程案例引入实验教学，通过雨课堂平台提前推送实验内容及步骤，要求学生课下编写实验程序，完成实验课程的预习任务。

授课过程中，教师简单讲解实验内容和步骤并进行演示，展示正确的实验结果。学生在实验过程中自主进行实践操作，教师以指导为主。教师实时与学生互动交流，及时解决学生实验过程中遇到的问题，总结实验过程中的共性问题进行集中讲解并演示。鼓励各组成员相互沟通帮助，统计实验完成小组，小组间互相评价实验效果并打分记录，结合教师评分挑选此次实验项目得分较高的小组进行项目成果汇报并演示，以点带面，起到良好的带头作用，利于达到共学共育共提升的教学效果。通过实验实操课，培养学生理论联系实际能力、动手能力和创新能力，保持学生参与实验课程的积极性，从而促进实验项目教学质量提升。

3.3  课后总结阶段

课后总结阶段在线上完成，教师可以利用雨课堂在线平台监测学生的课后学习情况，通过测试题的答题情况了解每个学生对知识的掌握程度。教师通过收集的课后复习数据，统计课程内容的掌握情况，为在课堂上对后续关联性知识点讲解提供依据。同时，为督促学生进行课后复习，教师可通过雨课堂发布复习任务，要求学生完善小组思维导图，挑选较为优秀者进行全班展示；要求学生完成课堂重难点知识总结及应用。

此外，教师还可通过雨课堂收集的在线数据，对个别学生适时进行个性化辅导，优化教学资源和方式，以形成利于学生主动参与、自主学习的教学逻辑闭环。

3.4  教学效果评价

PLC原理及应用课程传统的考核方式分为考试和考查两种，为了采用多元化的考核方式，学校采用考查方式。课程考核成绩由过程考核成绩和期末考试成绩两部分组成。区别于传统期末考核评价体系，混合式教学模式实现过程性评价与结果性评价的有机融合，该模式下的考核评价方式须注重雨课堂管理平台上学生的课前预习、参与讨论、课后巩固与拓展的具体情况和相关数据，强调过程考核和实践考核的重要性，增加过程考核成绩所占的比例，即过程性评价基于雨课堂贯穿教学的全过程。根据PLC课程特点，期末考试成绩评定也可采取更灵活的方式考查学生，如试卷、实操、答辩、项目抽签等。具体课程评价体系如表1所示，其中过程性评价包括平时表现、课前预习、项目任务和实验四部分，每部分成绩各为100分，折合占比分别为20%、20%、30%、30%。该模式下课程评价体系能够加强过程化管理，督促学生自主学习，检验学生知识点掌握情况，有益于课程的监管作用。

4  混合教学模式效果分析

本文提出的基于雨课堂的混合式教学模式可以深化学生的主体地位，发挥教师的主导作用，拓宽学生的学习空间，延续课堂的学习时间，激发学生的学习兴趣，调动学生的学习热情，教学效果较为显著。

如图2所示，2022年和2023年PLC原理及应用课程期末成绩统计显示，2022年PLC原理及应用期末平均成绩为77.88分，其中大多数学生成绩分布在70～79分数段，60～69分数段学生人数亦占比较大；与之相比，2023年PLC原理及应用采用线上线下混合教学模式，90～100分人数明显上升，而60～79分人数明显下降。统计结果表明，该创新教学模式较传统授课模式教学效果更显著，能整体提升学生的成绩，对培养应用型专业人才有明显的促进作用。

5  结束语

基于雨课堂的线上线下混合教学模式改革创新与实践为当前教学变革提供了新的可行性思路。本文以PLC原理及应用课程为例，对原有教学方式面临的问题进行总结，对线上线下混合式教学模式的构建与实施进行详细叙述。该模式结合原有的授课方式与雨课堂平台进行线上线下混合式教学，构建多元化的学习空间，拓宽学生的学习维度，激发学生学习的积极性，显著提高了PLC原理及应用课程的教学质量，为高校新工科建设及教学改革提供了可行方案，也为培养高质量专业型人才提供了有力保障。

6  参考文献

[1] 王艳芳，李智强，王莉，等.自动化专业工程实训类课程的改革与实践探究：以电气控制与PLC综合设计与实训课程为例[J].电脑知识与技术，2023，19（5）：166-168.

[2] 苗秋华，管志光，闫勇增.线上线下混合式教学在“PLC技术及应用”课程的探索与实践[J].科技与创新，

2021（16）：151-152，154.

[3] 杨鸿，张宁宁，汪新巧.混合式教学模式在电气控制技术及PLC课程教学中的应用实践探究[J].电脑知识与技术，2023，19（12）：116-118，129.

[4] 成慧翔，马艳娥，韩海豹.线上线下混合式教学模式在高校教学中的探索与实践：以我校现代电气控制技术与PLC课程为例[J].中国现代教育装备，2021（9）：55-57，62.

[5] 晏瑾，李晓梅，龚英，等.基于“雨课堂+对分易”的化工原理混合教学模式探索与实践[J].化学教育（中英文），2022，43（8）：55-60.