劉可薇

[摘 要]電氣控制及PLC是很多高校、高職開(kāi)設(shè)的重要專業(yè)課程。PBL教學(xué)是現(xiàn)代教育研究中以學(xué)生為主體的一種教學(xué)模式，合作學(xué)習(xí)是主流課堂教學(xué)的組織策略。此次研究重點(diǎn)是在PBL模式教學(xué)過(guò)程中，如何融入合作學(xué)習(xí)的組織形式，建立課堂組織流程模型。為此，課題組進(jìn)行了教學(xué)流程構(gòu)建：首先，發(fā)布教學(xué)任務(wù)，提出引導(dǎo)問(wèn)題。其次，將學(xué)生分組分工完成任務(wù)，發(fā)布學(xué)習(xí)成果。最后，由教師總結(jié)和補(bǔ)充，根據(jù)教學(xué)反饋優(yōu)化教學(xué)。教學(xué)實(shí)踐證明，合作學(xué)習(xí)組織策略是PBL教學(xué)模式應(yīng)用的有力支撐。

[關(guān)鍵詞]PBL教學(xué);合作學(xué)習(xí);PLC;電氣控制

[中圖分類號(hào)] G44 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 2095-3437（2020）06-0078-03

電氣控制及PLC是現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的支撐技術(shù)之一，我國(guó)多所高校工科專業(yè)開(kāi)設(shè)了此課程。作為一門典型的應(yīng)用實(shí)踐型課程，我國(guó)電氣控制及PLC課程教學(xué)改革主要集中在三個(gè)方面：豐富工程案例[1]、豐富教學(xué)項(xiàng)目[2]、豐富實(shí)驗(yàn)平臺(tái)[3]。高校對(duì)電氣控制及PLC的教學(xué)探索大多數(shù)集中在實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，通過(guò)增加實(shí)驗(yàn)教學(xué)比重、引入虛擬仿真等多種技術(shù)開(kāi)發(fā)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，為學(xué)生提供更多練習(xí)機(jī)會(huì)。在課程教學(xué)方法的改革方面，高校主要用引入工程案例、項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)、案例+項(xiàng)目雙驅(qū)動(dòng)的方式，通過(guò)精選案例和項(xiàng)目提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)實(shí)踐能力。

隨著教育改革的不斷深入發(fā)展，培養(yǎng)創(chuàng)新型人才成為我國(guó)教育的重點(diǎn)目標(biāo)，傳統(tǒng)教育模式已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)無(wú)法滿足我國(guó)教育培養(yǎng)目標(biāo)需求?！秶?guó)家中長(zhǎng)期教育改革與發(fā)展規(guī)劃綱要（2010-2020年）》明確提出要改革人才培養(yǎng)模式，在學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程中采用探究式、啟發(fā)式、發(fā)現(xiàn)式、討論式等多種教學(xué)方式，激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和培養(yǎng)學(xué)生思考能力。

一、PBL教學(xué)模式理念和課程規(guī)劃

PBL（Problem-Based Learning）源于20世紀(jì)60年代臨床醫(yī)學(xué)教學(xué)，美國(guó)STEM教學(xué)運(yùn)動(dòng)促進(jìn)了PBL教學(xué)模式的普及，在不斷實(shí)施中呈現(xiàn)出多樣性。PBL教學(xué)模式已經(jīng)被我國(guó)教育工作者引入不同層次教育中。PBL教學(xué)模式是當(dāng)前熱門的教學(xué)方法論之一，要求在傳統(tǒng)的教學(xué)設(shè)計(jì)上融入PBL教育理念，包括前期分析、教學(xué)設(shè)計(jì)的決策和生成、教學(xué)設(shè)計(jì)的評(píng)價(jià)三部分。

在本課程PBL教學(xué)設(shè)計(jì)中，“以學(xué)生為主體”，在前期分析階段，通過(guò)調(diào)研各專業(yè)往屆就業(yè)情況、發(fā)展方向、用人單位要求，明確教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)任務(wù)，分析先行課程設(shè)置、學(xué)生學(xué)習(xí)特征，制訂和優(yōu)化教學(xué)計(jì)劃。教學(xué)設(shè)計(jì)的決策和生成階段，在前期分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合教學(xué)過(guò)程里的教學(xué)互動(dòng)、觀察，加深了解教學(xué)班學(xué)生的特點(diǎn)，相應(yīng)調(diào)整教學(xué)進(jìn)度、內(nèi)容、引導(dǎo)問(wèn)題的設(shè)置，從精選案例、項(xiàng)目出發(fā)，圍繞教學(xué)目標(biāo)系統(tǒng)提問(wèn)，旨在為學(xué)生建立系統(tǒng)性分析和設(shè)計(jì)方法。教學(xué)設(shè)計(jì)的評(píng)價(jià)階段，包括教學(xué)設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)體系和教學(xué)評(píng)價(jià)體系。教學(xué)設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)體系，是對(duì)PBL教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方案改進(jìn)的有效工具，目前主要依賴于任課教師的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和教學(xué)實(shí)施情況的觀察能力，在一定程度上受限于任課教師的主觀感受和經(jīng)驗(yàn)局限。教學(xué)評(píng)價(jià)體系，是為了在PBL教學(xué)模式下科學(xué)評(píng)價(jià)充分調(diào)動(dòng)和發(fā)揮學(xué)生主觀能動(dòng)性的方式，對(duì)于學(xué)生課外學(xué)習(xí)任務(wù)和成果予以檢查和肯定。以測(cè)控技術(shù)與儀器專業(yè)為例，根據(jù)以往教學(xué)中的問(wèn)題，優(yōu)化各部分內(nèi)容教學(xué)方案，如表1所示。

在近兩年對(duì)本校測(cè)控技術(shù)與儀器、機(jī)械電子、機(jī)械工程等多個(gè)專業(yè)逐步開(kāi)展PBL教學(xué)模式的過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)PBL教學(xué)模式能夠增加教學(xué)互動(dòng)，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性。但是如何更科學(xué)、有效地組織課堂教學(xué)，對(duì)于PBL教學(xué)模式的實(shí)施效果起著關(guān)鍵作用。

二、合作學(xué)習(xí)

合作學(xué)習(xí)（Cooperative Learning）是20世紀(jì)70年代興起于美國(guó)的一種教學(xué)理論與策略體系，因其能活躍課堂氣氛，大面積提高成績(jī)而備受關(guān)注和肯定，并迅速成為主流教學(xué)理論和策略[4]。我國(guó)兩千年前的教育名著《學(xué)記》里面也提到“獨(dú)學(xué)而無(wú)友，則孤陋而寡聞”。諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者理查德·菲利普斯·費(fèi)曼（Richard Phillips Feynman）在分享其高效學(xué)習(xí)方法的時(shí)候，也提到用簡(jiǎn)單的語(yǔ)言向別人傳達(dá)概念。合作學(xué)習(xí)無(wú)論是對(duì)于學(xué)生學(xué)習(xí)知識(shí)點(diǎn)，還是對(duì)于他們更深刻地理解和表達(dá)自己對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解都大有裨益。盡管教育學(xué)者們出于不同理論，對(duì)于合作學(xué)習(xí)有不同定義，但是普遍認(rèn)同的合作學(xué)習(xí)模式是：以學(xué)生為主體，以教師為主導(dǎo)，學(xué)生以小組為單位學(xué)習(xí)，分工協(xié)作，達(dá)到共同預(yù)期目標(biāo)。PBL教學(xué)方法的特征主要是：?jiǎn)栴}性、自主性、合作性[5]。因此，合作學(xué)習(xí)在PBL教學(xué)中不僅僅起著活躍教學(xué)氣氛的重要作用，更是其必不可少的組成環(huán)節(jié)。

合作學(xué)習(xí)基本方法有：學(xué)生小組成績(jī)分工法（STAD，Students Teams-Achievment Divisions）、小組游戲競(jìng)賽法（TGT，Team-Games-Tournament）、切塊拼接法（Jigsaw）、共學(xué)式（LT，Learning Together）、小組調(diào)查法（GI，Group Investigation）【6】。STAD法和TGT法建立在期望理論、動(dòng)機(jī)理論上，核心是設(shè)置小組內(nèi)的協(xié)作、小組間的競(jìng)爭(zhēng)，由教師評(píng)價(jià)最終學(xué)習(xí)成果。GI法是各學(xué)習(xí)小組根據(jù)一個(gè)研究問(wèn)題共同計(jì)劃學(xué)習(xí)內(nèi)容、調(diào)查和匯總資料、向全班發(fā)布，由師生們共同評(píng)價(jià)學(xué)習(xí)成果。LT法與GI法類似，但要求教師跟蹤整個(gè)學(xué)習(xí)過(guò)程和評(píng)價(jià)。Jigsaw法也與GI法類似，但最終要對(duì)小組內(nèi)每位學(xué)生學(xué)習(xí)成果完成評(píng)價(jià)。

三、PBL教學(xué)模式下合作學(xué)習(xí)課堂組織設(shè)計(jì)

（一）實(shí)施流程

PBL教學(xué)模式下合作學(xué)習(xí)課堂組織流程如圖1所示，學(xué)生的工作包括課前的分組分工和協(xié)作學(xué)習(xí)、課中的成果發(fā)布和協(xié)作思考回答問(wèn)題、課后的學(xué)習(xí)討論總結(jié)和反饋。教師的工作包括課前的任務(wù)發(fā)布和教學(xué)提問(wèn)，課中的成果檢查、評(píng)價(jià)和知識(shí)點(diǎn)總結(jié)，課后的總結(jié)，如指出教學(xué)中存在的不足、收集學(xué)生學(xué)習(xí)感受反饋、評(píng)價(jià)教學(xué)模式優(yōu)缺點(diǎn)、優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容和模式。

根據(jù)PBL教學(xué)理念，教師會(huì)在課前發(fā)布教學(xué)任務(wù)，如“基于繼電器-接觸器的小車運(yùn)動(dòng)控制”;提出系列問(wèn)題，如小車驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)要求、實(shí)現(xiàn)自動(dòng)往返所需器件、實(shí)現(xiàn)自動(dòng)停車所需器件、操作要求、各器件邏輯關(guān)系等。學(xué)生拿到任務(wù)后，以自愿原則分組，教師為了保證小組協(xié)作積極性，原則上不干涉學(xué)生分組。各小組根據(jù)引導(dǎo)問(wèn)題，分工協(xié)作完成教學(xué)任務(wù)，并在課中發(fā)布學(xué)習(xí)成果，師生們可以通過(guò)對(duì)學(xué)習(xí)成果中的問(wèn)答交流，完善知識(shí)點(diǎn)。學(xué)生課后交流反饋學(xué)習(xí)感受，為下一次的教學(xué)提供優(yōu)化思路。

（二）提出引導(dǎo)問(wèn)題

控制設(shè)計(jì) 被控對(duì)象是什么？控制目標(biāo)是什么？檢測(cè)需求、儀表選型是什么？保護(hù)措施是什么？操作方式是什么？如何進(jìn)行點(diǎn)數(shù)統(tǒng)計(jì)？如何進(jìn)行PLC選型？輸入-輸出邏輯關(guān)系是怎樣的？

表2所示的合作學(xué)習(xí)方法，主要是根據(jù)教學(xué)任務(wù)、教學(xué)問(wèn)題的難易度和學(xué)習(xí)階段確定，在實(shí)施中還需要根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)、學(xué)習(xí)反饋相應(yīng)調(diào)整。如教學(xué)問(wèn)題1-1、2-1、3-1～3、4-1相對(duì)比較容易，屬于預(yù)習(xí)范疇，主要是靠不斷重復(fù)強(qiáng)化記憶，只需要資料調(diào)研和閱讀即可完成，所以采取Jigsaw法，教師要求以作業(yè)紙的形式上交或課內(nèi)抽問(wèn)的方式檢查學(xué)習(xí)成果即可。教學(xué)問(wèn)題2-2和5-1～3屬于綜合應(yīng)用型，任務(wù)題目相對(duì)靈活，涉及面比較廣，需要學(xué)生應(yīng)用已學(xué)過(guò)的電路知識(shí)、檢測(cè)知識(shí)、控制系統(tǒng)知識(shí)、電氣控制知識(shí)和PLC編程知識(shí)來(lái)理解、完成設(shè)計(jì)和實(shí)物操作。

（三）建立合理的評(píng)價(jià)機(jī)制

合作學(xué)習(xí)是實(shí)施PBL教學(xué)的必要環(huán)節(jié)，但是不可避免每個(gè)學(xué)習(xí)小組中一定會(huì)有個(gè)體差異，存在著“吃大鍋飯”“渾水摸魚”的現(xiàn)象。因此，建立合理的評(píng)價(jià)機(jī)制才能保障PBL教學(xué)模式和合作學(xué)習(xí)方法的有效進(jìn)行。評(píng)價(jià)機(jī)制的建立原則是：以鼓勵(lì)、肯定為導(dǎo)向，以公平公正為基準(zhǔn)，兼顧團(tuán)隊(duì)成績(jī)和個(gè)體貢獻(xiàn)，激發(fā)競(jìng)爭(zhēng)。評(píng)價(jià)方式如下：

（1）教學(xué)問(wèn)題1-1、2-1、3-1～3、4-1：教師根據(jù)學(xué)生上交作業(yè)表達(dá)準(zhǔn)確性、圖形符號(hào)繪制的規(guī)范性進(jìn)行評(píng)價(jià)。

（2）教學(xué)問(wèn)題2-2、5-1：教師根據(jù)學(xué)生發(fā)布作業(yè)的表達(dá)準(zhǔn)確性、圖形符號(hào)和線路繪制的規(guī)范性、任務(wù)達(dá)成度、設(shè)計(jì)正確性和合理性、回答提問(wèn)的成功率綜合評(píng)價(jià)。

（3）教學(xué)問(wèn)題5-2：教師在任務(wù)完成全過(guò)程中都必須跟蹤了解各小組任務(wù)的分工、進(jìn)展，根據(jù)成果發(fā)布時(shí)表達(dá)準(zhǔn)確性、任務(wù)達(dá)成度、設(shè)計(jì)正確性和合理性、操作正確性給出小組總評(píng)分，再由教師對(duì)小組內(nèi)各個(gè)成員進(jìn)行提問(wèn)，按各成員回答問(wèn)題質(zhì)量在小組總評(píng)分基礎(chǔ)上做個(gè)體分?jǐn)?shù)浮動(dòng)。

（4）教學(xué)問(wèn)題5-3：采用小組競(jìng)賽方式發(fā)布各自的成果，小組間和小組內(nèi)均有競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制。小組團(tuán)隊(duì)成績(jī)由項(xiàng)目難度、作業(yè)發(fā)布質(zhì)量、回答提問(wèn)以及向別組提問(wèn)質(zhì)量四部分決定。小組間提問(wèn)采用搶分制，教師根據(jù)提問(wèn)難度確定該問(wèn)題分值，提問(wèn)和回答雙方在限定時(shí)間內(nèi)爭(zhēng)奪該分值。小組內(nèi)的個(gè)人成績(jī)則根據(jù)小組成員在現(xiàn)場(chǎng)回答問(wèn)題的數(shù)量和質(zhì)量，在小組內(nèi)任務(wù)分配的難度、工作量、工作質(zhì)量，以團(tuán)隊(duì)成績(jī)?yōu)榛A(chǔ)上下浮動(dòng)5%～10%。

四、總結(jié)

電氣控制及PLC在PBL教學(xué)理念的指導(dǎo)下，采用合作學(xué)習(xí)的課堂組織方式，將PBL教學(xué)與合作學(xué)習(xí)兩種當(dāng)前熱門的有效教學(xué)方法有機(jī)地結(jié)合起來(lái)。課前學(xué)生可以根據(jù)教師發(fā)布的任務(wù)要求，自行分解任務(wù)、組織資料收集和整理，自主學(xué)習(xí)新知識(shí)，互動(dòng)交流分析設(shè)計(jì)理念，有效地調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性和創(chuàng)造力。課中學(xué)生發(fā)布學(xué)習(xí)成果，訓(xùn)練公開(kāi)場(chǎng)合表達(dá)能力和應(yīng)對(duì)能力。教師針對(duì)任務(wù)進(jìn)行總結(jié)概括，明確任務(wù)中的要點(diǎn)，補(bǔ)充講解和解答共性問(wèn)題，完成對(duì)課堂教學(xué)的引導(dǎo)和組織。

對(duì)于PBL教學(xué)模式和合作學(xué)習(xí)的課堂組織，課題組也處于探索研究階段，如何揚(yáng)長(zhǎng)避短，進(jìn)一步優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)設(shè)計(jì)，還需要在實(shí)踐中繼續(xù)摸索、總結(jié)。

[ 參 考 文 獻(xiàn) ]

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[責(zé)任編輯：鐘 嵐]