天津工业职业学院质评办再推创新教学案例——四维融合教学法破解PLC编程教学难点

继工业与信息化系优质课堂案例推出后,天津工业职业学院质量监测和评估办公室持续深化 “优质课堂案例系列报道” 活动,第二期案例聚焦智能技术系王金祥老师主讲的《工业网络技术》“PLC 工业以太网功能编程与调试” 课堂。该课堂以“任务复用、差异对比、虚实结合、边讲边练”的四维融合教学法,巧妙破解 PLC 编程中指令参数配置的教学难点,为专业技术课程的理实一体化教学提供了新范式,彰显了学院在教风学风建设中 “以案例促提升、以示范带整体” 的工作思路。

精准定位教学痛点 创新四维融合设计

《工业网络技术》作为智能控制技术专业的核心拓展课,其“PLC 工业以太网功能编程”模块涉及 Modbus-TCP 协议应用、指令参数配置等抽象知识点,学生普遍存在 “理解难、上手慢、易混淆” 的问题。针对这一痛点,王金祥老师立足工作过程导向理念,结合二年级学生的认知特点,构建了独具特色的四维融合教学设计体系。

“任务复用” 实现温故知新。课堂以课程前期完成的串口通信项目为蓝本,复用其中的程序框架和基础指令,同时创设 “网口替代串口” 的新场景,通过 “旧任务 + 新要求” 的组合,让学生在巩固已有知识的基础上,自然过渡到新知识点的学习,有效降低认知门槛。“差异对比” 聚焦核心难点,采用 “找不同” 的教学策略,引导学生对比新旧指令的参数差异,在辨析中强化对 Modbus-TCP 客户端指令核心参数的理解,突破教学重难点。

“虚实结合” 强化实践体验。依托自主搭建的协议验证平台和仿真软件,构建 “仿真验证 + 实物实操” 的双轨训练模式。学生先通过仿真软件模拟程序运行,规避实物操作风险;再通过实训设备进行真机调试,直观观察设备运行效果,实现从虚拟到现实的知识迁移,增强学习的代入感和成就感。“边讲边练” 提升课堂效率,采用 “讲授—演示—实操—反馈”的循环递进模式,教师每讲解一个知识点,立即安排学生动手练习,实时捕捉共性问题并集中纠偏,个性化问题进行个别指导,实现因材施教。

环环相扣教学流程 凸显学生主体地位

课堂教学流程设计层层递进,充分体现“教师主导、学生主体”的教学理念。课前,教师在教学平台推送前置项目程序、PPT 等学习材料,配套知识点练习题,引导学生提前复习巩固,为新课学习做好铺垫。课中教学分为五个关键环节:

5分钟情境导入直击主题。通过实物展示从站 PLC 的接口变化(串口改网口),提出 “如何用 Modbus 协议实现网口与串口相同的控制效果” 的问题,自然引出 “编写 Modbus-TCP 客户端程序” 的核心任务,激发学生探究兴趣。

10分钟 “温故” 阶段夯实基础。教师下发前置项目程序,通过小组讨论、抢答等形式,引导学生回顾串口通信指令的用法和参数配置要点,强化程序编写流程的记忆,为新知识学习筑牢根基。

45分钟 “知新” 阶段突破难点。将新指令参数按功能分为 “连接配置” 和 “操作对象” 两组,对于变化的参数,教师结合编程软件帮助文档详细讲解并演示操作;对于不变的参数,交由学生小组讨论分析后自主配置,每讲完一组立即安排实操练习,实现 “学中做、做中学”。

15分钟虚实调试强化技能。学生先以仿真软件为对象进行程序验证,观察运行状态;再修改参数适配实训设备,进行真机调试,通过 “仿真找错 + 实物验证” 的双重训练,提升程序编写和故障排查能力。调试过程中,鼓励学优生化身 “小导师” 帮扶后进同学,形成互助共学的良好氛围。

5分钟总结升华实现价值引领。采用表格对比方式梳理新旧指令差异,强化知识记忆;同时结合以太网 “高速传输、大数据量” 的特点,介绍我国网络建设重大成就,将职业技能培养与家国情怀教育有机结合,实现知识、技能与素质的协同提升。

课后,教师布置分层作业:一是仿照课堂 “差异对比” 方法,预习从站 PLC 服务器指令;二是完成网络平台知识点测验,延伸课堂学习效果。

教学成效显著 反思改进持续发力

四维融合教学法的应用取得了显著成效。课堂上学生参与热情高涨,小组讨论积极主动,抢答环节氛围热烈,实操练习专注投入,对 Modbus-TCP 客户端指令的调用正确率达 90% 以上,程序调试成功率较传统教学提升 40%。学生不仅熟练掌握了编程技能,更培养了严谨细致的工作态度、团队协作意识和分析解决问题的能力。

值得关注的是,王金祥老师在案例中主动反思教学不足:复习环节进度偏快,对基础薄弱学生的个性化指导不够;课堂未安排即时巩固习题;思政融入稍显生硬。针对这些问题,教师明确了持续改进方向,体现了精益求精的教学追求。

学院质评办相关负责人表示,后续将继续挖掘各系部在课程改革、实践教学、思政融入等方面的优质案例,通过系列报道的形式全面展示学院教学改革成果。期待以案例分享为纽带,促进教师之间的交流互鉴,激发全院教学创新活力,推动课堂教学质量再上新台阶,为学院人才培养高质量发展提供有力支撑。

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