PBL結(jié)合PDCA循環(huán)在中職機(jī)電專業(yè)課程教學(xué)中的應(yīng)用探究

劉艷芳

(江蘇省江陰中等專業(yè)學(xué)校徐霞客校區(qū)，江蘇 江陰 214407)

0 前言

在科技迅速發(fā)展的大時代背景下，隨著“中國制造2025”的推進(jìn)，尤其是在“中國制造”向“中國智造”的轉(zhuǎn)化過程中，我國對技能型人才提出了更高的要求，中國制造呼喚大國工匠精神，中等職業(yè)教育需要培養(yǎng)更具創(chuàng)造力的技能型人才。中職機(jī)電專業(yè)的學(xué)生不僅要有良好的職業(yè)道德和職業(yè)素養(yǎng)，更要具備創(chuàng)新能力。如何激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新能力便成為值得我們教育工作者思考的重要問題。

1 PBL與PDCA

PBL即研究以問題為導(dǎo)向的教學(xué)方法 (problem-based learning)是基于“問題”的學(xué)習(xí)方法，早期應(yīng)用于醫(yī)學(xué)教育。區(qū)別于傳統(tǒng)的以教師講授為主的教學(xué)方法，PBL從需要一個解決的問題入手，通過小組協(xié)作、合作學(xué)習(xí)，共同探討并解決預(yù)設(shè)問題，解決問題的方法是開放的，不是唯一的，從而鍛煉了學(xué)生的設(shè)計能力和創(chuàng)新能力。PBL強(qiáng)調(diào)以學(xué)生的學(xué)為主體，教師的教為主導(dǎo)，以問題為主對學(xué)生進(jìn)行啟發(fā)教育，以提高學(xué)生創(chuàng)新能力為教學(xué)目標(biāo)。

由美國質(zhì)量管理專家戴明博士首先提出的PDCA循環(huán)主要應(yīng)用于企業(yè)的全面質(zhì)量管理過程中。PDCA循環(huán)指的是將質(zhì)量管理分為四個階段，即計劃(plan)、執(zhí)行(do)、檢查(check)和處理(action)。在教學(xué)過程中，同樣我們可以采用PDCA循環(huán)管理方式。

2 PBL結(jié)合PDCA循環(huán)在中職機(jī)電專業(yè)課程教學(xué)中的應(yīng)用探究

基于PBL教學(xué)理念，在中職機(jī)電專業(yè)課程教學(xué)中引入了PDCA循環(huán)管理方式，與傳統(tǒng)教學(xué)方法相比，獲得了理想的教學(xué)效果?，F(xiàn)以“液壓與氣壓傳動”中的氣壓傳動方向控制回路這一教學(xué)案例為例進(jìn)行闡述。

2.1 課程分析

氣壓傳動方向控制回路選自中等職業(yè)教育國家規(guī)劃教材—機(jī)械工業(yè)出版社的《液壓與氣壓傳動》第3版。液壓與氣壓傳動廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的各個領(lǐng)域，近些年來，氣壓傳動基本回路在工業(yè)機(jī)器人、機(jī)械手臂等智能設(shè)備中廣泛得以應(yīng)用，在“中國制造2025”的推進(jìn)中占有一席之地。氣壓傳動方向控制回路是對已學(xué)氣壓傳動系統(tǒng)工作原理知識的綜合應(yīng)用，也為后續(xù)其他基本回路的學(xué)習(xí)做鋪墊，起著承上啟下的作用。

根據(jù)課前測試數(shù)據(jù)分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)：學(xué)生已掌握氣壓傳動控制元件的工作原理，能較好地區(qū)別各類方向控制閥，并會根據(jù)生產(chǎn)實際需要選擇合適的方向控制閥。但如果將方向控制閥運(yùn)用到方向控制回路中，大部分學(xué)生難以理解其控制原理。

從以往學(xué)生課堂表現(xiàn)來看，學(xué)生們具有較好的觀察能力，對實驗操作尤為感興趣，但在探究實驗方案的設(shè)計上存在一定困難，需要教師指點方向，引導(dǎo)探究。

根據(jù)教學(xué)大綱和學(xué)情，本節(jié)課的教學(xué)目標(biāo)確定如下：

(1)知識目標(biāo)：理解氣壓傳動方向控制基本回路的控制原理。

(2)能力目標(biāo)：能設(shè)計出氣壓傳動方向控制回路；能運(yùn)用FluidSIM仿真軟件對氣壓傳動方向控制回路進(jìn)行搭建及仿真分析；能實現(xiàn)氣壓傳動方向控制回路的實驗操作。

(3)素質(zhì)目標(biāo)：提高對比分析、歸納總結(jié)、團(tuán)隊協(xié)作、動手操作、解決問題等能力；

加深對“中國制造2025”的理解，培養(yǎng)學(xué)生的 “工匠精神”。

(4)教學(xué)重點：氣壓傳動方向控制回路的控制原理。

(5)教學(xué)難點：氣壓傳動方向控制回路方案的設(shè)計及對比。

2.2 教學(xué)設(shè)計

本課依托雨課堂智慧學(xué)習(xí)平臺，記錄學(xué)習(xí)過程,反饋學(xué)習(xí)狀態(tài)。

利用虛實結(jié)合、理實一體為支撐的任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法，采用PBL教學(xué)方法，將PDCA循環(huán)貫穿教學(xué)過程始終。課堂從真實情景入手，提出問題，讓學(xué)生帶著問題通過小組合作，共同探究解決問題，解決的方法不是唯一的。

學(xué)生通過設(shè)計方案、模擬仿真、實驗操作三個環(huán)節(jié)，完成情景設(shè)計中的任務(wù)。

學(xué)生在實踐活動中獲取知識、得出結(jié)論，將抽象的方向控制回路基本原理轉(zhuǎn)換為感性認(rèn)知。從生活走進(jìn)氣壓傳動，發(fā)現(xiàn)問題、建構(gòu)知識；又從氣壓傳動走向社會，拓展應(yīng)用，結(jié)合PLC編程知識，創(chuàng)新制作。

2.3 教學(xué)過程

學(xué)生通過課前自主學(xué)習(xí)、課中協(xié)作探究、課后拓展應(yīng)用三部分建構(gòu)氣壓傳動方向回路的基本知識，課堂學(xué)時4課時。

2.3.1 課前準(zhǔn)備：

課前學(xué)生登錄雨課堂，通過微課完成氣壓傳動控制元件工作原理及選用的復(fù)習(xí)，預(yù)習(xí)方向控制回路，完成測試，成績計入平臺。教師針對學(xué)生討論區(qū)的問題進(jìn)行解答，依據(jù)測試成績對個別同學(xué)進(jìn)行針對性輔導(dǎo)。

2.3.2 課堂實施：

根據(jù)課前測試數(shù)據(jù)，教師對學(xué)生進(jìn)行分組，分組時將優(yōu)秀學(xué)生與預(yù)警學(xué)生相搭配，兩人一小組，六人一大組(座位安排如圖1所示)。

便于小組合作，大組比對。整個課堂實施環(huán)節(jié)采用PDCA循環(huán)管理模式，在這里主要分為四個階段，八個步驟。

圖1 學(xué)生座位安排

P：計劃

播放餃子自動化生產(chǎn)線和沖床自動送料系統(tǒng)視頻，在引發(fā)學(xué)生對中國智造產(chǎn)生自豪感的同時，提出問題，這些自動送料機(jī)構(gòu)是怎么實現(xiàn)的？分析生產(chǎn)線工作原理，得出結(jié)論，氣壓傳動方向控制回路。設(shè)計方向控制回路。

兩人小組進(jìn)行合作，完成設(shè)計方向控制回路。小組將設(shè)計方案拍照上傳到雨課堂平臺。從各小組上傳作業(yè)可以看出，不同小組設(shè)計方案不同：有單作用氣缸，有雙作用氣缸，有兩位三通換向閥，也有兩位五通、三位四通換向閥。教師先不作點評，留給學(xué)生下一環(huán)節(jié)進(jìn)行方案驗證。教師在平臺上給各小組作業(yè)進(jìn)行評分。

D：執(zhí)行

根據(jù)教師示范的步驟，學(xué)生將自己設(shè)計的回路方案在模擬仿真軟件上進(jìn)行驗證。

C：檢查

個別小組在仿真過程中發(fā)現(xiàn)自己方案不可行，經(jīng)過教師指導(dǎo)，學(xué)生糾錯之后再模擬仿真，直到完成任務(wù)為止。

仿真模擬一來可以讓學(xué)生自己驗證設(shè)計方案是否可行，二來學(xué)生能在動畫中清晰地看到方向控制回路各執(zhí)行元件的動作。學(xué)生在不斷地探索、糾錯、實踐中建構(gòu)知識，從而更加深刻地理解方向控制回路的工作原理，突出本節(jié)課的重點。

A：處理

(1)總結(jié)經(jīng)驗。教師針對典型錯誤案例進(jìn)行展示，引導(dǎo)學(xué)生共同點評，總結(jié)易錯點，引起學(xué)生重視。個別同學(xué)犯的錯誤也是平時同學(xué)們經(jīng)常易犯的錯誤。學(xué)生將兩人小組模擬仿真視頻上傳至雨課堂平臺，教師打分。

這時，學(xué)生不禁產(chǎn)生疑問，大家的設(shè)計方案雖有所不同，但都可以通過模擬實現(xiàn)方向控制回路，也就是方向控制回路的類型有哪些呢？帶著這個問題進(jìn)入下一個環(huán)節(jié)。

(2)對比歸納。以六人的大組為單位，完成對比大組內(nèi)三套設(shè)計方案，找出不同，分析各有什么特點，將完成的任務(wù)拍照上傳至云平臺。

任務(wù)完成后，教師采用隨機(jī)點名功能，由被點名學(xué)生總結(jié)自己組內(nèi)討論得出的結(jié)論，其他學(xué)生通過彈幕對其進(jìn)行點評和補(bǔ)充。此時隨機(jī)點名令全體學(xué)生高度緊張，彈幕互動讓課堂氣氛空前高漲。

最后，教師引導(dǎo)學(xué)生，共同得出結(jié)論：方向控制回路的類型有：單作用氣缸換向回路和雙作用氣缸換向回路。采用不同的控制元件，雖然都可以完成方向控制回路，但各有特點。師生共同對其特點進(jìn)行歸納總結(jié)。 在現(xiàn)實中，理論上得出的這些回路特點是怎么樣呈現(xiàn)的呢？帶著這個問題進(jìn)入實驗操作環(huán)節(jié)。

(3)實驗操作。以兩人小組進(jìn)行實驗操作，協(xié)作完成。要求學(xué)生將最終實驗結(jié)果以視頻方式上傳至平臺。教師在巡視過程中，發(fā)現(xiàn)實驗操作不順利的小組，給予示范及幫助。

教師挑選不同的設(shè)計方案實驗視頻進(jìn)行播放，師生共同觀摩視頻，對比不同設(shè)計方案的實驗動作，驗證上一環(huán)節(jié)任務(wù)得出來的理論結(jié)果。在實驗結(jié)果對比中，學(xué)生能結(jié)合理論知識對方向控制回路進(jìn)行清晰的分析。

通過雨課堂平臺，完成課中測試，測試中對本節(jié)的難點知識進(jìn)行重點考察，大數(shù)據(jù)及時反饋測試結(jié)果。對比課前測試、課中測試，發(fā)現(xiàn)學(xué)生對本節(jié)課的知識完成了由不會到會的轉(zhuǎn)變。

(4)遇到新問題，進(jìn)入下一個循環(huán)。通過方案設(shè)計、模擬仿真、對比歸納、實驗驗證四個環(huán)節(jié)，層層深入，學(xué)生在實踐探究中，本節(jié)課的難點迎刃而解。

2.4 課后拓展、多樣化評價

課后拓展環(huán)節(jié)，啟發(fā)學(xué)生思考：我們課堂上完成的設(shè)計回路只能手動控制，如何完成自動化控制呢？這就需要結(jié)合我們已學(xué)的PLC知識進(jìn)行解決。引導(dǎo)學(xué)生利用PLC編程知識，完成全自動送料裝置，進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生自主創(chuàng)新的熱情，提高學(xué)生創(chuàng)新能力。課后拓展模塊，從學(xué)生上傳視頻中可以看到，學(xué)生可以將PLC 編程與液壓與氣壓傳動課程有效結(jié)合，來培養(yǎng)學(xué)生的持續(xù)探索，創(chuàng)新制作，精益求精和大國工匠精神。

教師結(jié)合課前、課中測試對比，線上、線下評價相結(jié)合，利用大數(shù)據(jù)及時分析、反饋學(xué)生對知識點的掌握情況，并跟蹤“預(yù)警學(xué)生”，給“預(yù)警學(xué)生”推送相關(guān)學(xué)習(xí)視頻，給予適當(dāng)干預(yù)。評價不僅涉及到學(xué)習(xí)結(jié)果，還兼顧到雨課堂中學(xué)習(xí)過程的評價，小組互評、學(xué)生自評、教師評價相結(jié)合，多方位地完成學(xué)生評價，促進(jìn)學(xué)生綜合職業(yè)能力的提升。

3 結(jié)論

3.1 利用信息化技術(shù)、仿真軟件提高課堂效率

利用雨課堂的大數(shù)據(jù)功能，及時反饋學(xué)生課堂知識點掌握情況，便于學(xué)生課前預(yù)習(xí)、課中學(xué)習(xí)、課后復(fù)習(xí)，有效地對學(xué)生課前測試、課中測試、課后測試進(jìn)行比對，給“預(yù)警學(xué)生”推送相關(guān)復(fù)習(xí)資料，在討論區(qū)及時回復(fù)學(xué)生提出問題，課堂上利用彈幕和隨機(jī)點名等功能提高學(xué)生課堂參與度，營造熱烈的學(xué)習(xí)氣氛。

利用FLUDSIM仿真軟件可以讓學(xué)生自我檢驗回路設(shè)計方案是否合理，形象地看到回路運(yùn)動過程中液壓或氣壓傳動的工作原理，這些都是實驗操作所不能達(dá)到的。

緊跟時代步伐，將信息化技術(shù)和仿真軟件應(yīng)用到課堂教學(xué)中，大大提高了課堂效率，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。

3.2 提高了學(xué)生綜合職業(yè)素養(yǎng)及創(chuàng)新能力

利用PBL教學(xué)方式，真正實現(xiàn)了以學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)的教學(xué)模式。教學(xué)過程中設(shè)置開放性問題，學(xué)生自主設(shè)計回路方案，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生分析問題、解決問題、糾正錯誤的能力，小組合作培養(yǎng)了學(xué)生團(tuán)隊協(xié)作能力，課后拓展激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新能力。在課堂實施環(huán)節(jié)用PDCA循環(huán)管理模式進(jìn)行過程控制，將PDCA分為四個階段、八個步驟，解決了學(xué)生學(xué)習(xí)過程中存在的問題、培養(yǎng)了學(xué)生的嚴(yán)謹(jǐn)性和大國工匠精神。

3.3 PBL結(jié)合PDCA循環(huán)可廣泛應(yīng)用于中職機(jī)電專業(yè)課程教學(xué)

本文以中職“液壓與氣壓傳動”這門課程為例，探究了PBL教學(xué)理念下，將PDCA循環(huán)應(yīng)用于教學(xué)過程管理中，取得了理想的成績。中職機(jī)電專業(yè)各課程之間存在相似性，其共同點都是以提高學(xué)生綜合職業(yè)素養(yǎng)，培養(yǎng)新時代技能型人才為目的，因此，可以將PBL結(jié)合PDCA循環(huán)的教學(xué)方式應(yīng)用到中職機(jī)電的其他專業(yè)課程的教學(xué)中去。

3.4 需與傳統(tǒng)教學(xué)模式共存

PBL結(jié)合PDCA循環(huán)雖有自己的優(yōu)勢，但同時也有適用性，并不是所有的課堂都適用此方法。因此，我們不能一味地追求新的教學(xué)模式而對傳統(tǒng)教學(xué)模式全盤否定，我們需要結(jié)合課程內(nèi)容選擇最優(yōu)的教學(xué)模式。

4 結(jié)語

本文基于PBL教學(xué)理念研究以問題為導(dǎo)向的教學(xué)方法，在教學(xué)過程中采用PDCA循環(huán)法進(jìn)行管理，結(jié)合時代特點，引入雨課堂等信息化教學(xué)手段，利用大數(shù)據(jù)及時采集反饋功能，有效提高了課堂效率。此方法在中職機(jī)電專業(yè)課程教學(xué)中取得了理想效果，在實際應(yīng)用中需結(jié)合教學(xué)內(nèi)容特點選擇適合的教學(xué)模式。