曹陽　王剛

摘 要：本文針對應(yīng)用型本科院校對現(xiàn)場工程師的培養(yǎng)目標(biāo)，根據(jù)企業(yè)對電氣控制系統(tǒng)設(shè)計研發(fā)的實際要求，對 “電氣控制與PLC應(yīng)用”課程進行了多項改革，增加了實驗學(xué)時占總學(xué)時的比例，調(diào)整了教學(xué)手段，豐富了評價標(biāo)準(zhǔn)。初步形成了以案例化教學(xué)為授課方式，項目化教學(xué)為實驗手段的教學(xué)模式，充分鍛煉學(xué)生的實踐能力。結(jié)果表明，該課程改革取得了良好的實際效果。

關(guān)鍵詞：應(yīng)用型本科；項目化教學(xué)；工程實踐

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.06.269

0 引言

可編程控制器（PLC）是一種集計算機技術(shù)、控制技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)于一身的通用自動控制裝置，它具有結(jié)構(gòu)簡單、編程方便、性能優(yōu)越、靈活通用、使用方便、可靠性高等一系列優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防等領(lǐng)域，在國民經(jīng)濟中有著舉足輕重的作用。隨著國家加快發(fā)展裝備制造業(yè)，業(yè)內(nèi)預(yù)計PLC市場將處于持續(xù)增長狀態(tài)。與此同時，PLC人才緊缺，眾多企業(yè)迫切需要掌握PLC技術(shù)的人才。數(shù)據(jù)顯示，全國僅有17萬PLC從業(yè)人員，這顯然與企業(yè)需求相差甚遠。因此，對于一所培養(yǎng)應(yīng)用技術(shù)型人才的本科院校來說，加強電氣類相關(guān)專業(yè)PLC 課程的教學(xué)勢在必行。

應(yīng)用技術(shù)型本科院校以培養(yǎng)具有突出實踐能力的高素質(zhì)現(xiàn)場工程師為主要目標(biāo)，應(yīng)以本科教學(xué)和學(xué)生基本素質(zhì)與工程技術(shù)應(yīng)用能力培養(yǎng)為主導(dǎo)。所以，對學(xué)生的培養(yǎng)要和研究型本院校的深理論的教學(xué)模式區(qū)別開來，更加側(cè)重于實踐能力的培養(yǎng)。[1]電氣控制與PLC應(yīng)用是一門自動化專業(yè)的核心課程，并且具有很高的綜合性和實踐性，因此，我院選擇這門課作為應(yīng)用型人才培養(yǎng)的改革試點課程。

1 教學(xué)現(xiàn)狀分析

1.1 課時安排的缺陷

當(dāng)前我院電氣控制與PLC應(yīng)用這門課程總共學(xué)時為56學(xué)時。理論為學(xué)時為40，實驗學(xué)時為16.對于這樣一門實踐性非常強的課程來說，理論學(xué)時太多，實驗學(xué)時較少，學(xué)生沒有充足的動手操作的時間。這樣的課時安排和現(xiàn)場工程師的人才培養(yǎng)目標(biāo)不一致。

1.2 教學(xué)方式的缺陷

當(dāng)前課程以傳統(tǒng)教學(xué)方式為主，教師在課堂上講，學(xué)生記筆記，這對于大部分同學(xué)來說是一種被動的學(xué)習(xí)方式，從課后學(xué)生掌握的情況來看，大部分同學(xué)只能掌握30%的內(nèi)容，如果課后不復(fù)習(xí)，效果更不理想。究其原因，主要有以下兩點，首先，在這樣的教學(xué)模式中，教師的講授占據(jù)了課堂絕大部分時間，學(xué)生無法參與到教學(xué)活動中來。其次，教師為了學(xué)生有效地吸收教學(xué)內(nèi)容，會站在學(xué)生的立場上，對課程內(nèi)容進行了詳細的準(zhǔn)備和梳理，這就使學(xué)生不需思考和反思就可以獲得正確的答案，這在一定程度上形成了學(xué)生對教師的依賴，不利于學(xué)生形成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣。

1.3 實驗內(nèi)容的缺陷

當(dāng)前實驗內(nèi)容一般都是驗證性的，如液體混合裝置、交通燈控制和機械手運動控制的設(shè)計實驗等這種實驗都是對書本上理論知識的一種驗證，這些內(nèi)容和目前企業(yè)所要求的設(shè)計過程不相符，沒有完整的實現(xiàn)從設(shè)計到實施的整個流程，并且但是這種實驗網(wǎng)絡(luò)上資源較多，學(xué)生可以輕易獲得，實際鍛煉效果大打折扣。

2 課程改革的措施

2.1 優(yōu)化課程結(jié)構(gòu)

提高實驗環(huán)節(jié)在整個課程學(xué)時的比重。基本按照理論與實驗1：1分配課時。

調(diào)整上課環(huán)境。將課堂轉(zhuǎn)移到實驗室，即為學(xué)生在課堂上營造出工程實踐的背景，又為他們提供了即學(xué)即練的實踐條件[2]。學(xué)生對剛剛學(xué)習(xí)到的知識通過實驗的方式加以驗證，既有助于快速掌握，也鍛煉了動手實踐能力。

2.2 改革授課方式

改革過去單一的教師授課的教學(xué)方式，引入案例教學(xué)法。我們根據(jù)本課程知識點，設(shè)計了液體混合控制系統(tǒng)、機械手運動控制系統(tǒng)、運料小車控制系統(tǒng)、剪板機控制系統(tǒng)、專用鉆床控制系統(tǒng)、中斷程序應(yīng)用等10個案例。這些案例包含了這門課程的所有重點內(nèi)容，每次授課均以案例開始，首先介紹應(yīng)用背景和案例，然后引入案例的解決方法，從中指出課程的知識點。這樣的教學(xué)方式使得傳授的知識由枯燥乏味變?yōu)橹庇^生動，而且與工程實踐緊密結(jié)合。以十字路口交通燈控制為例，首先讓學(xué)生了解交通燈的動作過程：東西綠燈亮6秒后，閃2秒，滅；黃燈亮2秒后，滅；紅燈亮10秒；綠燈亮……循環(huán)。對應(yīng)東西綠、黃燈亮?xí)r南北紅燈亮10秒，接著綠燈亮6秒后，閃2秒，滅；黃燈亮2秒后，紅燈又亮……如此循環(huán)，這樣的動作過程要用PLC來實現(xiàn)就要用到定時器指令和比較指令，定時器指令完成信號燈定時控制，比較指令和基本指令完成信號燈之間的切換控制。從而引出定時器指令和比較指令的知識點。在講解完指令的使用方法之后，再結(jié)合案例，將整個控制過程通過指令實現(xiàn)。通過這樣形象的案例，使學(xué)生能夠明確學(xué)習(xí)目標(biāo)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動力，提高學(xué)習(xí)興趣。

2.3 提高實驗的實踐性

采用項目化的教學(xué)方法，將實際工程項目涉及的內(nèi)容都融合在教學(xué)項目中。

項目教學(xué)法就是將一個相對獨立的項目交給學(xué)生完成，即從信息收集、方案設(shè)計與實施，到最終評價，都由學(xué)生獨立完成。教學(xué)過程中，教師只是學(xué)生學(xué)習(xí)過程中的引導(dǎo)者、指導(dǎo)者和監(jiān)督者[3]。項目教學(xué)法的突出特點就是要通過一個完整工程項目的實施，將課程相關(guān)知識點貫穿其中。

一個完整的PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計過程通常包括以下幾個方面[4]： ①詳細了解被控對象的生產(chǎn)工藝要求，分析控制要求； ②根據(jù)要求確定所需要的輸入輸出設(shè)備； ③選擇PLC 機型； ④分配I /O 點，繪制設(shè)備接線圖； ⑤PLC軟件設(shè)計，同時設(shè)計控制平臺和電氣柜； ⑥進行軟件測試及系統(tǒng)整體調(diào)試； ⑦系統(tǒng)聯(lián)機調(diào)試； ⑧編程技術(shù)文檔。而在這一過程中， “電氣控制與PLC 應(yīng)用”課程僅講授了一部分內(nèi)容，其他未講授的內(nèi)容恰恰是該課程在實際應(yīng)用中所需的。因此，為了使學(xué)生更加準(zhǔn)確的了解一個項目，我們在實驗環(huán)節(jié)上不僅局限于“電氣控制與PLC應(yīng)用”這一門課程的知識，而且將實際工程項目設(shè)計中的各環(huán)節(jié)都融合在實驗項目中。這樣即理解了所學(xué)的理論知識，又提高了操作技能的水平。

為保證項目教學(xué)的有效進行，筆者在教學(xué)中采取了以下方法和措施。

（1）確定項目任務(wù)，教師根據(jù)教學(xué)大綱，選擇有教學(xué)內(nèi)容契合度較高的項目任務(wù)；

（2）將一個工程項目按照工藝過程分成多個模塊。對每個模塊所涉及的知識和設(shè)計方法做詳細講授；

（3）對學(xué)生分組，每組學(xué)生選擇完成一個階段的任務(wù)，明確每個人完成的具體內(nèi)容，以便評價；

（4）針對學(xué)生在完成項目過程中遇到的困難，教師應(yīng)及時解答，盡量采用非正面的指導(dǎo)方式，鍛煉學(xué)生獨立思考的能力；

（5）設(shè)計結(jié)束后，要求學(xué)生整理自己的項目成果，每組向班級展示本組的設(shè)計結(jié)果，然后小組之間進行成果互評，結(jié)果按一定比例計入總分；

（6）教師對項目執(zhí)行過程進行點評，和學(xué)生共同探討不足之處。

2.4 修改評價標(biāo)準(zhǔn)

改變以期末考試加平時成績作為最后成績的考核方式，重視工程實踐能力的的考核。具體來說，首先，將實驗成績占總成績的比重提升到50%；其次，采用科學(xué)的方法保證評價的準(zhǔn)確性?？偝煽兎秩糠郑航處熢u價，小組成員互評，小組成員自評。最后，嚴格按照PLC項目開發(fā)過程對各個環(huán)節(jié)進行評價，并且增加了思考題，鼓勵學(xué)有余力的同學(xué)提出自己的設(shè)計思路。

3 小結(jié)

本文針PLC技術(shù)人才在人才市場的需求形勢和應(yīng)用技術(shù)型本科院校人才培養(yǎng)目標(biāo)對“電氣控制與PLC應(yīng)用”課程體系進行了多項改革。教學(xué)過程中強調(diào)教學(xué)內(nèi)容和工程應(yīng)用的相互銜接。使學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中獲得更多的工程方面的認識。同時也培養(yǎng)了學(xué)生獨立思考和批判質(zhì)疑的良好習(xí)慣。有效地激發(fā)了學(xué)生的求知欲望，強化了學(xué)生主動獲取知識的意識。

通過三學(xué)期的課程改革實踐，改革成果逐漸顯現(xiàn)，課堂上，學(xué)生對學(xué)習(xí)內(nèi)容更加感興趣，課堂氣氛活躍。學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中能夠提出自己的意見。由于具備了扎實的知識基礎(chǔ)，學(xué)生在就業(yè)過程中能夠從容應(yīng)對技術(shù)考核，企業(yè)對學(xué)生實踐能力也有較高的評價。

參考文獻：

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[3]鄧鐵軍，陳穎，賀志軍.基于PMBOK原理的“項目式”教學(xué)法研究[J].武漢：高等工程教育研究，2010（01）：159-163.

[4]陳建明主編.電氣控制與PLC應(yīng)用[M].北京：電子工業(yè)出版社，2008.

課題：2015年教育部高等學(xué)校自動化類專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會專業(yè)教育教學(xué)改革研究課題《具有工業(yè)機器人特色的自動化類工程人才培養(yǎng)體系的研究與實踐》（課題編號：2015A06） ；江蘇省教育科學(xué)研究院現(xiàn)代教育研究所課題《MIT OCW背景下的獨立學(xué)院網(wǎng)絡(luò)課程建設(shè)對策及實施方案研究》（課題編號：2015-R-44775）

作者簡介：曹陽（1985-），男，江蘇徐州人，碩士，工程師，研究方向：PLC控制與網(wǎng)絡(luò)通信方面的研究。