“電氣控制與PLC”微課設(shè)計及應(yīng)用

劉長青+席巍+張東波

摘 要 微課資源短小精悍，不僅可提升教學(xué)效果，更有助于學(xué)生課后自主學(xué)習(xí)。本文針對專升本“電氣控制與PLC”這門專業(yè)課程，分析課程內(nèi)容，歸納獨立知識點，設(shè)計微視頻或微動畫等微課資源。制作微課資源所采用的軟件包括Camtasia Studio 8.0和Macromedia Flash 8.0等，同時也借助于攝像頭、手機(jī)及麥克風(fēng)等多媒體硬件，完成微課資源的制作。所制作的微課資源短小簡潔，使用便利，應(yīng)用這些微課資源，大大提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)自主性和學(xué)習(xí)效率。

關(guān)鍵詞 微課 電氣控制 PLC 教學(xué)

中圖分類號：G424 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdks.2017.11.058

Abstract Micro learning resources are short and refined. They can not only improve the teaching effect， but also help students to learn autonomously after class. For the "electrical control and PLC" courses， the independent knowledge points are summed up and the micro learning resources are designed. These application software which are used to make the micro learning resources include Camtasia Studio 8， PowerPoint 2013， Macromedia Flash 8， and so on. The multimedia hardware devices are also used， such as the camera， the mobile phone and the microphone. The micro learning resources are simple， short， and flexible to use. After these micro learning resources are applied， the learning autonomy of students has been enhanced and the learning efficiency has been improved greatly.

Keywords micro learning resource， electric control， PLC， teaching

0 引言

近年來，隨著信息技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，各種教育資源及分享平臺日益豐富。在眾多教育資源形式中，微課作為一種相對獨立的、主題集中的微型學(xué)習(xí)資源，具有“短、小、精、趣”的特點，可在計算機(jī)或手持移動終端運行，滿足學(xué)習(xí)者利用碎片化時間進(jìn)行學(xué)習(xí)的需求，從而在國內(nèi)外教育領(lǐng)域中得到快速發(fā)展。[1][2]

“微課”概念在國內(nèi)于2011年被首次提出以來。[3]由于這種教學(xué)方式靈活應(yīng)用各種教學(xué)媒體，且隨時存在于網(wǎng)絡(luò)，使學(xué)生能夠更形象更便利地自主學(xué)習(xí)，從而得到國內(nèi)外教育界的一致重視。目前，微課發(fā)展速度非?？欤采w面也非常廣，綜合了多個學(xué)科的知識。[4]

國外最具影響力的微課資源網(wǎng)站是可汗學(xué)院（Khan Academy）及TED-Ed?？珊箤W(xué)院是由美國薩爾曼 可汗（SalmanKhan）于2006年創(chuàng)建的一個非盈利教育組織；TED-Ed是TED（Technology Entertainment Design）大會于2011 年在其官方網(wǎng)站上開辟的專門針對教育者的頻道。這兩個機(jī)構(gòu)所提供的微課資源均發(fā)布于YouTube平臺，贏得了全球眾多學(xué)習(xí)者的青睞。2012年，美國頂尖大學(xué)陸續(xù)設(shè)立網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺，在網(wǎng)上提供免費課程，給更多學(xué)生提供了系統(tǒng)學(xué)習(xí)的可能。

在國內(nèi)，最先發(fā)展的是中小學(xué)微課資源網(wǎng)站。微課雖興起于中小學(xué)，但很快得到了高等院校和教育機(jī)構(gòu)的積極響應(yīng)。[5]隨著教育部全國高校教師網(wǎng)絡(luò)培訓(xùn)中心主辦的“全國高校微課教學(xué)比賽”等賽事活動的強(qiáng)力推動，微課在高等教育領(lǐng)域也迅速得到發(fā)展，涉及思政、語言、計算機(jī)和各種實踐為主的課程等。[6-9]

目前，大學(xué)生幾乎人手一部智能手機(jī)。在如今互聯(lián)網(wǎng)的迅速發(fā)展形勢下，將智能手機(jī)“請入”課堂，使之成為學(xué)生課堂學(xué)習(xí)的主要工具，通過互聯(lián)網(wǎng)在手機(jī)上查找資料、觀看微視頻、做練習(xí)、討論等，成為課堂教學(xué)改革的一種新趨勢。[10]

對于北京聯(lián)合大學(xué)機(jī)械工程及自動化專業(yè)專升本的本科學(xué)生來說，“電氣控制與PLC”課程只有32學(xué)時，要完成教學(xué)大綱的要求，不僅需要課堂教學(xué)，還需要學(xué)生課后復(fù)習(xí)和預(yù)習(xí)。但是，由于復(fù)習(xí)資源單調(diào)等原因，能完成課后復(fù)習(xí)和預(yù)習(xí)的學(xué)生寥寥無幾。針對該現(xiàn)狀，本文提出對“電氣控制與PLC”課程進(jìn)行微課資源設(shè)計，不僅提升課堂教學(xué)效果，更方便學(xué)生課后自主復(fù)習(xí)和知識深化。

1 微課設(shè)計

國內(nèi)關(guān)于微課有“微型課程”、“微課程”、“微課”等不同的提法，[11-14]但主旨相同?？傮w來說，微課的特點就是教學(xué)時間短、教學(xué)內(nèi)容較少，但是主題突出、內(nèi)容獨立具體。因此，要對“電氣控制與PLC”課程進(jìn)行微課設(shè)計，需要根據(jù)教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)大綱要求，對該課程的內(nèi)容進(jìn)行分析，按照一定條理分離出相對獨立的知識點，再圍繞這些知識點，完成符合教學(xué)大綱要求的微課資源。

1.1 明確課程內(nèi)容及教學(xué)大綱要求

“電氣控制與PLC”課程內(nèi)容主要包括兩個部分：繼電接觸器控制和可編程控制器（PLC）。其中繼電接觸器控制部分包含常用的低壓電器和傳統(tǒng)繼電接觸器的控制電路。該課程教學(xué)大綱要求掌握常用低壓電器的工作原理及使用，熟悉繼電器、接觸器控制線路設(shè)計的原則和方法，學(xué)會可編程序控制器的結(jié)構(gòu)、工作原理、指令系統(tǒng)和編程方法等基礎(chǔ)知識，掌握可編程序控制器的控制技術(shù)。endprint

1.2 微課選題

依據(jù)教學(xué)大綱，“電氣控制與PLC”課程相對獨立的知識點包括各種低壓電器的工作原理、圖文符號、功能及應(yīng)用，三相交流異步電動機(jī)點動、直接啟停、正反轉(zhuǎn)等控制的線路搭建及電路原理圖，PLC的概念、應(yīng)用及品牌，PLC結(jié)構(gòu)組成，PLC輸入/輸出設(shè)備，PLC硬件接線，PLC工作原理，S7-200PLC簡介，S7-200PLC數(shù)據(jù)類型，S7-200PLCS7-200PLC編程軟件使用簡介，S7-200PLC位邏輯指令，S7-200PLC定時器指令，S7-200PLC計數(shù)器指令，S7-200PLC功能指令，S7-200PLC程序調(diào)用及模塊化編程，PLC隨機(jī)邏輯編程方法，順序控制流程圖法，PLC控制系統(tǒng)設(shè)計流程及注意事項。另外，針對“電氣控制與PLC”課程實驗及實踐環(huán)節(jié)，還包括實驗設(shè)備簡介和實驗實例演示等。

1.3 微課的制作

完成“電氣控制與PLC”課程的微課選題環(huán)節(jié)之后，需要針對每一個微課題目進(jìn)行構(gòu)思，并選擇相應(yīng)的微課制作手段以適當(dāng)?shù)某尸F(xiàn)形式進(jìn)行微課制作。

國外微課內(nèi)容的呈現(xiàn)形式多樣，如卡通動畫、電子黑板、真人演講等，配有對應(yīng)的字幕；而國內(nèi)微課內(nèi)容的呈現(xiàn)形式主要以結(jié)合PPT 等多媒體的教師講授或課堂實錄片段這兩種形式呈現(xiàn)。[15]“電氣控制與PLC”課程中不僅含理論知識，更涉及許多電器元件及實際操作，故采用以PPT、錄屏、視頻、動畫等多種呈現(xiàn)形式。

微課制作的手段主要有三種。第一種是使用攝像設(shè)備（如DV、攝像機(jī)、手機(jī)等）錄制教學(xué)過程的教學(xué)視頻，這種方式適合通過黑板（也可以是白紙）教學(xué)或?qū)嵨锊僮餮菔镜冉虒W(xué)過程；第二種是使用錄屏軟件（如Camtasia Studio和屏幕錄像專家等）對PPT演示、計算機(jī)操作過程或應(yīng)用計算機(jī)軟件進(jìn)行教學(xué)的過程進(jìn)行錄屏，這種方式適合PPT教學(xué)或在電腦上演示教學(xué)。第三種是應(yīng)用專用軟件中視頻轉(zhuǎn)化的功能生成視頻，如Macromedia Flash等。當(dāng)然，還可以同時使用以上多種手段進(jìn)行微課制作。

本文對于“電氣控制與PLC”課程中的理論部分，應(yīng)用Powerpoint 2010軟件制作PPT；針對低壓電器工作原理和繼電接觸器控制線路設(shè)計使用Macromedia Flash、Focusky和電路仿真軟件制作動畫，并生成微課視頻；針對S7-200PLC編程軟件的使用、S7-200PLC指令及應(yīng)用、PLC編程實例演示等使用Camtasia Studio錄屏軟件、STEP7 MicroWin編程軟件及S7-200PLC仿真軟件進(jìn)行微課制作。對于實驗設(shè)備簡介和實驗實例演示則以攝像設(shè)備錄制為主，計算機(jī)錄屏為輔，設(shè)計相應(yīng)微課。

2 微課資源的應(yīng)用

我國微課的發(fā)展劃分為三個主要階段：關(guān)注微課資源構(gòu)成階段、關(guān)注微課教學(xué)活動階段、關(guān)注微型網(wǎng)絡(luò)課程（微型視頻課程）建設(shè)階段。[16]由于手機(jī)已成為大學(xué)生的隨身用品，有條件的同學(xué)還擁有自己的電腦，同時學(xué)校提供了機(jī)房及校園網(wǎng)絡(luò)等條件，故本文所設(shè)計的“電氣控制與PLC”課程的微課資源可以很方便地應(yīng)用于教學(xué)活動階段。

目前，“電氣控制與PLC”課程的微課資源已成功應(yīng)用于北京聯(lián)合大學(xué)機(jī)電學(xué)院機(jī)械工程及自動化專業(yè)的本科生的教學(xué)。將《電氣控制與PLC》課程的微課資源通過網(wǎng)絡(luò)傳遞給學(xué)生，學(xué)生在課外時間利用微課資源按個人實際情況進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，還可以通過網(wǎng)絡(luò)隨時與同學(xué)討論，或者查閱需要的資料；老師也可以非常方便地與學(xué)生進(jìn)行交流。這樣，在課堂內(nèi)有限時間，教師不再占用課堂的時間來講授知識，而是與學(xué)生共同研究解決微課學(xué)習(xí)過程中遇到的問題，指導(dǎo)學(xué)生直接進(jìn)行針對PLC控制任務(wù)進(jìn)行項目設(shè)計與實踐，從而有效提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率和工程實踐能力。將微課資源應(yīng)用于教學(xué)活動之前，上課不認(rèn)真聽講，作業(yè)和實驗抄襲，針對剛講過的內(nèi)容仍反復(fù)詢問的學(xué)生大有人在；尤其是在實驗或?qū)嵺`環(huán)節(jié)，指導(dǎo)老師經(jīng)常被學(xué)生所遇到的簡單問題忙得團(tuán)團(tuán)轉(zhuǎn)。應(yīng)用了微課資源進(jìn)行教學(xué)后，學(xué)生的主動性大大提高，利用微課資源，可以隨時重溫課程內(nèi)容，指導(dǎo)老師不再為學(xué)生所遇到的簡單問題而花費較多時間，有足夠的精力為學(xué)生所遇到的深層次問題進(jìn)行答疑解惑，對學(xué)生的實驗或?qū)嵺`環(huán)節(jié)可以輕松指導(dǎo)，并針對不同層次的學(xué)生給予不同程度的引導(dǎo)，大大提高了學(xué)生的工程實踐能力和創(chuàng)新能力。

3 結(jié)束語

“電氣控制與PLC”課程的微課資源設(shè)計，是在平均擁有十幾年教齡的教師團(tuán)隊共同努力下，圍繞教學(xué)大綱所涉及的課程內(nèi)容，認(rèn)真分析和總結(jié)微課資源的選題，針對每一個微課資源選題進(jìn)行微課資源設(shè)計，做到每一個微課資源獨立、簡潔、生動、易懂、靈活，方便學(xué)生課后進(jìn)行自主有效的學(xué)習(xí)；同時充分利用課堂時間進(jìn)行答疑解惑和實踐操作，使學(xué)生能快速將理論應(yīng)用于實際，深化理解課程知識，并實現(xiàn)靈活應(yīng)用。

“電氣控制與PLC”課程的微課資源的實施，符合學(xué)生學(xué)習(xí)規(guī)律，幫助學(xué)生及時鞏固提升課程內(nèi)容，因此，受到了廣大學(xué)生的支持，大大改善了傳統(tǒng)教學(xué)的學(xué)習(xí)效果。同時，這種教學(xué)方式，也將教師從傳統(tǒng)的教學(xué)中解脫出來，從而具有足夠的精力和動力提升自身的專業(yè)修養(yǎng)，培養(yǎng)更多的適應(yīng)時代要求的應(yīng)用型人才。

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