机电传动控制与PLC课程混合式教学改革研究

随着“互联网+”的大力发展，一系列新型教育手段应运而生，特别是疫情期间，各大高校都进行了翻转课堂教学或混合式教学。机电传动控制与PLC课程是河南工学院机械工程学院机电类专业的一门核心专业课，在人才培养方案中起着承前启后的作用，其地位尤其重要。本文以机电传动控制与PLC课程线上和线下混合式教学改革为例，并将思政元素融入到课程的教学过程中，为课程的教学改革作出积极的探索。
1、现有教学模式的不足
目前，该课程现有教学模式存在着理论与实践相脱节的现象，其主要原因如下:
(1)课程内容量大而广，但课堂教学只有40课时，课堂教学非常紧凑，教师只能将有限的时间用于知识点的传授;
(2)课程各知识点间的联系不够紧密，在课堂教学过程中缺少相应的实物展示和过程演示，学生对某些知识点的认识和理解只停留在理论阶段;
(3)理论教学与实践教学存在时间间隔。
2、教学改革的思路
为解决机电传动控制与PLC课程知识点多、课时短、学不能致用的问题，采用线上和线下混合教学模式。
2.1教学准备阶段
将基础知识录制成10～20min的微课，并将微课、学习资料、PPT等素材资料放在“学习通”APP上，进行该课程教学资源库建设，供学生课前预习使用。设置一些简单的选择题或思考题，用来考察学生的预习效果，进行师生互动。
2.2教学组织阶段
根据线上预习效果，在课堂教学过程中，可以对重点内容进行针对性地讲解，同时对知识点进行梳理。对于某些实践性较强的环节，教师适当进行虚拟仿真教学，让学生参与进去，提升学习效率和学习质量，教师要及时了解学生的学习状况。
2.3教学反馈阶段
通过线上提交作业、学生互评作业等多种方式考察学生的学习效果。线下通过多种方式巩固学生的知识，提高学生的应用能力。
3、混合式教学改革与实践
3.1理清知识单元教学改革思路
以电器控制技术部分为例，根据教学大纲，结合学生的学习规律。知识单元的学习包括课前预习、课中授课和课后复习3部分组成，其教学流程图如图1所示。

图1教学流程图
3.2虚实结合教学
以PLC控制技术部分为例，该部分实践操作性较强，引入虚拟仿真一体化实训室，用以弥补理论教学与实践教学不同步的弊端。
利用TIA博途软件和100VＲ对S7－300PLC进行一系列的操作训练，将位逻辑指令、定时器指令、计数器指令等相关指令融入到仿真系统中。不仅让学生掌握这些指令的使用，还可以让学生看到实际操作后的效果，将理论知识和技能训练融合，让学生动手操作过程中获得更多的成就感和满足感。
以定时器指令的讲解为例。课前:教师通过线上教学平台发布任务，学生通过该课程教学资源库进行预习，包括观看微课、PPT等，完成课前测试，了解5种定时器指令的功能和使用;课中:教师进行深入讲解，以案例为导入，引导学生进行讨论，激发学生的学习兴趣，同时进行示范操作，学生边练习边操作;课后:教师通过教学平台发布作业，学生通过虚拟仿真平台反复练习，掌握定时器指令的使用。
3.3将思政元素融入知识单元
将思政元素无痕融入专业知识讲解过程中，帮助学生树立积极的人生观和价值观。以三相交流电机的讲解为例，进行如下教学设计:首先，通过新闻视频引入案例，在雨课堂上对高铁电机选型进行投票，让学生了解三相交流电机的结构特点;其次，通过对三相交流电机旋转磁场的讲解，融入中国传统文化———“三才”文化，坚定学生的文化自信;最后，通过历史对比，让学生体会高铁人的工匠精神和创新精神，各知识单元所对应的思政元素，如表1所示。

授课要点	思政映射与融入点	预期教学成效
概述	引入《中国制造2025》在智能工厂应用的实例	让学生了解我国的政策导向、专业发展趋势和最新科技动态;树立民族自豪感
系统传动力学	讲授电磁转矩中融入《矛盾论》;讲授机电系统稳定工作点介绍融入《道德经》	培养学生如何抓住主要矛盾解决问题的能力和透过现象发现本质的能力;增强学生的文化自信
直流电机	原理讲解融入“木桶原理”;电机控制讲解融入《工程控制论》	培养学生协调发展思想;激发学生的爱国情怀和民族自豪感
交流电机	电机应用融入高铁动车组实例;电机工作原理讲解融入中国智慧《周易》中“三才”之道	加深学生的爱国主义情怀、提高民族自豪感;提升学生文化自信
控制电机	通过常用控制电机的讲解，中外产品对比，让学生认识到与西方发达国家的差距	激起学生的学习兴趣，让学生树立科技创新意识
电气控制	电器控制电路设计规范讲解在融入中国标准树立行业规范与标准意识	培养学生一丝不苟的工作作风、责任担当精神和工匠精神

表1 各知识单元所对应的思政元素

授课要点	思政映射与融入点	预期教学成效
概述	引入《中国制造2025》在智能工厂应用的实例	让学生了解我国的政策导向、专业发展趋势和最新科技动态;树立民族自豪感
系统传动力学	讲授电磁转矩中融入《矛盾论》;讲授机电系统稳定工作点介绍融入《道德经》	培养学生如何抓住主要矛盾解决问题的能力和透过现象发现本质的能力;增强学生的文化自信
直流电机	原理讲解融入“木桶原理”;电机控制讲解融入《工程控制论》	培养学生协调发展思想;激发学生的爱国情怀和民族自豪感
交流电机	电机应用融入高铁动车组实例;电机工作原理讲解融入中国智慧《周易》中“三才”之道	加深学生的爱国主义情怀、提高民族自豪感;提升学生文化自信
控制电机	通过常用控制电机的讲解，中外产品对比，让学生认识到与西方发达国家的差距	激起学生的学习兴趣，让学生树立科技创新意识
电气控制	电器控制电路设计规范讲解在融入中国标准树立行业规范与标准意识	培养学生一丝不苟的工作作风、责任担当精神和工匠精神