“三教”改革背景下創(chuàng)新性課堂教學(xué)典型案例的設(shè)計(jì)與研究

陳貴銀 江漢華

（1.武漢船舶職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖北武漢 430050；2.湖北國土資源職業(yè)學(xué)院，湖北武漢 430090）

2019年1月國務(wù)院關(guān)于印發(fā)《國家職業(yè)教育改革實(shí)施方案》的通知，即國發(fā)〔2019〕4號（職教20條），文中重點(diǎn)關(guān)注并研究解決高職教育教師、教材、教法中存在的問題，抓住高職院校教學(xué)改革的“牛鼻子”，對進(jìn)一步深化內(nèi)涵建設(shè)具有重要的實(shí)踐意義和理論價(jià)值[1]。深化課堂教學(xué)改革是貫穿“三教”改革重要的一環(huán)，本文以高職機(jī)電一體化專業(yè)二年級課程PLC編程技術(shù)與應(yīng)用中典型案例課堂教學(xué)為例，重點(diǎn)研究以行動為導(dǎo)向[2]（學(xué)中做，做中學(xué)）的“雙元”育人課堂創(chuàng)新性教學(xué)的各個(gè)方面，培養(yǎng)學(xué)生具有創(chuàng)新意識的工匠精神，提升有效課堂，推動課堂革命。

1 課程概況

PLC 編程技術(shù)與應(yīng)用課程是機(jī)電一體化技術(shù)的專業(yè)核心課程，在推動三教改革前，一直在傳統(tǒng)模式課堂教學(xué)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行小范圍的改革。本典型案例立足人才培養(yǎng)目標(biāo)和課程標(biāo)準(zhǔn)，選用工信部十四五規(guī)劃教材，是屬于新型工作手冊式教材，對照國家職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，參照可編程控制器1+X 證職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，對接企業(yè)機(jī)電設(shè)備調(diào)試崗位需求，活頁式工作頁項(xiàng)目八，進(jìn)行內(nèi)容重構(gòu)。

灌裝生產(chǎn)線包裝是工業(yè)控制各行業(yè)經(jīng)常需要設(shè)計(jì)的一個(gè)項(xiàng)目，傳統(tǒng)的機(jī)電系統(tǒng)采用的是繼電器接線來進(jìn)行控制，包裝計(jì)數(shù)等等都是由手工去完成，隨著智能化工控時(shí)代的到來，工業(yè)控制中用PLC 作主控制器來實(shí)現(xiàn)智能化控制，PLC 控制程序設(shè)計(jì)與仿真調(diào)試也是現(xiàn)代工業(yè)中技術(shù)創(chuàng)新的重要的一環(huán)[3]。下面圖1與圖2是現(xiàn)場控制示意圖。

圖1 撥輪按鈕輸入的值和顯示值

圖2 灌裝生產(chǎn)線工作示意圖

2 課程教學(xué)存在的問題

本項(xiàng)目是典型的理實(shí)一體化課程，用TIA 博途軟件進(jìn)行現(xiàn)場PLC設(shè)計(jì)，仿真與觸摸屏調(diào)試，共4學(xué)時(shí)。相對于傳統(tǒng)的教學(xué)方式，本項(xiàng)目著重解決4個(gè)問題。

（1）技術(shù)需要?jiǎng)?chuàng)新

傳統(tǒng)的項(xiàng)目用繼電器及手工來進(jìn)行項(xiàng)目實(shí)施或者是用的控制器不是新型控制器，市場目前應(yīng)用少，如S7-200PLC，該型號沒有網(wǎng)口目前已經(jīng)停產(chǎn)，本項(xiàng)目要求用新型的控制器S7-1200 或者是S7-300設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)。

（2）模式要?jiǎng)?chuàng)新

傳統(tǒng)的課堂的教學(xué)設(shè)計(jì)一般由教師講授指令，講授程序設(shè)計(jì)的思路，程序設(shè)計(jì)，講授調(diào)試仿真方法，由于工控設(shè)備比較貴，在課堂實(shí)操的比較少，缺少訓(xùn)練，缺少學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題，分析問題，解決問題的訓(xùn)練，學(xué)生獲得感不足，不利于終身學(xué)習(xí)能力養(yǎng)成。

（3）手段要?jiǎng)?chuàng)新

傳統(tǒng)的教學(xué)傳授依賴教師講授，操作步驟，學(xué)生遠(yuǎn)近不同，部分同學(xué)看不清楚，操作細(xì)節(jié)，學(xué)習(xí)效果差，并且無法滿足，不同學(xué)生在練習(xí)過程當(dāng)中需要反復(fù)觀摩的需求，難以實(shí)現(xiàn)因材施教.以教師為主的教學(xué)方式，學(xué)生主動性差，創(chuàng)新思維能力的培養(yǎng)受限，收效甚微。

（4）評價(jià)需要?jiǎng)?chuàng)新

傳統(tǒng)的課程講授評價(jià)，一般是平時(shí)作業(yè)考勤與期末測試進(jìn)行比例分配，以期末理論測試為主，即使要是實(shí)踐，也僅看結(jié)果，對學(xué)生的實(shí)際過程學(xué)習(xí)操作情況比較忽視，尤其是編程技能的培養(yǎng)過程素養(yǎng)評價(jià)，難以培養(yǎng)學(xué)生正確的勞動觀與敬業(yè)的職業(yè)素養(yǎng)，存在著評價(jià)導(dǎo)向不全面的問題。

3 課程教學(xué)創(chuàng)新設(shè)計(jì)與實(shí)施

3.1 技術(shù)創(chuàng)新

針對現(xiàn)代企業(yè)項(xiàng)目，整合典型案例內(nèi)容，提出技術(shù)創(chuàng)新。如表1所示。

表1 典型案例內(nèi)容整合前后

3.2 課堂教學(xué)模式創(chuàng)新

本案例強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為“學(xué)”-“教”-“做”-“反思”開展教學(xué)，構(gòu)建8 步雙循環(huán)的課堂教學(xué)創(chuàng)新教學(xué)模式。

分成4 個(gè)階段來實(shí)施。第1 階段1 學(xué)時(shí)，第2--4階段3學(xué)時(shí)。第1階段將學(xué)生分成小組，構(gòu)建8 步雙循環(huán)的課堂教學(xué)范式，如圖3 所示。首先設(shè)計(jì)本項(xiàng)目的完整實(shí)施工作業(yè)，第一學(xué)時(shí)主要為討論式理論探究，將本項(xiàng)目所用到的知識以學(xué)生查找學(xué)材及上網(wǎng)查找資料的方式，通過問題的方式引導(dǎo)學(xué)生回答，教師引導(dǎo)學(xué)生針對問題，解決問題，進(jìn)行研究后再改的探索循環(huán)。第2 階段程序設(shè)計(jì)實(shí)施階段，工作業(yè)中設(shè)計(jì)時(shí)將程序設(shè)計(jì)過程分成小步引導(dǎo)同學(xué)們逐步實(shí)施，充分利用軟件來仿真調(diào)度階段性結(jié)果是否正確，引導(dǎo)學(xué)生思考正確的程序設(shè)計(jì)是基于哪些知識的應(yīng)用，從而提升學(xué)生思維能力，增強(qiáng)創(chuàng)新應(yīng)用的意識。第3 階段用觸摸屏調(diào)試實(shí)施階段。這個(gè)階段主要是強(qiáng)調(diào)耐心，細(xì)心，培養(yǎng)勞動光榮理念，項(xiàng)目出成果需要?jiǎng)趧訒r(shí)間的積累，增強(qiáng)為用戶（客戶）服務(wù)的理念。第4 階段為成果總結(jié)展示反思階段。學(xué)生通過做PPT（課后完成），展示內(nèi)容如下：（1）學(xué)會了什么？主要是知識技能等。（2）還有哪些問題需要解決，需要進(jìn)一步學(xué)習(xí)，查找問題，明確后續(xù)學(xué)習(xí)目標(biāo)。（3）學(xué)習(xí)感受，經(jīng)驗(yàn)分享。主要是小組之間能相互學(xué)習(xí)好的做法，吸收其它小組經(jīng)驗(yàn)，讓學(xué)生體驗(yàn)學(xué)習(xí)科學(xué)技術(shù)帶來的喜悅與成就。

圖3 八步雙循環(huán)

在課前課中課后涉及大量學(xué)生探究研討環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學(xué)生終身學(xué)習(xí)能力，教師通過層層引導(dǎo)指導(dǎo)學(xué)生。指導(dǎo)學(xué)生逐步完成程序設(shè)計(jì)的方案，并且通過仿真調(diào)試實(shí)踐驗(yàn)證改進(jìn)方案，逐步培養(yǎng)學(xué)生分析問題，解決問題的能力。

3.3 手段創(chuàng)新

借助智慧教室，高級自動化實(shí)訓(xùn)室，信息技術(shù)，自建的中國大學(xué)MOOC 的在線課程PLC 編程技術(shù)與應(yīng)用，線上線下一體，突破教學(xué)難點(diǎn)，豐富教學(xué)手段，實(shí)現(xiàn)因材施教，使用手機(jī)移動，手提電腦投屏設(shè)備解決使理論課技能課的一對多的難題，圖4是智慧教室教學(xué)實(shí)況，同時(shí)將教師示范錄制并分享，以便學(xué)生反復(fù)觀摩，助力難點(diǎn)突破，學(xué)生學(xué)習(xí)新操作技能時(shí)，增加學(xué)生投屏演示，圖5是學(xué)生投屏項(xiàng)目總結(jié)PPT，通過投屏讓其他學(xué)生也能觀看到。典型問題集中解決，從學(xué)生的角度發(fā)現(xiàn)學(xué)生的易錯(cuò)之處，與所有學(xué)生互動交流，減少教師反復(fù)對個(gè)別講解同樣的問題，同時(shí)增加生生互動活躍課堂氛圍[4]。

圖4 智慧教師教學(xué)實(shí)況

圖5 學(xué)生投屏項(xiàng)目總結(jié)PPT

3.4 評價(jià)創(chuàng)新

全程跟蹤學(xué)習(xí)狀態(tài)，完善多元評價(jià)（線上與線下，自評與互評等）體系，突出學(xué)生勞動教育與職業(yè)素養(yǎng)培養(yǎng)。案例考核成績由過程60%與結(jié)果40%組成，過程包括線上與線下，理論與實(shí)操等，結(jié)果包括自評、小組互評與教師測評等。依托中國大學(xué)慕課信息化教學(xué)平臺，關(guān)注教與學(xué)全過程的信息采集，詳細(xì)記錄，學(xué)生課前自學(xué)，課堂參與，課后延展的教學(xué)全過程，并根據(jù)反映出的問題及時(shí)調(diào)整教學(xué)策略，實(shí)現(xiàn)以學(xué)定教。借助智慧教室的全方位攝像監(jiān)控，關(guān)注學(xué)生操作細(xì)節(jié)及關(guān)鍵步驟記錄與評價(jià)。精準(zhǔn)把握學(xué)生技能成長動態(tài)，通過評價(jià)與建議，讓學(xué)生了解優(yōu)勢與不足，指出努力的方向，實(shí)現(xiàn)因材施教[4]。

重視學(xué)生思想政治教育及職業(yè)素養(yǎng)評價(jià)，以智慧教室與高級自動化實(shí)訓(xùn)室6S 管理為抓手，規(guī)范學(xué)生著裝，工具的擺放，做到進(jìn)出教室與進(jìn)出實(shí)訓(xùn)室保持一致的干凈整潔，部件有序擺放。有機(jī)融入思政，勞動觀念，愛崗敬業(yè)的精神。

3.5 創(chuàng)新與示范

（1）以技術(shù)創(chuàng)新為抓手，與時(shí)俱進(jìn)的更新專業(yè)知識，積累實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

在項(xiàng)目實(shí)施階段，如何解決現(xiàn)場智能化顯示，如何模擬現(xiàn)場計(jì)數(shù)，如何智能化直觀顯示液體的罐裝高度，引導(dǎo)學(xué)生查閱資料，分析問題---技術(shù)創(chuàng)新---解決問題，培養(yǎng)學(xué)生正確的思維方法，提升了他們的自信心，幫助他們樹立正確的理想信念。

（2）注重學(xué)生能力養(yǎng)成，知識內(nèi)化和素質(zhì)的提升。

以實(shí)訓(xùn)室6S管理為抓手，規(guī)范學(xué)生著裝，工具擺放等行為，實(shí)現(xiàn)工位衛(wèi)生安全負(fù)責(zé)制，遇到程序編制難題時(shí)引導(dǎo)學(xué)生技術(shù)創(chuàng)新，高質(zhì)量的完成程序的編制，在屏幕界面設(shè)計(jì)中培養(yǎng)學(xué)生不畏艱難的勞動觀念與精益求精的工匠精神，切實(shí)提高學(xué)生的職業(yè)素養(yǎng)。

（3）能夠創(chuàng)新理實(shí)一體化教學(xué)模式，給學(xué)生深刻的學(xué)習(xí)與實(shí)踐體驗(yàn)。

整體上采用以行動為導(dǎo)向的項(xiàng)目任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法的設(shè)計(jì)活動。微觀上采用混合式教學(xué)模式開展教學(xué)。構(gòu)建8步雙循環(huán)的課堂教學(xué)范式。

（4）操作性強(qiáng)，值得推廣。

本課程典型案例安全實(shí)用又別具一格，體現(xiàn)智能化技術(shù)。智慧教室的課堂創(chuàng)新設(shè)備目前對教學(xué)單位來說還算普遍，利用手機(jī)即可搭建投屏直播平臺，記錄實(shí)時(shí)仿真調(diào)試過程。創(chuàng)新技術(shù)操作流程簡單，用到的工具主要是手提電腦+TIA 博途軟件，仿真調(diào)試可實(shí)施性強(qiáng)。

4 課程教學(xué)實(shí)施成效

（1）高效達(dá)成教學(xué)目標(biāo)

通過教學(xué)，小組項(xiàng)目的完成率達(dá)到100%，對比平行班，班級成績優(yōu)秀率高，學(xué)生的完成度與優(yōu)秀率明顯提升。廣泛的線上線下討論，促進(jìn)學(xué)生思考探究，有效提升了課堂的參與度和學(xué)習(xí)PLC 技術(shù)的積極性。

通過教學(xué)引導(dǎo)學(xué)生技術(shù)創(chuàng)新，最終能熟練使用博圖軟件，使用不同的方法編制PLC程序，設(shè)計(jì)不同效果的觸摸屏，并且連接調(diào)試成功，效果顯著。

（2）崗位技術(shù)能力的提升

教學(xué)內(nèi)容對接真實(shí)企業(yè)項(xiàng)目，項(xiàng)目設(shè)計(jì)符合企業(yè)要求，提高了學(xué)生崗位技術(shù)能力。學(xué)生參與企業(yè)項(xiàng)目優(yōu)化，體驗(yàn)工作流程，培養(yǎng)了創(chuàng)新能力。

（3）職業(yè)行為素養(yǎng)的提升

落實(shí)課程思政，將以工匠精神為主線的企業(yè)文化引入課堂，重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生一絲不茍，精益求精，嚴(yán)于律己的職業(yè)精神，培養(yǎng)學(xué)生可持續(xù)發(fā)展能力。通過大國工匠分享活動，執(zhí)行6S現(xiàn)場管理?xiàng)l例，強(qiáng)化學(xué)生吃苦耐勞的勞動觀念。

（4）提升了學(xué)生學(xué)習(xí)機(jī)電技術(shù)的熱情，增加了同學(xué)們的自信心，對未來的職業(yè)充滿了向往。

下圖6、圖7是小組展示的項(xiàng)目教學(xué)成果。

圖6 教學(xué)成果一

圖7 教學(xué)成果二

5 結(jié)語

本典型案例以企業(yè)真實(shí)項(xiàng)目為載體，以行動為導(dǎo)向的“雙元”育人，以企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新為教學(xué)亮點(diǎn)，以學(xué)生為中心的教學(xué)理念，運(yùn)用線上線下混合式教學(xué)模式，借助自主開發(fā)的微課動畫等信息技術(shù)有效達(dá)成了培養(yǎng)學(xué)生崗位核心能力與終身學(xué)習(xí)能力的教學(xué)目標(biāo)[5]。體現(xiàn)融教法，融技術(shù)，融標(biāo)準(zhǔn)，融思政的教學(xué)特色，培養(yǎng)具有創(chuàng)新意識的工匠精神，推動課堂革命，值得推廣。