1、第 45 卷第 3 期2023 年 6 月电气电子教学学报Journal of Electrical and Electronic EducationVol 45No 3Jun 2023收稿日期:2022-12-14;修回日期:2023-01-28基金项目:成都信息工程大学校级线上线下混合式一流课程建设项目(JYJG2021045)第一作者:伍瑾斐(1983)，女，硕士，讲师，主要从事基于 PLC 的智能控制系统设计的教学和研究工作，E-mail:elfinsnow163 com“PLC 原理及应用”课程教学设计伍瑾斐秦东兴严寒冰蔚泽峰胡茶根(成都信息工程大学 自动化学院，成都 610225)
2、摘要:针对高等院校 PLC 相关课程教学的现状和特点，提出基于 BOPPPS 模型的“PLC 原理及应用”课程教学设计方案，并以 PLC 硬件系统为例，阐述 BOPPPS 模型六个阶段的具体实施过程。实践证明，把 BOPPPS 模型应用于 PLC 相关课程教学，有利于增强教学互动性，提升课程教学质量，激发学生的学习兴趣，培养学生的工程素养。关键词:PLC 原理及应用;BOPPPS 模型;参与式学习中图分类号:TP29文献标识码:A文章编号:1008-0686(2023)03-0015-03Instructional Design of PLC Principle and Application
3、 CourseWU JinfeiQIN DongxingYAN HanbingWEI ZefengHU Chagen(School of Automation，Chengdu University of Information and Technology，Chengdu 610225，China)Abstract:Aiming at the current situation and characteristics of PLC related course teaching in colleges and universities，this paperputs forward a teac
4、hing design scheme of PLC Principle and Application course based on BOPPPS model Taking PLC hardwaresystem as an example，this paper expounds the concrete implementation process of six stages of BOPPPS model The practice hasproved that the application of BOPPPS model in PLC related course teaching is
5、 beneficial to enhancing the teaching interaction，improving the quality of course teaching，stimulating students interest in learning，and cultivating students engineering literacyKeywords:PLC principle and application;BOPPPS model;participatory learning教学模式是一种媒介，教师通过它获得多种成功的教学方法。教学模式不仅在理论上具有极强的逻辑性，而且
6、在实践上具有很大的指导作用，它是专业化教学的基础1。教学模式是多种多样的，有的教学模式只能实现某个或某几个教学目标，不同的教学模式可能具有相同的教学目标，没有一种教学模式能实现所有的目标。不同的教学模式组合在一起，却能形成精彩的课堂。有效教学活动是多种教学模式的组合体，无需专门开发一种高级的、具有普遍指导意义的模式。本文针对高等院校 PLC 相关课程教学的现状和特点，将 BOPPPS教学模型引入课程教学设计。1BOPPPS 教学模型简介BOPPPS 教学模型是加拿大工作坊 ISW(In-structional Skills Workshop)创建的2，它以认知理论、构建主义、交际法为理论依据，
7、突出效果、效率、效益三大特征的有效教学设计，强调学生全方位参与教学过程、学习结果及时反馈，并将反馈结果作为后续课程活动调整和改善的依据，以此形成有效的教学反馈系统。BOPPPS 教学模型根据人的注意力大约只能维持 15 min 的自然规律，将课堂教学内容切割为15 min 左右的多个教学小单元3。BOPPPS 教学模型包含六大模块:B(Bridge-in，导言)、O(Objec-tive or Outcome，目标与预期结果)、P(Pre-assess-ment，前测)、P(Participatory Learning，参与式学习)、P(Post-assessment，后测)、S(Summar
8、y andClosure，总结)，如图 1 所示。其中:(1)导言需要告诉学生:这堂课学些什么，为什么要学它。可通过寓教于乐的方式，介绍一个与课程有关的故事，给出一个与时政要闻紧密结合的问题，或将课程内容和过去、未来的知识建立关联，主要是吸引学生的注意力，使其专注于接下来的课程。(2)目标与预期成果则是向学生介绍本节课的学习目标，便于其掌握学习的重点。BOPPPS 模式要求教学目标具有可操作性。既要明确指出学生将图 1BOPPPS 教学模型要掌握的知识点，又要使得对知识掌握的熟练程度明确、可测，且学习后能够方便学生进行自我评估 4。(3)前测可帮助教师了解学生的兴趣、知识储备，帮助调整课程教学
9、节奏，照顾到学生的差异，实施个性化教学。(4)参与式学习既包含师生互动，也包含生生互动，学生只有主动投入到学习内容和任务中，才能保证学习的良好效果。引导学生主动参与的方法有:提问回答、角色扮演、情景模拟、案例小组讨论等。(5)后测可帮助学生了解学到了什么，教学目标是否达成。可以通过设计测评项目检查学生对知识的理解、运用、分享。(6)总结可以是教师对教学重点、难点的小结，也是学生对学习内容的反思、分享。其形式可采取重点内容回顾、学习效果反馈、个人总结、应用规划、成果表扬等5。2基于BOPPPS模式的课程教学详细设计现以“PLC 原理及应用”课程中的“PLC 硬件系统”为例，基于 BOPPPS 模
10、式对课程内容进行重新设计，旨在调动学生学习的主动性、参与性。2 1情景导入情景导入时间为 5 min，旨在实现导言的“引子”作用。具体设计如表 1 所示。2 2目标与预期成果按照 BOPPPS 教学模式对目标进行简洁、精确的描述，一要明确指出学生将会学到的内容，以及如何展现学习效果;二要设计好评价标准，明确如何评估学习的成果。教学目标通过 PPT 形式进行展示和介绍，如表 2 所示，预计耗时 2 min。表 1情景导入活动设计活动设计作用播放 视 频:西 门 子1500 PLC 开 箱 视频，作为课程导入让学生通过观看视频，对 PLC 的硬件系统外型有一个直观的印象，激发学生对本次课程学习内容
11、的兴趣提问:模块型 PLC，哪些是必选模块，哪些是可选功能模块通过设问，引发学生思考，揭示即将学习的课程内容表 2教学目标设计序号目标内容1学生能对着常见的 PLC 品牌图片说出硬件系统组成的各部分名称和作用(基本目标)2学生能说出输入和输出接线的方法(基本目标)3学生能说出 PLC 存储器主要分区及其作用(基本目标)4学生能根据 PLC 连接的不同输入和输出设备，进行 PLC的硬件选型与配置(高级目标)5学生能了解到国内外不同 PLC 品牌的硬件功能区别，对比分析。(情感目标 思政目标)2 3前测为了解学生的兴趣，掌握本次课程的内容哪些学生有基础，哪些学生没有基础，并激发学生的学习热情。前测
12、部分设计成问答的方式进行，具体问题如表3 所示。采用“课前在线问卷调查”或“教师提问+学生举手回答”的形式，预计耗时3 min。2 4参与式互动教学此部分是课堂教学的核心部分，采用小组讨论、头脑风暴、举手回答等师生互动或生生互动的形式开展。教学活动设计如表 4 所示。该过程强调以学生为中心，在教师的引领下，由学生作为活动主体全程参与教学过程，通过探索、思考来发现和构建自身的知识体系。预计耗时 65 min。2 5后测此部分内容围绕“目标与预期成果”描述的本次内容的预期目标进行设置，设计内容如表5 所示。前三个基本目标是后两个目标的基础，在课堂上只要对这三个基本目标进行测试即可。后两个目标的测试
13、可以在课下测试或课后作业中实现。预计耗时 10 min。2 6总结此部分内容先总结本次课堂后测结果，就学生混淆的、没有掌握的知识点进行点评、释疑;再以思维导图的形式归纳课程教学重点内容;最后布置课后作业，要求学生查阅资料，总结归纳独立完成。任务 1:给出简易控制系统输入输出设备清单，学生分析功能需求后对控制器 PLC 进行硬件选型与配置。任务 2:查阅资料，对比国内外不同 PLC 品牌的硬件功能区别，指出其优缺点。61电气电子教学学报第 45 卷表 3前测问题设计序号目标内容1你了解国内外哪些 PLC 品牌2你了解 PLC 的硬件主要包含哪些部分3你了解的哪些元件接 PLC 输入，哪些元件接
14、PLC 输出表 4教学活动设计时间教学内容教师活动学生活动教学准备5 minPLC 主机结构活动 1:教师通过课程导入:西门子 1500PLC 开箱视频，为学生展示 PLC 主机结构;活动2:教师直接在 PPT 展示 PLC 主机结构图活动 1:观看视频;活动 2:观看 PPT学习视频教学 PPT10 minPLC 的 CPU 单元活动 3:使用实物模型及实物图片进行展示活动 4:讲解典型 PLC 的 CPU 单元的组成活动 3:近距离观摩活动4:对比图片和实物中 PLC CPU 单元的区别实物展示教学 PPT10 minPLC 的 标 准 I/O单元活动 5:使用实物模型及实物图片进行展示活
15、动 6:讲解典型 PLC 的标准 I/O 单元活动 5:近距离观摩活动 6:对比图片和实物中 PLC 的标准I/O单元的区别实物展示教学 PPT10 minPLC 的 标 准 I/O单元的接线举例活动7:通过短视频或图片方式，举例展示输入接线和输出接线活动 7:了解输入、输出接线的注意事项，小组根据 PLC 连接的不同输入和输出设备，讨论 PLC 的硬件选型与配置学习视频教学 PPT15 minPLC 的存储器及分区活动 8:问题:让学生谈谈对存储器的了解，以及各品牌存储器的性能差异活动 8:了解到国内外不同 PLC 品牌的硬件功能区别，采用头脑风暴方式来分析其异同点和性能差异教学 PPT15
16、 minPLC 的存储器各分区的地址和功能活动9:介绍存储器的大致分区，以及各区对应的地址、功能活动 9:归纳出哪些分区是具备掉电保护功能，哪些分区采用字或位寻址教学 PPT表 5测试预期目标是否达成需测试的学习目标测试形式测试要求学生能对着常见的 PLC 品牌图片说出硬件系统组成的各部分名称和作用(基本目标)选择题全体学生，在 QQ 群作业内当场完成学生能说出输入和输出接线的方法(基本目标)简答题全体学生，教师当场随机抽查学生能说出 PLC 存储器主要分区及其作用(基本目标)简答题全体学生，教师当场随机抽查3基于 BOPPPS 模式的课程教学效果将已使用 BOPPPS 模式开展课程教学内容设计的授课班级，与之前未使用该教学模式的授课班级，就学生在课程教学环节中的综合表现:学生的积极性与参与度，随堂测试、课后作业的成绩，课后不记名在线问卷的调查结果等数据进行对比分析。结果显示前者整体表现更佳，学生的课堂参与度、独立学习能力、团队合作能力均有了显著提升;随堂测试、课后作业、考试等环节中相关试题的得分率也有了明显提高。4结语以“PLC 原理及应用”课程中的“PLC 硬件系统”为例，基于 B