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(shí)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(duì)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(gè)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(jì)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(duì)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(gè)階段，即計(jì)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(dòng)”中的氣壓傳動(dòng)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(dòng)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(dòng)》第3版。液壓與氣壓傳動(dòng)廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域，近些年來，氣壓傳動(dòng)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(dòng)方向控制回路是對(duì)已學(xué)氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)工作原理知識(shí)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(cè)試數(shù)據(jù)分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)：學(xué)生已掌握氣壓傳動(dòng)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(huì)根據(jù)生產(chǎn)實(shí)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(duì)實(shí)驗(yàn)操作尤為感興趣，但在探究實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)上存在一定困難，需要教師指點(diǎn)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(shí)目標(biāo)：理解氣壓傳動(dòng)方向控制基本回路的控制原理。

(2)能力目標(biāo)：能設(shè)計(jì)出氣壓傳動(dòng)方向控制回路；能運(yùn)用FluidSIM仿真軟件對(duì)氣壓傳動(dòng)方向控制回路進(jìn)行搭建及仿真分析；能實(shí)現(xiàn)氣壓傳動(dòng)方向控制回路的實(shí)驗(yàn)操作。

(3)素質(zhì)目標(biāo)：提高對(duì)比分析、歸納總結(jié)、團(tuán)隊(duì)協(xié)作、動(dòng)手操作、解決問題等能力；

加深對(duì)“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(diǎn)：氣壓傳動(dòng)方向控制回路的控制原理。

(5)教學(xué)難點(diǎn)：氣壓傳動(dòng)方向控制回路方案的設(shè)計(jì)及對(duì)比。

2.2 教學(xué)設(shè)計(jì)

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

利用虛實(shí)結(jié)合、理實(shí)一體為支撐的任務(wù)驅(qū)動(dòng)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(shí)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(jì)方案、模擬仿真、實(shí)驗(yàn)操作三個(gè)環(huán)節(jié)，完成情景設(shè)計(jì)中的任務(wù)。

學(xué)生在實(shí)踐活動(dòng)中獲取知識(shí)、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(dòng)，發(fā)現(xiàn)問題、建構(gòu)知識(shí)；又從氣壓傳動(dòng)走向社會(huì)，拓展應(yīng)用，結(jié)合PLC編程知識(shí)，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(dòng)方向回路的基本知識(shí)，課堂學(xué)時(shí)4課時(shí)。

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(dòng)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(cè)試，成績計(jì)入平臺(tái)。教師針對(duì)學(xué)生討論區(qū)的問題進(jìn)行解答，依據(jù)測(cè)試成績對(duì)個(gè)別同學(xué)進(jìn)行針對(duì)性輔導(dǎo)。

2.3.2 課堂實(shí)施：

根據(jù)課前測(cè)試數(shù)據(jù)，教師對(duì)學(xué)生進(jìn)行分組，分組時(shí)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(duì)。整個(gè)課堂實(shí)施環(huán)節(jié)采用PDCA循環(huán)管理模式，在這里主要分為四個(gè)階段，八個(gè)步驟。

圖1 學(xué)生座位安排

P：計(jì)劃

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

兩人小組進(jìn)行合作，完成設(shè)計(jì)方向控制回路。小組將設(shè)計(jì)方案拍照上傳到雨課堂平臺(tái)。從各小組上傳作業(yè)可以看出，不同小組設(shè)計(jì)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(diǎn)評(píng)，留給學(xué)生下一環(huán)節(jié)進(jìn)行方案驗(yàn)證。教師在平臺(tái)上給各小組作業(yè)進(jìn)行評(píng)分。

D：執(zhí)行

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

C：檢查

個(gè)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(cuò)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(yàn)證設(shè)計(jì)方案是否可行，二來學(xué)生能在動(dòng)畫中清晰地看到方向控制回路各執(zhí)行元件的動(dòng)作。學(xué)生在不斷地探索、糾錯(cuò)、實(shí)踐中建構(gòu)知識(shí)，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(diǎn)。

A：處理

(1)總結(jié)經(jīng)驗(yàn)。教師針對(duì)典型錯(cuò)誤案例進(jìn)行展示，引導(dǎo)學(xué)生共同點(diǎn)評(píng)，總結(jié)易錯(cuò)點(diǎn)，引起學(xué)生重視。個(gè)別同學(xué)犯的錯(cuò)誤也是平時(shí)同學(xué)們經(jīng)常易犯的錯(cuò)誤。學(xué)生將兩人小組模擬仿真視頻上傳至雨課堂平臺(tái)，教師打分。

這時(shí)，學(xué)生不禁產(chǎn)生疑問，大家的設(shè)計(jì)方案雖有所不同，但都可以通過模擬實(shí)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(gè)問題進(jìn)入下一個(gè)環(huán)節(jié)。

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

任務(wù)完成后，教師采用隨機(jī)點(diǎn)名功能，由被點(diǎn)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(duì)其進(jìn)行點(diǎn)評(píng)和補(bǔ)充。此時(shí)隨機(jī)點(diǎn)名令全體學(xué)生高度緊張，彈幕互動(dòng)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(diǎn)。師生共同對(duì)其特點(diǎn)進(jìn)行歸納總結(jié)。 在現(xiàn)實(shí)中，理論上得出的這些回路特點(diǎn)是怎么樣呈現(xiàn)的呢？帶著這個(gè)問題進(jìn)入實(shí)驗(yàn)操作環(huán)節(jié)。

(3)實(shí)驗(yàn)操作。以兩人小組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，協(xié)作完成。要求學(xué)生將最終實(shí)驗(yàn)結(jié)果以視頻方式上傳至平臺(tái)。教師在巡視過程中，發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)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(jì)方案實(shí)驗(yàn)視頻進(jìn)行播放，師生共同觀摩視頻，對(duì)比不同設(shè)計(jì)方案的實(shí)驗(yàn)動(dòng)作，驗(yàn)證上一環(huán)節(jié)任務(wù)得出來的理論結(jié)果。在實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比中，學(xué)生能結(jié)合理論知識(shí)對(duì)方向控制回路進(jìn)行清晰的分析。

通過雨課堂平臺(tái)，完成課中測(cè)試，測(cè)試中對(duì)本節(jié)的難點(diǎn)知識(shí)進(jìn)行重點(diǎn)考察，大數(shù)據(jù)及時(shí)反饋測(cè)試結(jié)果。對(duì)比課前測(cè)試、課中測(cè)試，發(fā)現(xiàn)學(xué)生對(duì)本節(jié)課的知識(shí)完成了由不會(huì)到會(huì)的轉(zhuǎn)變。

(4)遇到新問題，進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)。通過方案設(shè)計(jì)、模擬仿真、對(duì)比歸納、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證四個(gè)環(huán)節(jié)，層層深入，學(xué)生在實(shí)踐探究中，本節(jié)課的難點(diǎn)迎刃而解。

2.4 課后拓展、多樣化評(píng)價(jià)

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(jì)回路只能手動(dòng)控制，如何完成自動(dòng)化控制呢？這就需要結(jié)合我們已學(xué)的PLC知識(shí)進(jìn)行解決。引導(dǎo)學(xué)生利用PLC編程知識(shí)，完成全自動(dòng)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(dòng)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(cè)試對(duì)比，線上、線下評(píng)價(jià)相結(jié)合，利用大數(shù)據(jù)及時(shí)分析、反饋學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)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(píng)價(jià)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(píng)價(jià)，小組互評(píng)、學(xué)生自評(píng)、教師評(píng)價(jià)相結(jié)合，多方位地完成學(xué)生評(píng)價(jià)，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(shí)反饋學(xué)生課堂知識(shí)點(diǎn)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(duì)學(xué)生課前測(cè)試、課中測(cè)試、課后測(cè)試進(jìn)行比對(duì)，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(shí)回復(fù)學(xué)生提出問題，課堂上利用彈幕和隨機(jī)點(diǎn)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(yàn)回路設(shè)計(jì)方案是否合理，形象地看到回路運(yùn)動(dòng)過程中液壓或氣壓傳動(dòng)的工作原理，這些都是實(shí)驗(yàn)操作所不能達(dá)到的。

緊跟時(shí)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(shí)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(jì)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(cuò)誤的能力，小組合作培養(yǎng)了學(xué)生團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，課后拓展激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新能力。在課堂實(shí)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(gè)階段、八個(gè)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(dòng)”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(diǎn)都是以提高學(xué)生綜合職業(yè)素養(yǎng)，培養(yǎng)新時(shí)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(shì)，但同時(shí)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(duì)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(shí)代特點(diǎn)，引入雨課堂等信息化教學(xué)手段，利用大數(shù)據(jù)及時(shí)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(shí)際應(yīng)用中需結(jié)合教學(xué)內(nèi)容特點(diǎn)選擇適合的教學(xué)模式。