曹陽　王剛

摘 要：本文針對(duì)應(yīng)用型本科院校對(duì)現(xiàn)場(chǎng)工程師的培養(yǎng)目標(biāo)，根據(jù)企業(yè)對(duì)電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)研發(fā)的實(shí)際要求，對(duì) “電氣控制與PLC應(yīng)用”課程進(jìn)行了多項(xiàng)改革，增加了實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)占總學(xué)時(shí)的比例，調(diào)整了教學(xué)手段，豐富了評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。初步形成了以案例化教學(xué)為授課方式，項(xiàng)目化教學(xué)為實(shí)驗(yàn)手段的教學(xué)模式，充分鍛煉學(xué)生的實(shí)踐能力。結(jié)果表明，該課程改革取得了良好的實(shí)際效果。

關(guān)鍵詞：應(yīng)用型本科；項(xiàng)目化教學(xué)；工程實(shí)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(jì)算機(jī)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(dòng)控制裝置，它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(diǎn)，廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國(guó)防等領(lǐng)域，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中有著舉足輕重的作用。隨著國(guó)家加快發(fā)展裝備制造業(yè)，業(yè)內(nèi)預(yù)計(jì)PLC市場(chǎng)將處于持續(xù)增長(zhǎng)狀態(tài)。與此同時(shí)，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(guó)僅有17萬PLC從業(yè)人員，這顯然與企業(yè)需求相差甚遠(yuǎn)。因此，對(duì)于一所培養(yǎng)應(yīng)用技術(shù)型人才的本科院校來說，加強(qiáng)電氣類相關(guān)專業(yè)PLC 課程的教學(xué)勢(shì)在必行。

應(yīng)用技術(shù)型本科院校以培養(yǎng)具有突出實(shí)踐能力的高素質(zhì)現(xiàn)場(chǎng)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(duì)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(shí)踐能力的培養(yǎng)。[1]電氣控制與PLC應(yīng)用是一門自動(dòng)化專業(yè)的核心課程，并且具有很高的綜合性和實(shí)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(diǎn)課程。

1 教學(xué)現(xiàn)狀分析

1.1 課時(shí)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(shí)為56學(xué)時(shí)。理論為學(xué)時(shí)為40，實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)為16.對(duì)于這樣一門實(shí)踐性非常強(qiáng)的課程來說，理論學(xué)時(shí)太多，實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)較少，學(xué)生沒有充足的動(dòng)手操作的時(shí)間。這樣的課時(shí)安排和現(xiàn)場(chǎng)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(duì)于大部分同學(xué)來說是一種被動(dòng)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(diǎn)，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(shí)間，學(xué)生無法參與到教學(xué)活動(dòng)中來。其次，教師為了學(xué)生有效地吸收教學(xué)內(nèi)容，會(huì)站在學(xué)生的立場(chǎng)上，對(duì)課程內(nèi)容進(jìn)行了詳細(xì)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(duì)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(shí)驗(yàn)內(nèi)容的缺陷

當(dāng)前實(shí)驗(yàn)內(nèi)容一般都是驗(yàn)證性的，如液體混合裝置、交通燈控制和機(jī)械手運(yùn)動(dòng)控制的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)等這種實(shí)驗(yàn)都是對(duì)書本上理論知識(shí)的一種驗(yàn)證，這些內(nèi)容和目前企業(yè)所要求的設(shè)計(jì)過程不相符，沒有完整的實(shí)現(xiàn)從設(shè)計(jì)到實(shí)施的整個(gè)流程，并且但是這種實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)上資源較多，學(xué)生可以輕易獲得，實(shí)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(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)在整個(gè)課程學(xué)時(shí)的比重?；景凑绽碚撆c實(shí)驗(yàn)1：1分配課時(shí)。

調(diào)整上課環(huán)境。將課堂轉(zhuǎn)移到實(shí)驗(yàn)室，即為學(xué)生在課堂上營(yíng)造出工程實(shí)踐的背景，又為他們提供了即學(xué)即練的實(shí)踐條件[2]。學(xué)生對(duì)剛剛學(xué)習(xí)到的知識(shí)通過實(shí)驗(yàn)的方式加以驗(yàn)證，既有助于快速掌握，也鍛煉了動(dòng)手實(shí)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(shí)點(diǎn)，設(shè)計(jì)了液體混合控制系統(tǒng)、機(jī)械手運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)、運(yùn)料小車控制系統(tǒng)、剪板機(jī)控制系統(tǒng)、專用鉆床控制系統(tǒng)、中斷程序應(yīng)用等10個(gè)案例。這些案例包含了這門課程的所有重點(diǎn)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(shí)點(diǎn)。這樣的教學(xué)方式使得傳授的知識(shí)由枯燥乏味變?yōu)橹庇^生動(dòng)，而且與工程實(shí)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(dòng)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(duì)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(dòng)作過程要用PLC來實(shí)現(xiàn)就要用到定時(shí)器指令和比較指令，定時(shí)器指令完成信號(hào)燈定時(shí)控制，比較指令和基本指令完成信號(hào)燈之間的切換控制。從而引出定時(shí)器指令和比較指令的知識(shí)點(diǎn)。在講解完指令的使用方法之后，再結(jié)合案例，將整個(gè)控制過程通過指令實(shí)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(dòng)力，提高學(xué)習(xí)興趣。

2.3 提高實(shí)驗(yàn)的實(shí)踐性

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

項(xiàng)目教學(xué)法就是將一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的項(xiàng)目交給學(xué)生完成，即從信息收集、方案設(shè)計(jì)與實(shí)施，到最終評(píng)價(jià)，都由學(xué)生獨(dú)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(xiàng)目教學(xué)法的突出特點(diǎn)就是要通過一個(gè)完整工程項(xiàng)目的實(shí)施，將課程相關(guān)知識(shí)點(diǎn)貫穿其中。

一個(gè)完整的PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程通常包括以下幾個(gè)方面[4]： ①詳細(xì)了解被控對(duì)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(jī)型； ④分配I /O 點(diǎn)，繪制設(shè)備接線圖； ⑤PLC軟件設(shè)計(jì)，同時(shí)設(shè)計(jì)控制平臺(tái)和電氣柜； ⑥進(jìn)行軟件測(cè)試及系統(tǒng)整體調(diào)試； ⑦系統(tǒng)聯(lián)機(jī)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(shí)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(gè)項(xiàng)目，我們?cè)趯?shí)驗(yàn)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(shí)，而且將實(shí)際工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)中的各環(huán)節(jié)都融合在實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中。這樣即理解了所學(xué)的理論知識(shí)，又提高了操作技能的水平。

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

（1）確定項(xiàng)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(xiàng)目任務(wù)；

（2）將一個(gè)工程項(xiàng)目按照工藝過程分成多個(gè)模塊。對(duì)每個(gè)模塊所涉及的知識(shí)和設(shè)計(jì)方法做詳細(xì)講授；

（3）對(duì)學(xué)生分組，每組學(xué)生選擇完成一個(gè)階段的任務(wù)，明確每個(gè)人完成的具體內(nèi)容，以便評(píng)價(jià)；

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

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

（6）教師對(duì)項(xiàng)目執(zhí)行過程進(jìn)行點(diǎn)評(píng)，和學(xué)生共同探討不足之處。

2.4 修改評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

改變以期末考試加平時(shí)成績(jī)作為最后成績(jī)的考核方式，重視工程實(shí)踐能力的的考核。具體來說，首先，將實(shí)驗(yàn)成績(jī)占總成績(jī)的比重提升到50%；其次，采用科學(xué)的方法保證評(píng)價(jià)的準(zhǔn)確性?？偝煽?jī)分三部分：教師評(píng)價(jià)，小組成員互評(píng)，小組成員自評(píng)。最后，嚴(yán)格按照PLC項(xiàng)目開發(fā)過程對(duì)各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行評(píng)價(jià)，并且增加了思考題，鼓勵(lì)學(xué)有余力的同學(xué)提出自己的設(shè)計(jì)思路。

3 小結(jié)

本文針PLC技術(shù)人才在人才市場(chǎng)的需求形勢(shì)和應(yīng)用技術(shù)型本科院校人才培養(yǎng)目標(biāo)對(duì)“電氣控制與PLC應(yīng)用”課程體系進(jìn)行了多項(xiàng)改革。教學(xué)過程中強(qiáng)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(rèn)識(shí)。同時(shí)也培養(yǎng)了學(xué)生獨(dú)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(qiáng)化了學(xué)生主動(dòng)獲取知識(shí)的意識(shí)。

通過三學(xué)期的課程改革實(shí)踐，改革成果逐漸顯現(xiàn)，課堂上，學(xué)生對(duì)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(shí)的知識(shí)基礎(chǔ)，學(xué)生在就業(yè)過程中能夠從容應(yīng)對(duì)技術(shù)考核，企業(yè)對(duì)學(xué)生實(shí)踐能力也有較高的評(píng)價(jià)。

參考文獻(xiàn)：

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[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(dòng)化類專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)專業(yè)教育教學(xué)改革研究課題《具有工業(yè)機(jī)器人特色的自動(dòng)化類工程人才培養(yǎng)體系的研究與實(shí)踐》（課題編號(hào)：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(dú)立學(xué)院網(wǎng)絡(luò)課程建設(shè)對(duì)策及實(shí)施方案研究》（課題編號(hào)：2015-R-44775）

作者簡(jiǎn)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。