張錦榮,羅彥琦,黎小巨

(東莞城市學(xué)院智能制造學(xué)院,廣東東莞,523419)

一、引言

傳統(tǒng)教學(xué)模式在很大程度上只注重知識(shí)的灌輸和考試成績的評(píng)判,忽視了學(xué)生的實(shí)踐操作能力、問題解決能力和創(chuàng)新思維的培養(yǎng),導(dǎo)致學(xué)生在面對(duì)實(shí)際問題時(shí)缺乏應(yīng)對(duì)能力、無法將所學(xué)的理論知識(shí)應(yīng)用到實(shí)際中。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和職業(yè)需求的變化,傳統(tǒng)的教學(xué)模式已無法滿足個(gè)人綜合素質(zhì)和職業(yè)能力培養(yǎng)的需求。[1-2]針對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)模式出現(xiàn)的理論知識(shí)點(diǎn)與項(xiàng)目實(shí)踐交融不充分、學(xué)生實(shí)際操作能力較弱等關(guān)鍵問題,本文提出“能力引導(dǎo)+項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)”教學(xué)模式。該教學(xué)模式是一種以培養(yǎng)學(xué)生的能力為核心,通過項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的方式促使學(xué)生主動(dòng)參與學(xué)習(xí)、提高實(shí)踐操作和問題解決能力的教學(xué)方法?！澳芰σ龑?dǎo)”是教師注重激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和自主學(xué)習(xí)能力,引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)參與學(xué)習(xí)過程。而“項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)”則是通過設(shè)計(jì)具體的項(xiàng)目任務(wù),引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)踐操作和解決問題,將理論知識(shí)應(yīng)用到實(shí)際情境中。該教學(xué)模式強(qiáng)調(diào)學(xué)生的主體性和實(shí)踐性,讓學(xué)生成為學(xué)習(xí)的主角,通過具體項(xiàng)目的設(shè)計(jì)和實(shí)施激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性。其優(yōu)點(diǎn)在于,針對(duì)學(xué)生的能力和各自的特點(diǎn),通過實(shí)際操作和項(xiàng)目訓(xùn)練著重實(shí)現(xiàn)能力的提升。該教學(xué)模式融合了理論和實(shí)踐,不僅能夠培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐技能,而且能夠深入拓展理論知識(shí),使學(xué)生更好地掌握知識(shí)與技能,提升其對(duì)學(xué)習(xí)的興趣和動(dòng)手能力,更好地適應(yīng)未來的就業(yè)需求。該教學(xué)模式較好地解決了傳統(tǒng)教學(xué)模式的理論知識(shí)和實(shí)踐能力銜接、學(xué)生工程能力較弱等問題。因此,本文以PLC(programmable logic controller,可編程邏輯控制器)原理及應(yīng)用課程設(shè)計(jì)為例,基于“能力引導(dǎo)+項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)”教學(xué)模式,探討該教學(xué)模式在PLC原理及應(yīng)用課程設(shè)計(jì)中的實(shí)踐運(yùn)用。

二、概述

PLC原理及應(yīng)用課程設(shè)計(jì)以培養(yǎng)學(xué)生工程應(yīng)用能力為目標(biāo),通過課程的設(shè)計(jì)和實(shí)施,讓學(xué)生深入了解和應(yīng)用PLC原理,并借助“能力引導(dǎo)+項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)”的教學(xué)模式培養(yǎng)學(xué)生的工程應(yīng)用能力,為學(xué)生未來從事工程控制和自動(dòng)化領(lǐng)域的工作奠定實(shí)踐的基礎(chǔ)?！澳芰σ龑?dǎo)+項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)”教學(xué)模式包括以下幾個(gè)方面。

能力引導(dǎo):重視學(xué)生的能力培養(yǎng),針對(duì)學(xué)生的個(gè)性和學(xué)業(yè)發(fā)展需求,通過教學(xué)設(shè)計(jì)和評(píng)價(jià),幫助學(xué)生樹立正確的學(xué)習(xí)態(tài)度、掌握主動(dòng)學(xué)習(xí)策略、增強(qiáng)自我調(diào)節(jié)能力、提高學(xué)習(xí)興趣等,從而達(dá)到學(xué)科知識(shí)、實(shí)踐技能的高效融會(huì)貫通。引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí),鼓勵(lì)學(xué)生積極參與課程學(xué)習(xí),提供相關(guān)的學(xué)習(xí)資源和指導(dǎo)材料,以提高他們對(duì)PLC原理和應(yīng)用的理解。問題導(dǎo)向?qū)W習(xí),引導(dǎo)學(xué)生通過設(shè)計(jì)以及解決問題學(xué)習(xí)和應(yīng)用所學(xué)知識(shí),以實(shí)際案例或項(xiàng)目為基礎(chǔ),提出具體的問題和挑戰(zhàn),進(jìn)行思考、分析和解決。教師起到指導(dǎo)和輔助的作用,引導(dǎo)學(xué)生思考問題的途徑和方法[3],逐漸發(fā)展和提高學(xué)生的工程應(yīng)用能力。

項(xiàng)目驅(qū)動(dòng):項(xiàng)目是學(xué)生實(shí)踐學(xué)習(xí)的核心載體,方便學(xué)生將所學(xué)知識(shí)應(yīng)用到實(shí)踐中,同時(shí)培養(yǎng)其自主學(xué)習(xí)、協(xié)作和溝通等能力。因此,教學(xué)改革應(yīng)該圍繞項(xiàng)目展開,通過項(xiàng)目的實(shí)踐,探索解決問題的多種途徑,幫助學(xué)生建立知識(shí)和技能的聯(lián)系,獲得實(shí)際的進(jìn)步和成長。創(chuàng)建實(shí)際場(chǎng)景的模擬項(xiàng)目,讓學(xué)生應(yīng)用PLC技術(shù)解決真實(shí)的問題。例如,在實(shí)驗(yàn)室中搭建一個(gè)模擬的工業(yè)生產(chǎn)線,讓學(xué)生設(shè)計(jì)并實(shí)施PLC控制系統(tǒng)提高生產(chǎn)效率和質(zhì)量;鼓勵(lì)學(xué)生參加與PLC相關(guān)的競(jìng)賽或挑戰(zhàn)項(xiàng)目,讓學(xué)生在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成特定任務(wù)。[4-5]通過這些項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)活動(dòng),學(xué)生能夠在實(shí)踐中運(yùn)用所學(xué)的理論知識(shí),從而提升他們的工程應(yīng)用能力。

教師授課形式:講授、引導(dǎo)、互動(dòng)等多種形式相結(jié)合,注重引導(dǎo)和激勵(lì)學(xué)生學(xué)習(xí),幫助學(xué)生克服困難。教師講授基本的PLC原理、編程語言和常用指令等理論知識(shí),為學(xué)生的工程實(shí)踐奠定理論基礎(chǔ);引導(dǎo)學(xué)生分析和討論實(shí)際案例,將所學(xué)理論知識(shí)與實(shí)際應(yīng)用結(jié)合起來[6];進(jìn)行PLC編程和實(shí)驗(yàn)操作的示范,讓學(xué)生直觀地了解PLC的工作過程和參數(shù)設(shè)置。通過多種形式的教學(xué)手段,結(jié)合理論講授、案例分析、實(shí)驗(yàn)演示和小組合作學(xué)習(xí)等環(huán)節(jié),激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,促進(jìn)他們?cè)赑LC原理及應(yīng)用方面的能力提升。

評(píng)價(jià)體系:評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)更關(guān)注學(xué)生的綜合能力和實(shí)踐能力,評(píng)估學(xué)生在項(xiàng)目實(shí)踐過程中的表現(xiàn)及獲取的知識(shí)和技能。以答題、測(cè)試、作業(yè)等方式考核學(xué)生掌握PLC原理和應(yīng)用理論知識(shí)的情況。以提交報(bào)告的方式,考查學(xué)生設(shè)計(jì)的PLC控制系統(tǒng)的功能完整性、穩(wěn)定性和解決實(shí)際問題的效果。以同組成員的互評(píng)、教師的觀察和記錄等方式評(píng)估學(xué)生在小組合作學(xué)習(xí)中的表現(xiàn)。完善的評(píng)價(jià)體系可以綜合考慮學(xué)生的項(xiàng)目成果、團(tuán)隊(duì)合作、個(gè)人表現(xiàn)和理論知識(shí)掌握情況,能從多個(gè)角度全面評(píng)估學(xué)生的能力提升和學(xué)習(xí)成果。同時(shí),教師的及時(shí)反饋和指導(dǎo),以及學(xué)生的自我評(píng)價(jià)和反思,能夠幫助學(xué)生不斷調(diào)整和完善自己的學(xué)習(xí)策略,并持續(xù)提高PLC原理及應(yīng)用方面的能力水平。

三、實(shí)踐應(yīng)用

“能力引導(dǎo)+項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)”教學(xué)模式旨在提高學(xué)生的學(xué)科素養(yǎng)和實(shí)踐能力,讓學(xué)生從學(xué)科學(xué)習(xí)到實(shí)踐活動(dòng),全方位提高自己的能力水平和實(shí)踐素質(zhì)。該教學(xué)模式采用以點(diǎn)帶面的方式,具體實(shí)施方法如下。

(一)培養(yǎng)目標(biāo)設(shè)計(jì)

以“改革+創(chuàng)新”教育理念為指導(dǎo),以PLC原理及應(yīng)用課程設(shè)計(jì)為研究對(duì)象,基于企業(yè)對(duì)機(jī)械類學(xué)生能力的需求,采用“能力引導(dǎo)+項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)”的新型教學(xué)模式,設(shè)計(jì)理論知識(shí)體系模塊和工程能力體系模塊,如圖1所示。通過完成項(xiàng)目選題、設(shè)計(jì)、實(shí)施、評(píng)估四個(gè)環(huán)節(jié)的教學(xué)任務(wù),重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)學(xué)生的知識(shí)培養(yǎng)和能力訓(xùn)練,保障理論知識(shí)點(diǎn)與項(xiàng)目實(shí)踐充分交融,提高學(xué)生的實(shí)踐能力,拓寬學(xué)生的知識(shí)面,夯實(shí)學(xué)生專業(yè)知識(shí),最終實(shí)現(xiàn)復(fù)合型創(chuàng)新人才的培養(yǎng)目標(biāo)。

(二)實(shí)施流程

本著“改革+創(chuàng)新”的教學(xué)理念,教師按照制定項(xiàng)目選題、項(xiàng)目設(shè)計(jì)、項(xiàng)目實(shí)施和項(xiàng)目評(píng)估的步驟開展課程案例教學(xué):以“智能分揀裝置控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)”為題,以提高學(xué)生的實(shí)踐能力為目標(biāo),引導(dǎo)學(xué)生分析分揀功能、設(shè)計(jì)電路系統(tǒng)和控制系統(tǒng)、優(yōu)化仿真系統(tǒng)。具體如圖2所示。

項(xiàng)目選題環(huán)節(jié)主要包括三個(gè)內(nèi)容:第一,根據(jù)PLC原理及應(yīng)用課程設(shè)計(jì)的知識(shí)點(diǎn),結(jié)合實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)功能特點(diǎn),遴選包含課程所有知識(shí)點(diǎn)的項(xiàng)目,讓學(xué)生在每個(gè)環(huán)節(jié)都能得到充分的鍛煉;第二,在充分考慮學(xué)生的現(xiàn)有知識(shí)和能力水平的基礎(chǔ)上,制定合理的項(xiàng)目任務(wù)及目標(biāo),讓學(xué)生知道需要完成的任務(wù)及訓(xùn)練后要達(dá)到的技術(shù)層次;第三,項(xiàng)目應(yīng)具備經(jīng)濟(jì)效益,成果應(yīng)具有應(yīng)用價(jià)值?！爸悄芊謷b置控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)”項(xiàng)目是為了解決物流企業(yè)分揀過程中出現(xiàn)的漏揀、錯(cuò)揀、貨物破損臟污、貨品串貨等問題而產(chǎn)生的。

項(xiàng)目設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)以項(xiàng)目小組為單位,通過小組成員互相討論,明確項(xiàng)目任務(wù)的具體內(nèi)容,依據(jù)課程知識(shí)點(diǎn)分解項(xiàng)目任務(wù)。[7]學(xué)生在教師的指導(dǎo)下整理、討論有關(guān)智能分揀裝置的文獻(xiàn)資料,確定項(xiàng)目的技術(shù)目標(biāo),研究物料的形狀、材質(zhì)、顏色的變化對(duì)智能分揀裝置的運(yùn)行影響,為優(yōu)化控制系統(tǒng)提供技術(shù)支持。以智能分揀裝置為研究對(duì)象,制定4個(gè)子項(xiàng)目:第一,分析現(xiàn)有裝置的物料分揀功能;第二,根據(jù)分揀裝置的實(shí)際情況,設(shè)計(jì)電路控制系統(tǒng)模型;第三,搭建分揀裝置的控制系統(tǒng),將設(shè)計(jì)結(jié)果與裝置實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行比較,研究系統(tǒng)參數(shù)的變化對(duì)分揀功能產(chǎn)生的影響;第四,為了縮短運(yùn)行調(diào)試周期,提高系統(tǒng)設(shè)計(jì)效率,通過仿真軟件進(jìn)行系統(tǒng)模擬仿真,快速獲取系統(tǒng)參數(shù)、物料形態(tài)、材質(zhì)和顏色的變化對(duì)分揀功能產(chǎn)生的影響,進(jìn)一步優(yōu)化控制系統(tǒng)各項(xiàng)性能指標(biāo),最終獲得最佳的控制方案。

項(xiàng)目實(shí)施環(huán)節(jié),任課教師根據(jù)項(xiàng)目的要求,調(diào)整教學(xué)計(jì)劃和內(nèi)容,力求做到讓學(xué)生提前掌握關(guān)聯(lián)知識(shí)、解決項(xiàng)目實(shí)施過程中缺乏關(guān)聯(lián)理論知識(shí)的問題。項(xiàng)目由教師按照“動(dòng)作分析—搭建電路—軟件設(shè)計(jì)—運(yùn)行測(cè)試”的思路開展實(shí)施環(huán)節(jié),讓學(xué)生在開展項(xiàng)目的過程中運(yùn)用課程知識(shí)解決實(shí)際的工程問題。該環(huán)節(jié)的主要內(nèi)容為:教師布置項(xiàng)目任務(wù)、研究內(nèi)容和考核要求,對(duì)每個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行全程指導(dǎo),設(shè)計(jì)該項(xiàng)目的關(guān)聯(lián)問題,包括氣缸、電機(jī)、機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特性對(duì)控制系統(tǒng)產(chǎn)生的影響,主電路和控制電路的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則,控制系統(tǒng)的程序調(diào)試及優(yōu)化方法,物料的各種參數(shù)變化對(duì)控制系統(tǒng)的影響。根據(jù)項(xiàng)目任務(wù)要求,學(xué)生以小組為學(xué)習(xí)單元,對(duì)裝置動(dòng)作原理進(jìn)行分析,對(duì)氣缸、電機(jī)、機(jī)構(gòu)之間的關(guān)聯(lián)性進(jìn)行深入研究。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上動(dòng)手搭建一個(gè)基于PLC控制的智能分揀裝置。該項(xiàng)目可以幫助學(xué)生熟悉PLC的功能和應(yīng)用,加深其對(duì)機(jī)構(gòu)、電機(jī)動(dòng)作的理解。小組成員對(duì)控制電路編寫裝置各單元的信號(hào)采集、數(shù)據(jù)分析和輸出處理等指令,通過上位機(jī)與設(shè)備連接,現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試控制系統(tǒng),使執(zhí)行結(jié)果和任務(wù)要求一致。通過這些實(shí)踐環(huán)節(jié),學(xué)生能夠?qū)⑺鶎W(xué)的理論知識(shí)轉(zhuǎn)化為實(shí)踐能力,培養(yǎng)他們的工程應(yīng)用能力和解決問題的能力。[8]同時(shí),實(shí)踐環(huán)節(jié)也為學(xué)生提供了與真實(shí)工作情境接觸的機(jī)會(huì),使他們更好地適應(yīng)將來的職業(yè)需求。

圖1 基于“能力引導(dǎo)+項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)”的課程培養(yǎng)目標(biāo)

圖2 教學(xué)案例實(shí)施流程

項(xiàng)目評(píng)估環(huán)節(jié)是檢測(cè)課程教學(xué)成效的重要環(huán)節(jié),是科學(xué)、客觀評(píng)定學(xué)生成績,理性總結(jié)課程教學(xué)的有效過程。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上展示自己的項(xiàng)目成果,并接受教師評(píng)價(jià)。采用各子項(xiàng)目評(píng)定(30%)、項(xiàng)目總結(jié)報(bào)告(30%)和現(xiàn)場(chǎng)答辯(40%)相結(jié)合的方式,綜合評(píng)定學(xué)生提交的作品、PPT匯報(bào)情況和書面報(bào)告。[9]評(píng)定指標(biāo)主要考慮以下三個(gè)主要因素:第一,學(xué)生能力評(píng)定,評(píng)估學(xué)生在課程中展示的技術(shù)能力、在實(shí)際項(xiàng)目中的工作表現(xiàn),包括設(shè)計(jì)、安裝、編程和調(diào)試PLC系統(tǒng)的能力;第二,教學(xué)效果評(píng)定,評(píng)估學(xué)生在課程結(jié)束時(shí)掌握理論知識(shí)、PLC技術(shù)的程度,在實(shí)際應(yīng)用中的表現(xiàn)和應(yīng)用能力的提升程度;第三,學(xué)生素質(zhì)評(píng)定,主要考查學(xué)生的獨(dú)立思考、創(chuàng)造性思維能力,在項(xiàng)目中的主動(dòng)參與程度、團(tuán)隊(duì)合作能力及解決問題的能力。根據(jù)項(xiàng)目評(píng)估過程中出現(xiàn)的問題,教師需要深入研究,不斷完善課程教學(xué)方法,進(jìn)而增強(qiáng)“能力引導(dǎo)+項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)”教學(xué)模式在PLC原理及應(yīng)用課程設(shè)計(jì)中的實(shí)際效果。

(三)教學(xué)總結(jié)

“能力引導(dǎo)+項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)”的教學(xué)模式以培養(yǎng)學(xué)生的能力為核心,注重激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和提高其自主學(xué)習(xí)能力,引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行深入思考和探索,將理論學(xué)習(xí)與實(shí)際項(xiàng)目結(jié)合起來,提高他們的工程應(yīng)用能力。教師通過多種評(píng)價(jià)方式,全面了解學(xué)生的學(xué)習(xí)成果和能力提升情況,為學(xué)生提供及時(shí)的反饋和指導(dǎo)。教師在這種教學(xué)模式下不再是傳統(tǒng)的知識(shí)灌輸者,而是引導(dǎo)者和指導(dǎo)者,及時(shí)反饋和評(píng)估學(xué)生的學(xué)習(xí)情況可幫助學(xué)生培養(yǎng)問題解決能力和創(chuàng)新思維能力。這種教學(xué)模式不僅培養(yǎng)了學(xué)生的能力,而且為其提供了與真實(shí)工作環(huán)境接軌的機(jī)會(huì),為學(xué)生成為具有實(shí)際應(yīng)用能力的工程專業(yè)人才奠定了基礎(chǔ)。

四、結(jié)語

傳統(tǒng)教育模式忽視了學(xué)生的實(shí)踐操作能力、問題解決能力和創(chuàng)新思維的培養(yǎng),導(dǎo)致學(xué)生缺乏有效應(yīng)對(duì)實(shí)際問題的能力?！澳芰σ龑?dǎo)+項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)”教學(xué)模式從能力引導(dǎo)、項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)、教師授課形式、評(píng)價(jià)體系四個(gè)方面培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐操作能力,是一種有效的教學(xué)模式創(chuàng)新。PLC原理及應(yīng)用課程設(shè)計(jì)的實(shí)踐證明,該教學(xué)模式提供了與真實(shí)工作環(huán)境接軌的機(jī)會(huì),培養(yǎng)了學(xué)生的工程應(yīng)用能力。