陳光勝+麥云飛+白國振

摘要：針對《PLC原理與應(yīng)用》課程教學(xué)中存在的問題，如傳統(tǒng)理論課堂教學(xué)形式單一，學(xué)生的主動性和積極性發(fā)揮不夠，被動接受知識現(xiàn)象普遍存在，實(shí)驗(yàn)教學(xué)以驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)為主，在培養(yǎng)學(xué)生探索精神和創(chuàng)新能力上存在不足，理論與實(shí)驗(yàn)分離，缺少緊密聯(lián)系等，本文提出“案例”和“項(xiàng)目”雙驅(qū)動的《PLC原理與應(yīng)用》課程教學(xué)改革方案，即以經(jīng)典“案例”為主線，貫穿理論教學(xué)始終，凝聚零散教學(xué)內(nèi)容，提高教學(xué)效果;“項(xiàng)目”驅(qū)動實(shí)驗(yàn)教學(xué)，促進(jìn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，培養(yǎng)工程能力和創(chuàng)新能力。以“案例”為主線的理論教學(xué)方法和以“項(xiàng)目”為驅(qū)動的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法是對《PLC原理與應(yīng)用》課程教學(xué)改革的大膽嘗試和創(chuàng)新，不僅能夠培養(yǎng)和鍛煉學(xué)生項(xiàng)目組織、工程思維和工程實(shí)踐的能力，還會進(jìn)一步激發(fā)創(chuàng)新思維和創(chuàng)造能力，已在教學(xué)實(shí)踐中取得良好教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：“案例”驅(qū)動;“項(xiàng)目”驅(qū)動;課程改革

中圖分類號：G642.0 ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? 文章編號：1674-9324（2016）07-0095-02

機(jī)電一體化是本科“機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化”專業(yè)的重要培養(yǎng)方向。既然PLC技術(shù)是現(xiàn)代工業(yè)自動化的三大支柱之一，《PLC原理與應(yīng)用》無疑是“機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化”專業(yè)的主要專業(yè)課程之一，是一門知識覆蓋面廣、涉及內(nèi)容多、更新發(fā)展快，既強(qiáng)調(diào)理論而又偏重實(shí)踐應(yīng)用的課程[1]。由于與實(shí)際生產(chǎn)和工程應(yīng)用結(jié)合緊密，學(xué)生走向工作崗位可直接應(yīng)用，以及具有理論與實(shí)踐并重和緊貼工程應(yīng)用的特點(diǎn)，本課程受到學(xué)生的普遍歡迎，是培養(yǎng)他們具有較強(qiáng)工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新思想的重要專業(yè)課程[2]，在教學(xué)培養(yǎng)計(jì)劃中，具有不可替代的作用。

一、《PLC原理與應(yīng)用》課程教學(xué)改革的必要性

經(jīng)過多年的課程教學(xué)，研究[3-5]發(fā)現(xiàn)，《PLC原理與應(yīng)用》課程教學(xué)存在不少問題，主要表現(xiàn)在以下方面。

1.傳統(tǒng)理論課堂教學(xué)形式單一，學(xué)生的主動性和積極性發(fā)揮不夠，被動接受知識的現(xiàn)象普遍存在。盡管學(xué)生在選課之初表現(xiàn)出強(qiáng)烈的興趣，但作為PLC編程的基礎(chǔ)，必須要掌握一定的計(jì)算機(jī)硬件結(jié)構(gòu)知識和基本的編程指令知識，但“照本宣科”的指令講解，往往使學(xué)生感到課堂枯燥乏味，知識零散，缺乏整體性，造成被動接受知識的局面，使得學(xué)生主動性和積極性發(fā)揮不夠，影響教學(xué)效果。

2.實(shí)驗(yàn)教學(xué)以驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)為主，在培養(yǎng)探索精神和創(chuàng)新能力上存在不足。從目前課程的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思想看，仍以驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)為主，要求學(xué)生根據(jù)教師編撰的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，按照既定實(shí)驗(yàn)操作步驟，使用實(shí)驗(yàn)設(shè)備完成實(shí)驗(yàn)操作，驗(yàn)證相關(guān)理論知識或程序動作。盡管課程實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書內(nèi)容詳盡，步驟清楚，但學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中按部就班，被動接受，完成實(shí)驗(yàn)后印象不深，缺乏思考。學(xué)生對既有知識停留在驗(yàn)證和記憶層面，缺乏運(yùn)用知識分析問題和解決問題的能力，很難培養(yǎng)學(xué)生的設(shè)計(jì)能力和創(chuàng)新精神。

3.理論與實(shí)驗(yàn)分離，缺少緊密聯(lián)系。從上海理工大學(xué)的課程實(shí)際安排看，理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)一般分屬不同的任課教師，理論教師與實(shí)驗(yàn)教師各管一塊，缺乏密切的教學(xué)交流，造成PLC原理與應(yīng)用的實(shí)驗(yàn)教學(xué)和理論教學(xué)聯(lián)系不夠緊密，甚至出現(xiàn)理論課與實(shí)驗(yàn)課知識的脫節(jié)，無疑使課程魅力大大降低。通過調(diào)查情況分析，這種情況并不獨(dú)屬上海理工大學(xué)，具有一定的普遍性。

從以上情況可以看出，針對《PLC原理與應(yīng)用》的課程特點(diǎn)進(jìn)行教學(xué)改革非常必要。

二、案例教學(xué)和項(xiàng)目教學(xué)

案例教學(xué)法在歐美發(fā)達(dá)國家已成為經(jīng)濟(jì)學(xué)和管理學(xué)類課程教學(xué)的重要形式，取得較好效果。作為參與式教學(xué)模式的一種特殊形式，該教學(xué)模式引入我國之后，在經(jīng)濟(jì)學(xué)和管理學(xué)領(lǐng)域的教學(xué)中得到廣泛采用。案例教學(xué)是一種在教師的指導(dǎo)下，把學(xué)生帶入特定事件現(xiàn)場，進(jìn)入角色，再現(xiàn)案例情境，通過案例分析以提高實(shí)際運(yùn)作能力的教學(xué)方法。案例教學(xué)法的應(yīng)用，能夠培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力，在既掌握理論又鍛煉能力的同時，培養(yǎng)適應(yīng)未來復(fù)雜多變環(huán)境的能力及分析問題和解決問題的能力，對激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情、培養(yǎng)表達(dá)能力和思維能力及查閱資料能力，起到很好的推動作用。另外，在案例教學(xué)模式下，教師必須深入現(xiàn)場實(shí)際，不斷學(xué)習(xí)，提高自身素質(zhì)[7]。

項(xiàng)目教學(xué)，又稱基于項(xiàng)目的學(xué)習(xí)，包括內(nèi)容、情境、過程、評價四個要素。項(xiàng)目教學(xué)強(qiáng)調(diào)以工程實(shí)際為背景，打破學(xué)科知識的邏輯約束，按照工程需要的技術(shù)邏輯，建構(gòu)教學(xué)內(nèi)容。同時，項(xiàng)目教學(xué)需要真實(shí)工作情境，學(xué)習(xí)者可以通過項(xiàng)目實(shí)踐，受到從業(yè)能力訓(xùn)練。另外，項(xiàng)目教學(xué)過程不是學(xué)習(xí)者被動接受知識的過程，而是整合已有知識，主動研究探索，構(gòu)建新的知識的過程。項(xiàng)目成果不預(yù)定，不唯一，評價具有明顯的批判性[8]。項(xiàng)目教學(xué)對工程類課程的教學(xué)，具有良好的效果。

三、“案例”和“項(xiàng)目”雙驅(qū)動的《PLC原理與應(yīng)用》課程教學(xué)改革

針對理論課堂教學(xué)形式單一、學(xué)生主動性和積極性不足、實(shí)驗(yàn)教學(xué)程式化、學(xué)生創(chuàng)造性欠缺等問題，本文將案例教學(xué)法從經(jīng)濟(jì)學(xué)和管理學(xué)教學(xué)課堂引入工科實(shí)踐和實(shí)驗(yàn)教學(xué)，提出以“案例”為主線的《PLC原理與應(yīng)用》理論教學(xué)方法和以“項(xiàng)目”為驅(qū)動的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，于教學(xué)中實(shí)踐，以期提高學(xué)生理論學(xué)習(xí)的積極主動性，培養(yǎng)和鍛煉工程能力，進(jìn)一步激發(fā)創(chuàng)新思維和創(chuàng)造能力。

1.經(jīng)典“案例”為主線，貫穿理論教學(xué)始終，凝聚零散教學(xué)內(nèi)容，提高教學(xué)效果。針對傳統(tǒng)理論課堂教學(xué)形式單一，學(xué)生主動性和積極性發(fā)揮不夠，課堂上被動接受知識現(xiàn)象，通過課程改革，將案例教學(xué)法運(yùn)用到課程理論教學(xué)。優(yōu)選經(jīng)典教學(xué)案例，將案例講解貫穿整個理論教學(xué)，使PLC課程基礎(chǔ)知識由抽象變具體，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)動力。通過課堂改革嘗試，優(yōu)選出4個經(jīng)典PLC控制案例，包括運(yùn)料小車控制、紅綠燈信號控制、報(bào)警信號燈控制、搬運(yùn)機(jī)械手PLC控制。通過具體案例，教學(xué)變成抽象的教學(xué)內(nèi)容知識與具體實(shí)際案例的有機(jī)結(jié)合。每個案例結(jié)合教材理論知識，將理論知識應(yīng)用到解決案例中的實(shí)際問題中，使學(xué)生能夠清楚了解每條指令的應(yīng)用背景，明確學(xué)習(xí)的目標(biāo)和意義。比如，在講授PLC基本指令時，按照教學(xué)大綱，需要講解的基本指令有30條之多，按照傳統(tǒng)方法，每條指令從指定義、指令構(gòu)成、功能、使用方法、編程示例等環(huán)節(jié)，會讓學(xué)生感覺知識冗長，晦澀難懂，教學(xué)效果不佳。當(dāng)在課堂中加入案例——機(jī)械手的PLC控制，根據(jù)案例的功能需求和實(shí)現(xiàn)方法等，將PLC基本指令劃分成若干小類，將抽象枯燥指令的講解轉(zhuǎn)變?yōu)閷唧w案例工程的實(shí)現(xiàn)分析，讓學(xué)生“即學(xué)即用”知識，提高學(xué)習(xí)興趣，舉一反三，使教學(xué)效果明顯提高。

2.“項(xiàng)目”驅(qū)動實(shí)驗(yàn)教學(xué)，促進(jìn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，培養(yǎng)工程能力和創(chuàng)新能力。針對理論與實(shí)驗(yàn)相分離，缺少緊密聯(lián)系問題，實(shí)驗(yàn)教學(xué)以驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)為主，在培養(yǎng)學(xué)生探索精神和創(chuàng)新能力方面存在不足問題，在前期改革嘗試的基礎(chǔ)上，本文提出以“項(xiàng)目”為驅(qū)動的實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革思路，并在教學(xué)中進(jìn)一步探索和優(yōu)化“項(xiàng)目”驅(qū)動教學(xué)組織方法，淡化理論和實(shí)驗(yàn)教學(xué)的界限，使課程課堂成為培養(yǎng)學(xué)生工程能力和創(chuàng)造能力的重要陣地。

課程開設(shè)初期，以學(xué)生自愿或教師搭配指定方法，形成若干人數(shù)有限的項(xiàng)目創(chuàng)新小組，在教師的指導(dǎo)下設(shè)立創(chuàng)新項(xiàng)目，根據(jù)完成程度對學(xué)生的課程成績做出評定，計(jì)劃參加教學(xué)改革實(shí)驗(yàn)人數(shù)比例占班級人數(shù)的以上。利用項(xiàng)目化的學(xué)習(xí)，可以培養(yǎng)和鍛煉學(xué)生的項(xiàng)目組織、工程思維和工程實(shí)踐的能力，進(jìn)一步激發(fā)創(chuàng)新思維和創(chuàng)造能力。成績評定時，給予教師更大的自主權(quán)，對小部分自學(xué)能力強(qiáng)、主動性高的學(xué)生可采取模擬“項(xiàng)目”實(shí)驗(yàn)課程的DIY教學(xué)嘗試，不拘泥于傳統(tǒng)課程實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，以項(xiàng)目小組形式完成具體實(shí)際（或模擬）的工程項(xiàng)目，利用PLC知識，自主制作各種小發(fā)明和小創(chuàng)造。教師根據(jù)項(xiàng)目完成程度，結(jié)合考試成績對這部分學(xué)生的最終成績進(jìn)行評定。根據(jù)教學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，這部分學(xué)生通常能交出一份很好的設(shè)計(jì)方案和演示實(shí)例，無論從基礎(chǔ)知識的掌握還是綜合能力的展現(xiàn)效果，均比不參加項(xiàng)目DIY的學(xué)生有明顯優(yōu)勢。通過這種靈活的實(shí)踐實(shí)驗(yàn)改革和成績評價嘗試，不僅可調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，還能促進(jìn)部分學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性和動手能力，強(qiáng)化優(yōu)秀學(xué)生學(xué)習(xí)的創(chuàng)造性。

通過前期的探索和嘗試發(fā)現(xiàn)，理論教學(xué)中的“案例”教學(xué)和實(shí)驗(yàn)課程的“項(xiàng)目”驅(qū)動教學(xué)非常適合于《PLC原理與應(yīng)用》課程教學(xué)，如果能進(jìn)一步改革和完善，該方法將為推動精品本科課程建設(shè)做出貢獻(xiàn)。本文提出的以“案例”為主線的理論教學(xué)方法和以“項(xiàng)目”為驅(qū)動的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，對《PLC原理與應(yīng)用》本科課程教學(xué)改革來說是一個大膽的嘗試和創(chuàng)新，不僅能夠培養(yǎng)和鍛煉學(xué)生的項(xiàng)目組織、工程思維和工程實(shí)踐能力，還會進(jìn)一步激發(fā)他們的創(chuàng)新思維和創(chuàng)造能力，在教學(xué)實(shí)踐中取得良好的教學(xué)效果。

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