金字塔原理在高职教学中的应用

总结;也可以是横向的，即多个思想共同组成同一个逻辑推理过程，且被并列排在一起，这就是金字塔原理的主要组织形式。

下面以机电一体化专业核心课程《可编程控制器技术及应用》（以下简称PLC）为例，描述在课堂教学中如何应用金字塔原理。

二、“金字塔”理论在教学中的应用

针对课程内容和课程标准挖掘PLC课程主旨，即金字塔的塔顶;通过为什么使用PLC（Why）—何时使用PLC（When）—何地使用PLC（Where）—如何使用PLC（How）—使用PLC有什么后果（What Happened）—使用PLC后有什么客户价值，即5W1H1E对主旨设问，并用重复设问/答疑迭代实现金字塔纵向结构;采用PLC使用的背景（Scene）—非PLC控制方式的冲突（Conflict）—问题（Question）—回答（Answer），即SCQA对PLC产生的背景和原因进行答疑，最终强化学生对整个PLC理论知识的掌握。

（一）识别“金字塔”塔顶

根据课程目标和课程内容概括出中心思想。《可编程控制器技术及其应用》课程就是希望学生能够了解PLC的基本组成及原理，以及如何应用PLC解决实际问题，因此PLC就是学习的主旨，即金字塔的塔顶。

（二）顶层“5W1H1E”设问

当对学生提出可编程控制器及其应用这个概念时，学生肯定会有很多的疑问，诸如：什么是可编程控制器（What），为什么有可编程控制器（Why），在哪里使用可编程控制器（Where），什么时候需要用到可编程控制器（When），如何使用可编程控制器（How），使用可编程控制器后会有什么效果（What happened），使用可编程控制器可以给用户带来什么价值（Experience）。

上述“5W1H1E”的答案就是支撑PLC论点的顶层论据，下面将PLC知识按照PLC项目设计的时间先后顺序组成下一层次思想，也就是金字塔的横向结构。

1.SCQA讲故事的方式回答（Why）

引入课程主题讲授时以讲故事的方式进行介绍，以激发学生兴趣，吸引注意力，具体如下：

从学生已知的内容（背景Scene）开始，提出在这个背景下出现了什么冲突（冲突Conflict），进而引发了何种疑问（问题Question），针对这个疑问如何进行解决（回答Answer），引出课程的主旨观点。

背景S：前续课程电气控制系统中的已知知识，即工业生产中，继电接触控制系统占据了主导地位，结构简单、价格便宜。

冲突C：存在的问题，即大型的继电接触控制系统需要更多导线、继电器、控制柜等来实现，占据大量的空间，可维护性、可扩展性差。

问题Q：如何解决，即在传统继电接触控制硬件设计思想基础上，1968年美国通用汽车制造公司（GM）公对工业控制系统提出使用计算机技术，能让以前的电气技术人员很容易掌握的编程语言，该设备与被控制设备连接方便，不需要使用特别的供电方式。

回答A：解决方案，即美国数字设备公司（DEC公司）研发除了第一台应用于汽车生产线上的可编程控制器（PLC）设备。它以微处理器为核心，将自动控制技术、计算机技术和通信技术融为一体而发展起来的崭新的工业自动控制装置，是一种数字运算操作的电子系统。专为在恶劣工业环境下应用而设计，它采用可编程序的存储器，用来在内部存储执行逻辑运算、顺序控制，定时、计数和算术等操作的指令，并采用数字式、模拟式的输入和输出，控制各种的机械或生产过程。

2.采用横向归纳推理其余“5W1H1E思想主旨”

将有共同点的知识点按照“5W1H1E”观点继续进行归类分组，厘清学生的思路，具体如下：

什么是PLC（What）：PLC实际上是一种工业控制计算机，其组成与计算机的组成十分相似，只不过它比一般的计算机具有更强的与工业过程相连接的接口，以及更直接的适应控制要求的编程语言。硬件结构同样由CPU、存储器、输入/输出接口、电源等组成。通过和计算机类比进行硬件介绍，更能引起学生的共鸣和学习的欲望。

何时何地使用PLC（Where）：PLC从继电接触控制系统发展起来，最开始主要应用于开关量的逻辑控制。随着PLC技术的进步，它的应用领域不断扩大，当前PLC不仅用于开关量控制，还用于模拟量、数字量的控制，采集与存储数据，对控制系统进行监控，支持网络传输。

如何使用PLC（How）、使用后能实现什么并给用户带来哪些收益（What happened /Experience）：企业项目化的设计实施流程，具体过程包含用户需求分析、项目开发流程以及用户需求达成，客户满意度调查等，帮助学生掌握PLC项目开发的流程。

（三）重复设问/答疑

通过对PLC进行“5W1H1E”设问，学生对PLC的学习目标就会有一个清晰全面的认识，思维从一片混乱中找到头绪，对知识体系有了整体把控感后接着对下层主旨进行重复的发问。

重复的“回答-设问-回答”是指：将表达的主旨观点呈现在金字塔最顶端，下一层次是支持总论点的各个关键句，再下一层是支持关键句的论据，依次类推，直到最简单、最原子的知识点。通过完成的金字塔，可以梳理出PLC课程所涉及的所有知识点及其知识之间的联系，帮助学生更形象的理解课程的逻辑性和条理性。

PLC课程的金字塔框架搭建完毕，学生对PLC的基本原理及其概念有了全面的了解和認识，为了使理论知识得到进一步升华，在教学中应用项目化教学方法指导学生应用理论知识进行PLC项目开发。

三、结束语

“金字塔”原理作为清晰展现理论思想组织的一种方法，在理论教学和学习中的应用可以帮助学生高效建立对理论知识的总体认知、构建知识之间的联系，提升学生学习的积极性，为后续的实验课程乃至工作打下坚实的理论基础。经过《可编程控制器及其应用》教学实践验证，方法行之有效，可以在其他课程中予以推广。

参考文献：

[1]缪学勒.工业4.0推动机电一体化走向智能技术系统[J].自动化仪表，2016，37（1）：1.

[2][美]芭芭拉·明托.金字塔原理[M].汪洱，高愉，译.南海出版公司，2013-11：10-11.

[3]田淑珍.S7-200PLC原理及应用[M].北京：机械工业出版社，2010.

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