劉桂波　齊建家

摘要：本文以電氣控制與PLC技術(shù)課程為研究對象，從工程實(shí)踐出發(fā)提出通過展現(xiàn)一個(gè)實(shí)際工程項(xiàng)目從構(gòu)思、設(shè)計(jì)到實(shí)施、運(yùn)行的全過程來培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力，進(jìn)行了課程內(nèi)容的調(diào)整，并制定了實(shí)施方案，為后續(xù)的課程持續(xù)改進(jìn)明確了方向。

Abstract： Taking the course of Electrical Control and PLC Technology as the research object， and starting from the engineering practice， this paper puts forward a process of a practical engineering project， from conception and design to implementation and operation， by which we can cultivate students' engineering practice ability adjusts the course content based on this standard， formulates the concrete implementation plan and also help clarify the direction for the continuous improvement of the follow-up courses.

關(guān)鍵詞：電氣控制與PLC技術(shù);項(xiàng)目化;課堂反轉(zhuǎn)

Key words： Electrical Control and PLC Technology;project;class inversion

0 ?引言

“電氣控制與PLC技術(shù)”是一門應(yīng)用性實(shí)踐性極強(qiáng)的專業(yè)課，在學(xué)生工程實(shí)踐能力培養(yǎng)的過程中具有重要的作用。傳統(tǒng)的專業(yè)課程結(jié)構(gòu)，采用傳統(tǒng)的教學(xué)方法，培養(yǎng)的學(xué)生難以滿足要求不斷創(chuàng)新的現(xiàn)代企業(yè)對人才的需求，導(dǎo)致學(xué)生就業(yè)困難，進(jìn)而影響學(xué)校的發(fā)展。因此更新教學(xué)理念，調(diào)整教學(xué)培養(yǎng)目標(biāo)，對授課方式方法進(jìn)行改革勢在必行。

1 ?課程改革的具體措施

從工程實(shí)踐出發(fā)，采用項(xiàng)目化教學(xué)方式。以往的項(xiàng)目化教學(xué)是以多個(gè)實(shí)踐項(xiàng)目注重分析控制要求，設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)（含電氣原理圖及控制程序設(shè)計(jì)），弱化了控制方案設(shè)計(jì)、硬件選型與配置、項(xiàng)目歸檔。本課程的項(xiàng)目化教學(xué)方式將國際工程認(rèn)證教育理念、大學(xué)生認(rèn)知能力相結(jié)合，從工程實(shí)踐出發(fā)提出通過一個(gè)實(shí)際工程項(xiàng)目的構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)施、運(yùn)行全過程來培養(yǎng)學(xué)生的系統(tǒng)思維、工程意識、質(zhì)量與標(biāo)準(zhǔn)、創(chuàng)新意識。在項(xiàng)目化教學(xué)方式的改革是以西門子S7-1200系列PLC為研究對象，以灌裝自動(dòng)生產(chǎn)線的控制項(xiàng)目為主線，以項(xiàng)目任務(wù)的方式從控制要求得分析與討論、確定整體控制方案、制定電氣控制方案、確定控制系統(tǒng)的輸入輸出信號、硬件選型與配置、I/O分配、PLC控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)、PLC控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)到編制項(xiàng)目的技術(shù)文件全過程培養(yǎng)學(xué)生的系統(tǒng)思維。

采用實(shí)際的工程項(xiàng)目對學(xué)生實(shí)現(xiàn)工程項(xiàng)目的全過程培養(yǎng)。在課程導(dǎo)論里，先以視頻的方式引入自動(dòng)化的概念，熟悉自動(dòng)化項(xiàng)目設(shè)計(jì)的流程。在項(xiàng)目引入階段采用了多種灌裝生產(chǎn)線的工作視頻，通過多視頻的對比總結(jié)灌裝生產(chǎn)線的工作過程，再通過課下的分組作業(yè)完成調(diào)研，分析和討論控制要求，確定控制方案。課上再將討論結(jié)果在課堂上進(jìn)行分享，為了適應(yīng)課程時(shí)長，再對控制要求進(jìn)行簡化，以符合少學(xué)時(shí)的授課安排。

通過學(xué)生自主討論的結(jié)果引導(dǎo)他們理解拿到甲方的項(xiàng)目任務(wù)后如何思考以及完成該項(xiàng)目設(shè)計(jì)的具體流程以及該流程的必要性，以任務(wù)卡的方式明確每一流程的具體設(shè)計(jì)任務(wù)和要求，通過提交灌裝生產(chǎn)線項(xiàng)目設(shè)計(jì)涉及的每一流程的設(shè)計(jì)成果最總完成一個(gè)完整的項(xiàng)目報(bào)告和附件來培養(yǎng)學(xué)生的工程意識。

在提交的每一項(xiàng)成果里，注重功能的同時(shí)更注重規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。從電氣符號的規(guī)范到原理圖的繪制規(guī)則，從PLC的選擇到程序的編寫與仿真，從系統(tǒng)的分析到項(xiàng)目文件的撰寫，都強(qiáng)調(diào)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范、質(zhì)量與成本。

在電氣控制原理圖設(shè)計(jì)上弱化電器的結(jié)構(gòu)原理，以學(xué)生的自主在線學(xué)習(xí)為主。課堂上注重強(qiáng)調(diào)電器的選擇和使用，再針對具體的灌裝生產(chǎn)線的實(shí)際工程應(yīng)用強(qiáng)化電器的選擇規(guī)則和使用方法。

在系統(tǒng)程序的設(shè)計(jì)上強(qiáng)調(diào)功能的實(shí)現(xiàn)，鼓勵(lì)多途徑，鼓勵(lì)程序簡化。通過小組討論的方式，讓每組學(xué)生提出自己的程序解決方案。

從培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力出發(fā)，實(shí)現(xiàn)課堂反轉(zhuǎn)。反轉(zhuǎn)課堂就是打破傳統(tǒng)學(xué)生課上學(xué)習(xí)課下作業(yè)的模式，創(chuàng)造學(xué)生課下學(xué)習(xí)課上練習(xí)鞏固的一種新的課堂模式。重新調(diào)整課堂內(nèi)外的時(shí)間，將學(xué)習(xí)的決定權(quán)從教師轉(zhuǎn)移給學(xué)生。它的直接運(yùn)行結(jié)果是課下學(xué)生攜帶自己的設(shè)備學(xué)習(xí)，課上集中討論、交流、合作解決問題。

課堂反轉(zhuǎn)包括兩個(gè)方面的內(nèi)容：一個(gè)是項(xiàng)目調(diào)研、在課堂上進(jìn)行知識分享。第二個(gè)是根據(jù)項(xiàng)目要求進(jìn)行分組討論、在課堂上進(jìn)行討論結(jié)果闡述論證。

其中項(xiàng)目調(diào)研是為了彌補(bǔ)課時(shí)不足，以灌裝自動(dòng)生產(chǎn)線的控制項(xiàng)目為研究對象，引導(dǎo)學(xué)生自主查閱文獻(xiàn)，并對所查閱的文獻(xiàn)進(jìn)行整合提煉，完成項(xiàng)目的前期調(diào)研，撰寫規(guī)范的調(diào)研報(bào)告，并在課堂上對自己的調(diào)研成果進(jìn)行分享。

分組討論既是一種教學(xué)環(huán)節(jié)，又是一種教學(xué)手段，它真正體現(xiàn)了以學(xué)生為本的教育理念，激勵(lì)學(xué)生自主探索學(xué)習(xí)。為了調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，培養(yǎng)學(xué)生的自足學(xué)習(xí)能力和團(tuán)隊(duì)合作精神。由學(xué)生自主意愿組成團(tuán)隊(duì)，組內(nèi)成員分工明確，每個(gè)學(xué)生要承擔(dān)屬于自己的特定職責(zé)，此外，還要完成討論資料整理、發(fā)言、討論記錄以達(dá)到讓每個(gè)學(xué)生都能自主高效完成討論。課下分組討論后，各組將討論結(jié)果在課上進(jìn)行展示。

機(jī)械電子專業(yè)，57名學(xué)生，自由組合，5-6人一組。調(diào)研階段學(xué)生還不能適應(yīng)教學(xué)方式的改變，在自主搜集資料、整理調(diào)研報(bào)告、制作PPT及成果展示時(shí)，出現(xiàn)了1-2名學(xué)生包攬全部工作，其他人不參與的情況。第二次的討論修改了實(shí)施方案，讓學(xué)生先課下討論，在課堂上每個(gè)成員要明確提出自己的觀點(diǎn)和對其他人的異議，再由組內(nèi)隨機(jī)抽取學(xué)生闡述全組最后的結(jié)論，并以此作為考核的依據(jù)，學(xué)生參與的積極性明顯提高，獲得的結(jié)論也更有參考價(jià)值。

2 ?效果分析

根據(jù)課堂的效果、提交的項(xiàng)目成果以及學(xué)生的自我評價(jià)可以看出，他們達(dá)到了該課程對畢業(yè)要求的達(dá)成。熟悉了工業(yè)自動(dòng)化項(xiàng)目的設(shè)計(jì)流程;明確了每一個(gè)流程需要掌握的基本技能;能夠就相關(guān)問題進(jìn)行文獻(xiàn)檢索，并對文件進(jìn)行分析，撰寫調(diào)研報(bào)告。能通過自主學(xué)習(xí)、討論、分享等其他方式完成系統(tǒng)分析，方案確定。并在線上完成軟件學(xué)習(xí)，并利用編程仿真軟件完成系統(tǒng)程序的設(shè)計(jì)和仿真實(shí)施，進(jìn)而具備了控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)思維和能力。經(jīng)過一個(gè)學(xué)期的項(xiàng)目化教學(xué)和反轉(zhuǎn)課堂的實(shí)踐，學(xué)生順利完成了電氣控制與PLC技術(shù)課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生對課堂的參與度明顯提高，學(xué)習(xí)效果良好。

經(jīng)過一個(gè)學(xué)期的實(shí)踐，也暴露出一些問題。最初先要實(shí)現(xiàn)的每一組確定自己的控制要求，導(dǎo)致學(xué)生控制要求繁簡差別較大，后續(xù)的工作完成不足，故而適當(dāng)規(guī)定難易程度是必要的前提?；A(chǔ)知識講解學(xué)生興趣不高，可以嘗試課下線上學(xué)習(xí)，增加課上分享討論。觸摸屏和上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)部分內(nèi)容較多，學(xué)時(shí)稍顯不足，可以適當(dāng)簡化監(jiān)控系統(tǒng)的要求。

3  結(jié)論

本次的電氣控制與PLC課程的教學(xué)改革，以機(jī)械電子工程專業(yè)的培養(yǎng)方案和畢業(yè)要求為指導(dǎo)，以項(xiàng)目教學(xué)方式為主導(dǎo)，以反轉(zhuǎn)課堂為措施，調(diào)整了相關(guān)的教學(xué)內(nèi)容和具體實(shí)施方案，效果明顯。同時(shí)，也為課程進(jìn)一步的持續(xù)改進(jìn)提供了后續(xù)的方向。

參考文獻(xiàn)：

[1]胡兵.新工科背景下地方應(yīng)用型本科電氣控制與PLC課程教學(xué)改革與探索[J].教育現(xiàn)代化，2018，5（06）：70-72，81.

[2]蔡超志，劉家琛.基于項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)與校企合作雙教學(xué)模式的PLC課程教學(xué)改革[J].教育現(xiàn)代化，2018（19）.

[3]王欣.“電氣控制與PLC技術(shù)”課程教學(xué)模式改革與實(shí)踐[J].高教學(xué)刊，2018（21）：70-72.

[4]田輝輝，張興達(dá)，劉倩，等.新工科背景下獨(dú)立學(xué)院PLC實(shí)驗(yàn)教學(xué)典型案例研究[J].電子測試，2018（2）.

[5]劉紅艷，朱曉利，解軍艷.談如何從核心主體出發(fā)深入推進(jìn)《電氣控制與PLC》課程改革[J].才智，2018（09）：5.

基金項(xiàng)目：黑龍江工程學(xué)院項(xiàng)目2017年新工科研究與實(shí)踐項(xiàng)目（項(xiàng)目編號：XGK2017307）;2017年黑龍江工程學(xué)院教育教學(xué)改革研究項(xiàng)目（項(xiàng)目編號：JG2017102）。

作者簡介：劉桂波（1974-），女，遼寧朝陽人，講師，碩士，研究方向?yàn)闄C(jī)電控制。