基于“云班課與微視頻”的PLC課程增效與創(chuàng)新能力提升研究

□鄭長山

一、引言

百年大計(jì)，教育為本，教學(xué)方式方法起著重要作用。通過云班課這種方式教學(xué)，目前應(yīng)用十分廣泛，教師需要在手機(jī)上下載并安裝藍(lán)墨云班課的APP，安裝成功后，可以通過單擊右上角“+”號(hào)，創(chuàng)建班課，創(chuàng)建一個(gè)班課后，教師獲得一個(gè)邀請(qǐng)碼。學(xué)生在手機(jī)上下載并安裝藍(lán)墨云班課APP，可以通過教師告知該邀請(qǐng)碼，成為班課成員。教師通過云班課中“資源”，上傳微視頻、PPT、網(wǎng)頁鏈接、圖片等。還可以通過云班課“成員”，發(fā)起簽到，有一鍵簽到、手勢簽到、手工登記。還可以通過云班課“活動(dòng)”，課堂表現(xiàn)中“搶答”功能，教師發(fā)起搶答，學(xué)生搶答，緊張刺激。還可以通過云班“舉手”功能，教師發(fā)起舉手，知道誰在課堂最活躍。還可以通過“隨機(jī)選人”，教師搖一搖來選人，還有手動(dòng)選人。另外，云班課中還有作業(yè)布置、頭腦風(fēng)暴等功能。還可以查看學(xué)生學(xué)習(xí)記錄，知道學(xué)生學(xué)習(xí)進(jìn)程。采用云班課可以使學(xué)習(xí)氛圍變得輕松愉快，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

目前很多高職院校通過PLC掛箱實(shí)驗(yàn)燈的亮滅來指示機(jī)械手的運(yùn)行狀態(tài)，表達(dá)效果欠佳，學(xué)生沒有動(dòng)手實(shí)踐安裝機(jī)械手機(jī)會(huì)，只是簡單的輸入輸出接線。通過給輸入信號(hào)和看燈顯示來聯(lián)機(jī)調(diào)試機(jī)械手是否滿足要求，學(xué)生不容易理解，難于完成學(xué)習(xí)任務(wù)。如果采用真實(shí)的電磁閥、氣缸、PLC控制器、導(dǎo)軌等器件，將安裝過程錄制成微視頻，讓學(xué)生在云班課課程資源中觀看，起到很好的學(xué)習(xí)效果。為此，本文以“云班課和微視頻”方式，以機(jī)械手PLC控制為例，進(jìn)行課前、課上、課后的實(shí)施設(shè)計(jì)。

二、分析學(xué)生情況

高職學(xué)生特點(diǎn)：喜歡玩手機(jī)，喜歡上網(wǎng)，學(xué)習(xí)積極性不高；學(xué)習(xí)興趣不濃；好奇心強(qiáng)、樂于動(dòng)手實(shí)踐操作，喜歡思考感興趣的內(nèi)容。

給學(xué)生定學(xué)習(xí)目標(biāo)：掌握機(jī)械手工作原理并能夠通過語言描述出來；掌握移位指令并能舉應(yīng)用例子；提高編程與調(diào)試能力；WinCC制作及監(jiān)控能力；培養(yǎng)學(xué)生分析問題與解決問題能力。

三、教學(xué)中的處理方式

針對(duì)高職學(xué)生情況，采用“云班課與微視頻”應(yīng)用于PLC課程進(jìn)行教學(xué)，基于“做中教，做中學(xué)”的教學(xué)特色，利用云班課平臺(tái)，課前教師把拍攝完的微視頻上傳到云班課平臺(tái)，學(xué)生課前播放微視頻預(yù)習(xí)。課上教師演示操作完成后，學(xué)生模仿教師實(shí)踐操作，如果有疑問，可以翻看云班課資源中的微視頻，邊看邊安裝調(diào)試，還可以回放，降低了學(xué)習(xí)難度。與用燈模擬機(jī)械手相比，它動(dòng)作形象逼真，增加了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提高了學(xué)習(xí)效率，課堂效果得到了改善。

四、教學(xué)過程設(shè)計(jì)

(一)教師課前準(zhǔn)備及學(xué)生課前預(yù)習(xí)。從準(zhǔn)備夾爪氣缸、擺動(dòng)氣缸等元器件開始，到機(jī)械手聯(lián)機(jī)調(diào)試滿足要求結(jié)束，整個(gè)過程根據(jù)學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，分成多個(gè)部分，制作微視頻，推送至云班課資源平臺(tái)，在課前要求學(xué)生觀看微視頻進(jìn)行預(yù)習(xí)，可獲得經(jīng)驗(yàn)值。教師能監(jiān)控學(xué)生看微視頻記錄，將學(xué)生所獲經(jīng)驗(yàn)值納入課程考核。

(二)播放工程機(jī)械手應(yīng)用視頻，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情。在開始上課時(shí)，一是進(jìn)行考勤，可以采用一鍵簽到和手勢簽到兩種形式。二是教師播放已經(jīng)準(zhǔn)備好的各種機(jī)械手現(xiàn)場應(yīng)用視頻，學(xué)生通過觀看視頻，對(duì)機(jī)械手的工程應(yīng)用感性上有所了解，知道自己所學(xué)習(xí)的機(jī)械手是有意義的，使得學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情高漲。

(三)創(chuàng)建學(xué)生上課所學(xué)機(jī)械手應(yīng)用情境。如圖1所示，結(jié)合示意圖詳細(xì)描述任務(wù)，敘述機(jī)械手把左邊傳送帶上工件搬運(yùn)到右邊傳送帶上，然后回到左邊等待傳送帶運(yùn)輸下一個(gè)工件，明確學(xué)生所學(xué)任務(wù)。

圖1 機(jī)械手動(dòng)作過程

(四)項(xiàng)目解決步驟。學(xué)生仔細(xì)分析上述任務(wù)要求，教師講解相關(guān)知識(shí)，然后進(jìn)入到項(xiàng)目解決分步實(shí)施。要進(jìn)行新舊知識(shí)的比較，通過舊知識(shí)幫助理解新知識(shí)，因之前學(xué)生學(xué)習(xí)過完成項(xiàng)目有哪幾步，所以這個(gè)項(xiàng)目就引導(dǎo)學(xué)生采用如下步驟法。必須使學(xué)生加深此步驟法理解，實(shí)施過程如下。

步驟1、步驟2、步驟3簡單，可以引導(dǎo)學(xué)生說出來，通過云班課搶答功能，請(qǐng)學(xué)生搶答，如果無搶答學(xué)生，還可以用云班課中的課堂表現(xiàn)，使用“選人”，然后選擇“隨機(jī)”，再選擇“搖一搖”，搖到誰就選誰，根據(jù)學(xué)生回答情況，教師可以加分也可以減分。搖一搖這種方式，可以激發(fā)所有學(xué)生思考，如果回答不好，就減分，這就激發(fā)學(xué)生參與積極性。

步驟4是繪制接線圖，引導(dǎo)學(xué)生在電腦上通過畫圖軟件繪出接線圖，教師使用云班課中的功能“答疑討論”，包括了標(biāo)題、允許圖片語言發(fā)送等，隨后可開始答疑討論了，學(xué)生可以打字、發(fā)語言和照片，教師可隨時(shí)進(jìn)行解答，參與學(xué)生的討論，教師隨時(shí)可督促未發(fā)言的同學(xué)，答疑討論結(jié)束后，學(xué)生可看到答疑討論整個(gè)過程中師生的發(fā)言。

步驟5教師講解并示范機(jī)械手PLC控制安裝過程，然后學(xué)生自主模仿教師做，如果學(xué)生有不清楚的環(huán)節(jié)，可以觀看云班課中的微視頻，視頻還可以回放看，直到完成全部安裝。然后小組互相評(píng)比打分，教師總評(píng)。

步驟6建立符號(hào)表。參考之前建立符號(hào)表的方法，學(xué)生自主完成。

步驟7編寫機(jī)械手控制程序及仿真，這是難點(diǎn)，告訴學(xué)生根據(jù)項(xiàng)目要求和地址分配，編寫程序。教師采用邊講邊做的方式講授如何編程，然后學(xué)生模仿，自己給自己講解的方式編程序，然后打開S7-PLCSIM仿真調(diào)試，直到調(diào)試程序滿足要求。如果學(xué)生對(duì)教師所講程序有未聽懂部分，可以觀看云班課中的微視頻，幫助學(xué)生完成本步驟，仿真調(diào)試成功的學(xué)生，通過云班課舉手功能舉手，教師檢查后，根據(jù)完成情況加分。

步驟8聯(lián)機(jī)調(diào)試(兩地控制)。利用學(xué)生之前學(xué)習(xí)的WinCC組態(tài)知識(shí)，引導(dǎo)他們完成WinCC部分，必須不通電情況下，進(jìn)行PLC輸入信號(hào)器件接線，為安全考慮，PLC輸出端子暫時(shí)不連接輸出信號(hào)器件，然后送上電，可以通過WinCC畫面及PLC輸出指示燈進(jìn)行部分聯(lián)機(jī)調(diào)試。還是在不通電情況下，告訴學(xué)生將PLC輸出端子與輸出信號(hào)器件連線，教師檢查連線正確情況下，通電進(jìn)行全部聯(lián)機(jī)調(diào)試。

通過按下現(xiàn)場啟動(dòng)按鈕可以看到啟動(dòng)傳送帶，機(jī)械手抓取工件后動(dòng)作過程，也能通過畫面中圖形顏色變化監(jiān)視傳送帶與機(jī)械手的動(dòng)作狀態(tài)。通過鼠標(biāo)操作，在畫面上按下啟動(dòng)按鈕，可以看到啟動(dòng)傳送帶，機(jī)械手抓取工件后動(dòng)作過程，也能通過畫面中圖形顏色變化監(jiān)視傳送帶與機(jī)械手的動(dòng)作狀態(tài)。如果不滿足要求，查找問題，解決問題，重新調(diào)試，直到滿足要求為止。這一步驟采用邊講邊做的方式講解，學(xué)生模仿教師來完成。如果對(duì)教師所講內(nèi)容有未聽懂的部分，可以觀看云班課中的微視頻，幫助學(xué)生完成本步驟，完成聯(lián)機(jī)調(diào)試的學(xué)生，經(jīng)過教師檢查后，通過云班課舉手，云班課加分。

(五)最后將機(jī)械手任務(wù)修改，讓學(xué)生完成，達(dá)到融會(huì)貫通。教師創(chuàng)建頭腦風(fēng)暴，包括設(shè)置標(biāo)題、分組、經(jīng)驗(yàn)值等，學(xué)生通過云班課中“頭腦風(fēng)暴”欄目，可以讓學(xué)生獨(dú)立思考暢所欲言，可以修改教師先前布置的機(jī)械手任務(wù)，學(xué)生發(fā)表創(chuàng)新想法，教師最后總結(jié)，使課堂更加活躍、有趣。例如頭腦風(fēng)暴標(biāo)題為機(jī)械手還可以怎樣動(dòng)作？教師根據(jù)學(xué)生創(chuàng)新想法的情況，進(jìn)行總結(jié)，形成新的任務(wù)，引導(dǎo)學(xué)生用所學(xué)知識(shí)和能力完成任務(wù)，所謂隨學(xué)隨用。

(六)布置課后作業(yè)。通過云班課給學(xué)生布置作業(yè)，通過學(xué)生互相評(píng)價(jià)，可以提高學(xué)生思考能力和積極性，提升學(xué)習(xí)興趣。首先教師要?jiǎng)?chuàng)建作業(yè)任務(wù)，包括了標(biāo)題、分組、經(jīng)驗(yàn)值、任務(wù)詳情、小組劃分方式、評(píng)價(jià)方式等。通過教師選擇活動(dòng)開始后，學(xué)生收到作業(yè)信息，完成后提交作業(yè)。例如課后作業(yè)為機(jī)械手增加了某個(gè)動(dòng)作后，請(qǐng)繪出接線圖。每個(gè)學(xué)生都積極參與到作業(yè)任務(wù)中，完成質(zhì)量較高，取得滿意的學(xué)習(xí)效果。

五、結(jié)語

開展基于“云班課與微視頻”的PLC課程改革，活躍了課堂氣氛，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，使難理解的教學(xué)過程變得形象生動(dòng)逼真易懂，學(xué)生學(xué)習(xí)過程輕松愉快，提高了學(xué)生動(dòng)手操作能力，提升了學(xué)生創(chuàng)新思維能力。