王琰琳 紀(jì)利琴 吳姍姍

摘要：結(jié)合應(yīng)用型人才的培養(yǎng)目標(biāo)，針對傳統(tǒng)《PLC及應(yīng)用》理論考試模式對實(shí)踐動(dòng)手環(huán)節(jié)弱化等缺點(diǎn)，提出了“以賽代考”的考核方式取代傳統(tǒng)的理論考試.并結(jié)合考核要求，對課程的教學(xué)過程及手段等進(jìn)行了相應(yīng)的改革，以培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考的習(xí)慣及提高學(xué)生的工程實(shí)踐能力.

關(guān)鍵詞：以賽代考;考核方式;PLC及應(yīng)用;改革

中圖分類號(hào)：G642? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? 文章編號(hào)：1673-260X（2019）02-0166-03

隨著智能制造業(yè)的迅速發(fā)展和“中國制造2025”計(jì)劃的提出，對于應(yīng)用型本科高校，特別是與智能制造業(yè)息息相關(guān)的自動(dòng)化類專業(yè)，如何能夠培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考和提高學(xué)生的工程應(yīng)用能力，成為當(dāng)前教學(xué)中亟待解決和突破的問題.在傳統(tǒng)的教學(xué)中，由于過于追求最終的分?jǐn)?shù)，而造成學(xué)生“高分低能”的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，即許多卷面成績優(yōu)異的學(xué)生在給予實(shí)際控制要求時(shí)，無從下手，無法解決實(shí)際的問題，針對這一現(xiàn)象，以“西門子杯”中國智能制造大賽為依托，提出并采用了“以賽代考”的考核方式，進(jìn)一步推進(jìn)“以賽促學(xué)”“以賽促改”的課程教學(xué)改革.

1 教學(xué)模式改革

1.1 傳統(tǒng)教學(xué)模式分析

傳統(tǒng)教學(xué)模式采用理論與實(shí)驗(yàn)線性進(jìn)行的方式，即理論課在理論教室采用PPT結(jié)合板書的方式講授，在理論課程進(jìn)行到相應(yīng)的章節(jié)或者完全結(jié)束后，結(jié)合理論課展開實(shí)驗(yàn)，如圖1所示.

《PLC及應(yīng)用》為一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，內(nèi)容包括低壓電器設(shè)備的使用、電氣控制線路的分析與設(shè)計(jì)、PLC軟硬件的設(shè)計(jì).在傳統(tǒng)教學(xué)模式下，無法進(jìn)行元器件的拆接線和實(shí)踐驗(yàn)證.例如，在講授低壓電器的原理時(shí)，僅能通過PPT的模擬動(dòng)畫來了解低壓電器的工作原理，即便是“觸點(diǎn)”這一簡單的概念，文字表述都較為抽象，無法給學(xué)生很直觀的認(rèn)識(shí).

1.2 “以賽代考”為依托的改進(jìn)教學(xué)模式分析

“以賽代考”的考核方式提出，大大提高了對學(xué)生實(shí)踐能力的要求，原有的講解式教學(xué)不再適應(yīng)這種新的考核方式，因此，改進(jìn)的新的教學(xué)方式將理論課安排在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，在理論講解中引入實(shí)物，在程序講解中加入上機(jī)實(shí)踐環(huán)節(jié)，充分將理論與實(shí)踐結(jié)合，而不是傳統(tǒng)的理論課和實(shí)驗(yàn)課的分離教學(xué)，很大程度上，提高了課程的應(yīng)用能力培養(yǎng)，如圖2所示.

2 實(shí)踐方式改革

2.1 原有實(shí)踐方式分析

在傳統(tǒng)教學(xué)模式下，由于理論和實(shí)踐的分離執(zhí)行，理論課中的實(shí)踐時(shí)間為0.這就使得在其后的實(shí)踐環(huán)節(jié)的設(shè)置中，對應(yīng)的要降低實(shí)踐環(huán)節(jié)的難度，特別是在前2～3個(gè)實(shí)驗(yàn)中，將大量時(shí)間放在軟件和指令的使用上.所以在實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)置上，前2～3個(gè)項(xiàng)目僅為驗(yàn)證性的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，在進(jìn)行過程中教師講授占了很大一部分比例，無法給學(xué)生充分的時(shí)間去獨(dú)立思考和調(diào)試，這對學(xué)生應(yīng)用能力的培養(yǎng)非常不利.

2.2 新理論教學(xué)模式下的新實(shí)踐方式分析

為更好踐行“以賽代考”的考核方式，在的新理論教學(xué)模式下，由于在理論教學(xué)過程中，學(xué)生就已經(jīng)掌握了軟件的使用，并且驗(yàn)證了指令的用法，甚至于一些簡單的程序.

以Y-△降壓啟動(dòng)為例，在傳統(tǒng)的教學(xué)方式中，該例在理論教學(xué)中對電氣控制線路、PLC控制線路、程序設(shè)計(jì)，均需要進(jìn)行詳細(xì)的分析，由于學(xué)生無法直觀的用現(xiàn)象來理解而該例又是降壓啟動(dòng)中的一個(gè)經(jīng)典實(shí)例，所以在實(shí)踐課程設(shè)置的時(shí)候，該例將結(jié)合軟件的使用作為一個(gè)基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn).而實(shí)際上，程序主體內(nèi)容非常小，該例在學(xué)習(xí)過前期的正反轉(zhuǎn)控制、時(shí)間順序控制之后，學(xué)生完全可以在課堂上獨(dú)立完成驗(yàn)證.在實(shí)驗(yàn)課的設(shè)置上，就可以將此類基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)刪除，以綜合性設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)取而代之.并且由于學(xué)生已經(jīng)通過理論課的多次實(shí)踐驗(yàn)證理論的過程中，掌握了硬件的鏈接和軟件的使用，在實(shí)驗(yàn)課上，所開展的綜合性設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)將交由學(xué)生完全自主去分析控制要求、設(shè)計(jì)硬件、設(shè)計(jì)程序，最終通過不斷的調(diào)試，完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)，很大程度上鍛煉了學(xué)生的分析和實(shí)踐能力.

在此基礎(chǔ)上，再進(jìn)行課程實(shí)訓(xùn)時(shí)，可以引入在傳統(tǒng)教學(xué)方式下，沒有充分時(shí)間教學(xué)的上位機(jī)界面使用及設(shè)計(jì).在最終課程所有理論和實(shí)踐環(huán)節(jié)結(jié)束后，學(xué)生可以自己獨(dú)立完成從控制要求分析、下位機(jī)軟硬件設(shè)計(jì)、上位機(jī)界面設(shè)計(jì)等完整的設(shè)計(jì)流程.

3 “以賽代考”考核方式實(shí)施

3.1 考核范圍

采用“以賽代考”考核方式取代原有的筆試考核之后，原有知識(shí)點(diǎn)考核范圍不變，包括低壓電器基礎(chǔ)知識(shí)、電氣控制線路基礎(chǔ)知識(shí)、PLC外圍電路設(shè)計(jì)、PLC程序設(shè)計(jì).

3.2 命題要求

命題分為設(shè)計(jì)和提問兩個(gè)部分，其具體要求設(shè)計(jì)如下：

（1）賽題可涉及生產(chǎn)生活各個(gè)方面，分為基本功能和擴(kuò)展功能2個(gè)部分.基本功能難度相對簡單，能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)的基本運(yùn)動(dòng)功能即可.擴(kuò)展功能分為硬件擴(kuò)展和功能擴(kuò)展兩個(gè)部分，硬件擴(kuò)展部分要求學(xué)生根據(jù)系統(tǒng)的擴(kuò)展要求，分析和連接外圍電路;功能擴(kuò)展部分基于原有基本功能的基礎(chǔ)上，將系統(tǒng)復(fù)雜化，充分考查學(xué)生的邏輯分析能力、編程能力和實(shí)踐動(dòng)手能力.

（2）教師現(xiàn)場提問部分要基于系統(tǒng)，結(jié)合課程教學(xué)大綱，提出軟硬件各類問題，可以富有啟發(fā)性，使學(xué)生進(jìn)一步的拓寬設(shè)計(jì)思路，具體問題由提問教師根據(jù)現(xiàn)場調(diào)試情況決定.

3.3 考核方式

改革后的考核方式，既是對本課程的最終考核，也是對“西門子杯”中國智能制造挑戰(zhàn)賽（以下簡稱“西門子杯”）的選拔.競賽模式參考“西門子杯”的設(shè)置，并在此基礎(chǔ)上，結(jié)合學(xué)生特點(diǎn)和課程特點(diǎn)進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，具體方式如下：

（1）考核（比賽）采用2人一組，現(xiàn)場抽題，限時(shí)2小時(shí)調(diào)試的方式進(jìn)行.

（2）學(xué)生通過對系統(tǒng)的分析、硬件的設(shè)計(jì)和連接、程序的編寫，完成基本功能，方可合格.再根據(jù)系統(tǒng)性能進(jìn)一步的優(yōu)化和完成擴(kuò)展功能.

（3）教師現(xiàn)場根據(jù)系統(tǒng)提問學(xué)生，問題涉及本課程相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，學(xué)生需正確回答出教師的問題，方可視為獨(dú)立完成.

4 改革成效

4.1 學(xué)生課堂積極性顯著提高

將比賽引入教學(xué)，在枯燥的理論知識(shí)中加入實(shí)踐，充分提高了學(xué)生的興趣和積極性，將學(xué)生從被迫做實(shí)驗(yàn)變成主動(dòng)做實(shí)驗(yàn).在傳統(tǒng)教學(xué)模式下，學(xué)生不能直接觀察現(xiàn)象，不易發(fā)現(xiàn)問題，很少進(jìn)行提問，這也就意味著學(xué)生很少進(jìn)行深入的思考.而改革之后，在日常的教學(xué)中，學(xué)生提問明顯增多，并且在發(fā)現(xiàn)問題的時(shí)候，能夠主動(dòng)思考如何去解決問題，而不是遇到問題僅依靠教師解決.

4.2 考核成績更加客觀公正

在以往的紙質(zhì)考試中，一部分學(xué)生會(huì)采用背題目的方式應(yīng)付考試，一方面不可避免地會(huì)造成許多課堂學(xué)習(xí)效果不是很好的學(xué)生，通過記憶的方式走捷徑得到較好的成績;另一方面，紙質(zhì)類的考試，特別是程序的編寫，都是根據(jù)步驟酌情給分，實(shí)際程序運(yùn)行的時(shí)候，并不一定能夠?qū)崿F(xiàn)功能.而變成以賽代考以后，要求必須調(diào)試出現(xiàn)象以完成控制要求，這樣學(xué)生就必須主動(dòng)的分析問題，解決問題，真正將系統(tǒng)所需功能用軟硬件結(jié)合實(shí)現(xiàn)，正是因?yàn)橛羞@種壓力，學(xué)生能夠注重日常的練習(xí)，較以往動(dòng)手能力增強(qiáng)很多，最終的成績也更能客觀的說明學(xué)生平時(shí)的學(xué)習(xí)情況.成績也較以往有了顯著提升，如表1所示：

4.3 參加學(xué)科競賽的主動(dòng)性和成績有了明顯提升

通過實(shí)踐能力的加強(qiáng)和競賽獎(jiǎng)項(xiàng)的鼓勵(lì)，學(xué)生對學(xué)科競賽產(chǎn)生了濃厚的興趣，以“西門子杯”中國智能制造挑戰(zhàn)賽近3年參賽為效果為例，2016未實(shí)行以賽代考的方式，僅有6名同學(xué)參加，2017年、2018年人數(shù)增長為10人.同時(shí)成績也有了顯著提升，如表2所示：

其中2017年二等獎(jiǎng)中，包括國家二等獎(jiǎng)1項(xiàng)，2018年一等獎(jiǎng)中，包括國家一等獎(jiǎng)1項(xiàng).

此外，通過改革，學(xué)生的實(shí)踐能力得到了鍛煉，可以根據(jù)所學(xué)知識(shí)，舉一反三的獨(dú)立的去學(xué)習(xí)新的軟件、研究用法、實(shí)現(xiàn)功能.在“西門子杯”競賽中，采用與課堂上S7-200型PLC的S7-1200型PLC進(jìn)行控制，學(xué)生也可以很快地熟悉新的博途軟件編程軟件、WINCC監(jiān)控軟件的使用與設(shè)計(jì)，在使用中能夠類比之前所學(xué)的類似軟件解決問題和發(fā)現(xiàn)新功能，比較不同PLC和編程軟件的不同、優(yōu)缺點(diǎn)，而不是僅僅局限于課堂所學(xué)的知識(shí)，真正可以把所學(xué)的東西用活.

5 結(jié)語

《PLC及應(yīng)用》課程，以“西門子杯”中國智能制造挑戰(zhàn)賽為依托，通過考核方式的改革，推進(jìn)了整個(gè)教學(xué)過程的改進(jìn)，充分強(qiáng)調(diào)了實(shí)踐在《PLC及應(yīng)用》課程中的地位，使得學(xué)生對于課程的學(xué)習(xí)由應(yīng)付考試改為主動(dòng)上機(jī)調(diào)試學(xué)習(xí)，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)的興趣和實(shí)踐的主動(dòng)性，教學(xué)效果較以前有了顯著提升.

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