機電傳動控制與PLC課程混合式教學(xué)改革研究

隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”的大力發(fā)展，一系列新型教育手段應(yīng)運而生，特別是疫情期間，各大高校都進行了翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)或混合式教學(xué)。機電傳動控制與PLC課程是河南工學(xué)院機械工程學(xué)院機電類專業(yè)的一門核心專業(yè)課，在人才培養(yǎng)方案中起著承前啟后的作用，其地位尤其重要。本文以機電傳動控制與PLC課程線上和線下混合式教學(xué)改革為例，并將思政元素融入到課程的教學(xué)過程中，為課程的教學(xué)改革作出積極的探索。
1、現(xiàn)有教學(xué)模式的不足
目前，該課程現(xiàn)有教學(xué)模式存在著理論與實踐相脫節(jié)的現(xiàn)象，其主要原因如下:
(1)課程內(nèi)容量大而廣，但課堂教學(xué)只有40課時，課堂教學(xué)非常緊湊，教師只能將有限的時間用于知識點的傳授;
(2)課程各知識點間的聯(lián)系不夠緊密，在課堂教學(xué)過程中缺少相應(yīng)的實物展示和過程演示，學(xué)生對某些知識點的認識和理解只停留在理論階段;
(3)理論教學(xué)與實踐教學(xué)存在時間間隔。
2、教學(xué)改革的思路
為解決機電傳動控制與PLC課程知識點多、課時短、學(xué)不能致用的問題，采用線上和線下混合教學(xué)模式。
2.1教學(xué)準備階段
將基礎(chǔ)知識錄制成10～20min的微課，并將微課、學(xué)習(xí)資料、PPT等素材資料放在“學(xué)習(xí)通”APP上，進行該課程教學(xué)資源庫建設(shè)，供學(xué)生課前預(yù)習(xí)使用。設(shè)置一些簡單的選擇題或思考題，用來考察學(xué)生的預(yù)習(xí)效果，進行師生互動。
2.2教學(xué)組織階段
根據(jù)線上預(yù)習(xí)效果，在課堂教學(xué)過程中，可以對重點內(nèi)容進行針對性地講解，同時對知識點進行梳理。對于某些實踐性較強的環(huán)節(jié)，教師適當(dāng)進行虛擬仿真教學(xué)，讓學(xué)生參與進去，提升學(xué)習(xí)效率和學(xué)習(xí)質(zhì)量，教師要及時了解學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況。
2.3教學(xué)反饋階段
通過線上提交作業(yè)、學(xué)生互評作業(yè)等多種方式考察學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。線下通過多種方式鞏固學(xué)生的知識，提高學(xué)生的應(yīng)用能力。
3、混合式教學(xué)改革與實踐
3.1理清知識單元教學(xué)改革思路
以電器控制技術(shù)部分為例，根據(jù)教學(xué)大綱，結(jié)合學(xué)生的學(xué)習(xí)規(guī)律。知識單元的學(xué)習(xí)包括課前預(yù)習(xí)、課中授課和課后復(fù)習(xí)3部分組成，其教學(xué)流程圖如圖1所示。

圖1教學(xué)流程圖
3.2虛實結(jié)合教學(xué)
以PLC控制技術(shù)部分為例，該部分實踐操作性較強，引入虛擬仿真一體化實訓(xùn)室，用以彌補理論教學(xué)與實踐教學(xué)不同步的弊端。
利用TIA博途軟件和100VＲ對S7－300PLC進行一系列的操作訓(xùn)練，將位邏輯指令、定時器指令、計數(shù)器指令等相關(guān)指令融入到仿真系統(tǒng)中。不僅讓學(xué)生掌握這些指令的使用，還可以讓學(xué)生看到實際操作后的效果，將理論知識和技能訓(xùn)練融合，讓學(xué)生動手操作過程中獲得更多的成就感和滿足感。
以定時器指令的講解為例。課前:教師通過線上教學(xué)平臺發(fā)布任務(wù)，學(xué)生通過該課程教學(xué)資源庫進行預(yù)習(xí)，包括觀看微課、PPT等，完成課前測試，了解5種定時器指令的功能和使用;課中:教師進行深入講解，以案例為導(dǎo)入，引導(dǎo)學(xué)生進行討論，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，同時進行示范操作，學(xué)生邊練習(xí)邊操作;課后:教師通過教學(xué)平臺發(fā)布作業(yè)，學(xué)生通過虛擬仿真平臺反復(fù)練習(xí)，掌握定時器指令的使用。
3.3將思政元素融入知識單元
將思政元素?zé)o痕融入專業(yè)知識講解過程中，幫助學(xué)生樹立積極的人生觀和價值觀。以三相交流電機的講解為例，進行如下教學(xué)設(shè)計:首先，通過新聞視頻引入案例，在雨課堂上對高鐵電機選型進行投票，讓學(xué)生了解三相交流電機的結(jié)構(gòu)特點;其次，通過對三相交流電機旋轉(zhuǎn)磁場的講解，融入中國傳統(tǒng)文化———“三才”文化，堅定學(xué)生的文化自信;最后，通過歷史對比，讓學(xué)生體會高鐵人的工匠精神和創(chuàng)新精神，各知識單元所對應(yīng)的思政元素，如表1所示。

授課要點	思政映射與融入點	預(yù)期教學(xué)成效
概述	引入《中國制造2025》在智能工廠應(yīng)用的實例	讓學(xué)生了解我國的政策導(dǎo)向、專業(yè)發(fā)展趨勢和最新科技動態(tài);樹立民族自豪感
系統(tǒng)傳動力學(xué)	講授電磁轉(zhuǎn)矩中融入《矛盾論》;講授機電系統(tǒng)穩(wěn)定工作點介紹融入《道德經(jīng)》	培養(yǎng)學(xué)生如何抓住主要矛盾解決問題的能力和透過現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)本質(zhì)的能力;增強學(xué)生的文化自信
直流電機	原理講解融入“木桶原理”;電機控制講解融入《工程控制論》	培養(yǎng)學(xué)生協(xié)調(diào)發(fā)展思想;激發(fā)學(xué)生的愛國情懷和民族自豪感
交流電機	電機應(yīng)用融入高鐵動車組實例;電機工作原理講解融入中國智慧《周易》中“三才”之道	加深學(xué)生的愛國主義情懷、提高民族自豪感;提升學(xué)生文化自信
控制電機	通過常用控制電機的講解，中外產(chǎn)品對比，讓學(xué)生認識到與西方發(fā)達國家的差距	激起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，讓學(xué)生樹立科技創(chuàng)新意識
電氣控制	電器控制電路設(shè)計規(guī)范講解在融入中國標(biāo)準樹立行業(yè)規(guī)范與標(biāo)準意識	培養(yǎng)學(xué)生一絲不茍的工作作風(fēng)、責(zé)任擔(dān)當(dāng)精神和工匠精神

表1 各知識單元所對應(yīng)的思政元素

授課要點	思政映射與融入點	預(yù)期教學(xué)成效
概述	引入《中國制造2025》在智能工廠應(yīng)用的實例	讓學(xué)生了解我國的政策導(dǎo)向、專業(yè)發(fā)展趨勢和最新科技動態(tài);樹立民族自豪感
系統(tǒng)傳動力學(xué)	講授電磁轉(zhuǎn)矩中融入《矛盾論》;講授機電系統(tǒng)穩(wěn)定工作點介紹融入《道德經(jīng)》	培養(yǎng)學(xué)生如何抓住主要矛盾解決問題的能力和透過現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)本質(zhì)的能力;增強學(xué)生的文化自信
直流電機	原理講解融入“木桶原理”;電機控制講解融入《工程控制論》	培養(yǎng)學(xué)生協(xié)調(diào)發(fā)展思想;激發(fā)學(xué)生的愛國情懷和民族自豪感
交流電機	電機應(yīng)用融入高鐵動車組實例;電機工作原理講解融入中國智慧《周易》中“三才”之道	加深學(xué)生的愛國主義情懷、提高民族自豪感;提升學(xué)生文化自信
控制電機	通過常用控制電機的講解，中外產(chǎn)品對比，讓學(xué)生認識到與西方發(fā)達國家的差距	激起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，讓學(xué)生樹立科技創(chuàng)新意識
電氣控制	電器控制電路設(shè)計規(guī)范講解在融入中國標(biāo)準樹立行業(yè)規(guī)范與標(biāo)準意識	培養(yǎng)學(xué)生一絲不茍的工作作風(fēng)、責(zé)任擔(dān)當(dāng)精神和工匠精神