可編程控制器課程教學(xué)的探索和改革

強(qiáng) 浩 俞亞萍

(1.常州大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院 江蘇常州 213164 2.江蘇技術(shù)師范學(xué)院團(tuán)委 江蘇常州 213001)

可編程控制器課程教學(xué)的探索和改革

強(qiáng) 浩1俞亞萍2

(1.常州大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院 江蘇常州 213164 2.江蘇技術(shù)師范學(xué)院團(tuán)委 江蘇常州 213001)

培養(yǎng)高素質(zhì)技能型人才是社會(huì)對(duì)工科院校培養(yǎng)學(xué)生提出的整體要求，對(duì)于PLC課程教學(xué)的改革必須以培養(yǎng)學(xué)生PLC的應(yīng)用技能為目標(biāo)，加大實(shí)踐和實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)。從教學(xué)內(nèi)容、計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)、教學(xué)方法及考核方式等方面進(jìn)行PLC課程教學(xué)的探索和改革，以形成“學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)”的新型教學(xué)模式為目標(biāo)，努力實(shí)施科學(xué)的、完整的PLC課程體系。

教學(xué)改革;可編程控制器;實(shí)踐教學(xué)

PLC是以微處理器為基礎(chǔ)的新一代工業(yè)控制器，綜合了計(jì)算機(jī)、電氣控制和自動(dòng)化等技術(shù)，控制系統(tǒng)組建方便，可靠性高，易于使用和維護(hù)。自從1987年國際電工委員會(huì)(IEC)對(duì)PLC進(jìn)行了定義來，PLC發(fā)展迅猛，在過程控制、生產(chǎn)自動(dòng)化及DCS系統(tǒng)等方面均獲得了廣泛應(yīng)用。目前PLC的發(fā)展極具活力，同時(shí)隨著各種新的控制理論和控制技術(shù)不斷融入和滲透，使得PLC教學(xué)內(nèi)容越來越豐富，并進(jìn)一步提高了PLC對(duì)工程訓(xùn)練的要求。高等教育改革所引發(fā)的課程設(shè)置變革，使各專業(yè)課的教學(xué)學(xué)時(shí)不斷減少。傳統(tǒng)的教育觀念和教學(xué)模式已不能適應(yīng)當(dāng)前社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求，培養(yǎng)高素質(zhì)技能型人才是社會(huì)對(duì)工科院校培養(yǎng)學(xué)生提出的整體要求，因此進(jìn)行全面改革PLC課程勢(shì)在必行［1-3］。本文主要以培養(yǎng)PLC工程應(yīng)用型高素質(zhì)人才為目標(biāo)，改革教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法，探索新的計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)模式和新的考評(píng)機(jī)制。

1 明確目標(biāo)，確定教學(xué)內(nèi)容

PLC是一門工程性質(zhì)很強(qiáng)的課程，應(yīng)當(dāng)以培養(yǎng)學(xué)生PLC的應(yīng)用技能為目標(biāo)，在制定課程教學(xué)大綱時(shí)應(yīng)突出“學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)”，加大本課程的實(shí)踐和實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)。任課教師應(yīng)當(dāng)結(jié)合教育改革的宗旨，以“重視基本理論、強(qiáng)化實(shí)踐技能”為指導(dǎo)思想，重點(diǎn)講授PLC應(yīng)用方面的知識(shí)，且應(yīng)始終站在學(xué)科最前沿，及時(shí)掌握本領(lǐng)域的最新科技動(dòng)態(tài)，不斷更新自身的知識(shí)體系，適時(shí)地將本領(lǐng)域最新科技成果補(bǔ)充到教學(xué)內(nèi)容中［4］，杜絕一成不變的講義和教案。

多年來，本課程教學(xué)小組以技術(shù)先進(jìn)的德國西門子PLC S7–200為基礎(chǔ)進(jìn)行授課，不斷追蹤前沿動(dòng)態(tài)，適當(dāng)加入S7-300，S7-400及其他品牌PLC(主要有三菱PLC)的相關(guān)知識(shí)，完善教學(xué)內(nèi)容，以適應(yīng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。在教學(xué)內(nèi)容的組織中，從教學(xué)規(guī)律出發(fā)，合理安排知識(shí)點(diǎn)，適當(dāng)?shù)赝怀鲋攸c(diǎn)和難點(diǎn)，注重知識(shí)的系統(tǒng)性;從工程應(yīng)用出發(fā)，精煉傳統(tǒng)內(nèi)容，不斷融入前沿技術(shù)，體現(xiàn)知識(shí)的前瞻性，優(yōu)化整合以形成完整的知識(shí)體系。教學(xué)中應(yīng)注重理論與實(shí)踐相結(jié)合，有目的地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和工程應(yīng)用能力，使學(xué)生初步掌握PLC控制技術(shù)。另外，為了與國際發(fā)展接軌，更好地提升學(xué)生的競(jìng)爭(zhēng)力，本學(xué)期本課程組還進(jìn)行了雙語教學(xué)。除了使用中英文對(duì)照課本進(jìn)行講課外，還讓學(xué)生查找PLC相關(guān)的英文資料(主要包括具體型號(hào)PLC的英文說明資料和相關(guān)英文文獻(xiàn))進(jìn)行討論。但至于如何更有效地提高雙語教學(xué)的效果，還需要在今后的教學(xué)中進(jìn)一步研究和探索。

明確教學(xué)目的，更有利于有組織、有目的地開展課堂教學(xué)活動(dòng)，整合課程教學(xué)內(nèi)容，突出技術(shù)應(yīng)用能力的培養(yǎng)，提高整體教學(xué)的質(zhì)量。以培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際應(yīng)用能力為目標(biāo)，課題組在制定教學(xué)大綱時(shí)重新構(gòu)建了PLC課程教學(xué)內(nèi)容體系，大大提高了實(shí)踐教學(xué)的比重［5］，由以往的20%提高到了60% ～70%，并鼓勵(lì)學(xué)生參加《可編程控制器(PLC)程序設(shè)計(jì)師職業(yè)培訓(xùn)證書》的考核。其教學(xué)內(nèi)容體系如圖1所示。

圖1 PLC教學(xué)體系

圖1中基本知識(shí)可采用案例引入的教學(xué)方法，基本技能可采用現(xiàn)場(chǎng)學(xué)、現(xiàn)場(chǎng)練的教學(xué)方法，綜合訓(xùn)練以課題設(shè)計(jì)與系統(tǒng)調(diào)試為主，拓展訓(xùn)練結(jié)合相關(guān)考證和競(jìng)賽有組織地實(shí)施。

2 運(yùn)用計(jì)算機(jī)豐富輔助教學(xué)手段

計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)優(yōu)化課程教學(xué)是當(dāng)前教育改革重要途徑之一，PLC的計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)主要體現(xiàn)在課堂教學(xué)中的多媒體輔助教學(xué)和日常網(wǎng)絡(luò)輔助教學(xué)兩方面［6］。

2.1 多媒體輔助教學(xué)

多媒體輔助教學(xué)，能使呆板的課堂變得生機(jī)盎然，解決傳統(tǒng)教學(xué)方式的難題，使微觀問題宏觀化、復(fù)雜問題簡(jiǎn)單化、抽象問題具體化，變“注入式”教學(xué)為“啟發(fā)式”教學(xué)，能顯著提高教學(xué)效果。

多媒體教學(xué)的重點(diǎn)是課件設(shè)計(jì)。如何將文本教案改為腳本是課件設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，而腳本又是制作多媒體教學(xué)軟件的直接信息，設(shè)計(jì)過程中切忌將教案內(nèi)容簡(jiǎn)單地植入課件，直接搬進(jìn)課堂。課件的展示過程應(yīng)當(dāng)以學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律為基礎(chǔ)，集啟發(fā)性、探索性、實(shí)用性和趣味性為一體，應(yīng)能較好地體現(xiàn)以“學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)”的教學(xué)理念。

多媒體輔助教學(xué)，通過提高單位時(shí)間內(nèi)的教學(xué)信息量，從而提高教學(xué)效率。多媒體課件主要以圖表為主，用大量生動(dòng)、形象、直觀的畫面及適當(dāng)?shù)奈淖终f明，加深學(xué)生的感知和理解。另外針對(duì)PLC知識(shí)更新周期越來越短的實(shí)際情況，計(jì)算機(jī)多媒體輔助教學(xué)更易于實(shí)現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容的更新和變換，同時(shí)對(duì)于啟迪學(xué)生思維及培養(yǎng)其創(chuàng)新精神有深遠(yuǎn)意義。

2.2 網(wǎng)絡(luò)輔助教學(xué)

校園網(wǎng)為學(xué)校的網(wǎng)絡(luò)輔助教學(xué)提供了一個(gè)很好的平臺(tái)，其虛擬性、平等性和交互性，為教師、學(xué)生、教學(xué)資源三者之間實(shí)現(xiàn)有效的互動(dòng)提供了相應(yīng)的保障。通過將文本教材、軟件工具、多媒體課件以及從網(wǎng)絡(luò)上獲取的各種廣泛而豐富的教學(xué)資源上傳網(wǎng)絡(luò)，可以為學(xué)生自主學(xué)習(xí)和自我探索創(chuàng)設(shè)條件，有效地加強(qiáng)了學(xué)生培養(yǎng)自我獲取知識(shí)的能力。

在網(wǎng)絡(luò)輔助教學(xué)中，本課程小組專門設(shè)計(jì)制作了適合學(xué)生自學(xué)，與教材內(nèi)容相配套的多媒體網(wǎng)絡(luò)課件，適合于學(xué)生課前預(yù)習(xí)及課后復(fù)習(xí)之用。同時(shí)上傳的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源主要注重課程的重點(diǎn)、難點(diǎn)的理解和消化，配合典型教案及習(xí)題并附上正確答案，使學(xué)生對(duì)知識(shí)掌握得更扎實(shí)、更牢固。課程小組還利用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)發(fā)布課程要求、教學(xué)計(jì)劃、教學(xué)安排、內(nèi)容提要、重點(diǎn)與難點(diǎn)、參考教材、模擬試題等，方便學(xué)生有效地安排時(shí)間，進(jìn)行主動(dòng)的、有的放矢的學(xué)習(xí)。另外還定期地利用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)開展專題討論，學(xué)生可以各抒己見，在討論中加深對(duì)課程的認(rèn)識(shí)，使學(xué)生的思路更開闊、學(xué)習(xí)方向更明確、學(xué)習(xí)的主體性更突出。

3 改進(jìn)教學(xué)方法

PLC是一門實(shí)用性、工程性和綜合性很強(qiáng)的課程，主要依靠程序?qū)崿F(xiàn)工業(yè)控制，所以課堂上除了最基本的理論知識(shí)講解外，啟發(fā)學(xué)生的思維、激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，并通過實(shí)踐教學(xué)使學(xué)生具備初步的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力顯得尤為重要。既然PLC與實(shí)際工程聯(lián)系緊密，就有必要壓縮理論教學(xué)課時(shí)，進(jìn)一步增加實(shí)驗(yàn)課時(shí)，強(qiáng)化實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。通過實(shí)驗(yàn)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)和課程設(shè)計(jì)等實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，增強(qiáng)廣大學(xué)生的綜合運(yùn)用能力，更好地完成教學(xué)目的。

在教學(xué)中主要采用了“任務(wù)驅(qū)動(dòng)，分組教學(xué)”的模式。該教學(xué)方式可使接受能力不同的學(xué)生在每一次學(xué)習(xí)中都學(xué)有所獲。例如根據(jù)學(xué)生掌握知識(shí)點(diǎn)的實(shí)際情況將部分案例的難度分解成容易、中等、較難三個(gè)層次，要求每個(gè)學(xué)生都能完成容易層次的任務(wù);90%的學(xué)生能完成中等層次的任務(wù);40%的學(xué)生能完成較難層次的任務(wù)，這樣既保證了全體學(xué)生基本學(xué)習(xí)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，同時(shí)也解決了部分優(yōu)秀學(xué)生培養(yǎng)、提高的問題。

鼓勵(lì)學(xué)生積極參與教師的科研活動(dòng)和實(shí)驗(yàn)室建設(shè)工作。為了提高實(shí)驗(yàn)室的利用率，有組織地、有目的地開放實(shí)驗(yàn)室，補(bǔ)充拓展開放型實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生根據(jù)自身的學(xué)習(xí)階段和接受能力靈活機(jī)動(dòng)地進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室，極大程度上增加了學(xué)生進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)的機(jī)會(huì)。

另外準(zhǔn)備嘗試以學(xué)校團(tuán)委牽頭，學(xué)院負(fù)責(zé)組織PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)競(jìng)賽。通過學(xué)生自由組隊(duì)、自主選題，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成設(shè)計(jì)任務(wù)。由教師根據(jù)任務(wù)難度及完成的情況對(duì)小組進(jìn)行評(píng)分，并選拔優(yōu)秀的學(xué)生組織團(tuán)隊(duì)參加更高級(jí)別的比賽，例如西門子PLC設(shè)計(jì)大賽。

4 改革考核方式

考核方式能在一定程度上引導(dǎo)學(xué)生的學(xué)習(xí)行為?？己朔绞降母母镆彩羌訌?qiáng)素質(zhì)教育、培養(yǎng)創(chuàng)新能力的重要手段之一，本課題組經(jīng)過多年的摸索，逐漸形成了平時(shí)成績(jī)與考試成績(jī)相結(jié)合的考評(píng)機(jī)制。平時(shí)成績(jī)是包括出勤、課堂回答問題、網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)討論問題、作業(yè)、實(shí)驗(yàn)等的綜合評(píng)價(jià)，其比重也是越來越大，由10%到提高到目前的30%。同時(shí)注重理論考試內(nèi)容，避免以往死記硬背的題型，突出題型的應(yīng)用性、靈活性和綜合性，在考查學(xué)生基本PLC知識(shí)的同時(shí)，重點(diǎn)考核學(xué)生的創(chuàng)新能力和實(shí)際應(yīng)用能力，這有利于進(jìn)一步促進(jìn)學(xué)生積極、主動(dòng)、創(chuàng)新地學(xué)習(xí)。

課程考核時(shí)增加了實(shí)驗(yàn)考核，實(shí)驗(yàn)考核方法以注重考核學(xué)生解決實(shí)際問題的能力為前提，側(cè)重于PLC的綜合應(yīng)用能力考核和創(chuàng)新能力考核。分組考核是一個(gè)不錯(cuò)的選擇，將學(xué)生按照接受能力的不同進(jìn)行均衡分組。每組人數(shù)視具體情況而定，一般為4人，設(shè)立一位組長(zhǎng)，其主要負(fù)責(zé)組員的分工和協(xié)調(diào)，并擔(dān)負(fù)組員的評(píng)價(jià)任務(wù)。只有完成案例任務(wù)，才能獲取相應(yīng)的積分值，從而提高平時(shí)成績(jī)。因此為了獲得較高的評(píng)價(jià)，這就要求每個(gè)學(xué)生從分析案例任務(wù)到輸入輸出端口的分配及程序流程設(shè)計(jì)，以及上機(jī)調(diào)試都要主動(dòng)參與、積極討論、互相配合。

教學(xué)改革任重而道遠(yuǎn)，積極探索新的改革思路，構(gòu)建和實(shí)施科學(xué)的、完整的課程體系，培養(yǎng)高素質(zhì)技能型人才是一項(xiàng)長(zhǎng)期而艱巨的任務(wù)。PLC課程的教學(xué)改革是在教學(xué)過程中所做的嘗試，取得了良好的教學(xué)效果。

［1］吳中俊，項(xiàng)倩雯，吉敬華，等.運(yùn)用現(xiàn)代教育技術(shù)深化PLC課程教學(xué)改革［J］.江蘇大學(xué)學(xué)報(bào):高教研究版，2006(1):89-92.

［2］嚴(yán)建雯.關(guān)于高校創(chuàng)新教育的幾點(diǎn)思考［J］.寧波大學(xué)學(xué)報(bào):教育科學(xué)版，2003(3):49-51.

［3］王達(dá)光，劉滿元，周培春.應(yīng)用現(xiàn)代教育技術(shù) 推進(jìn)教育教學(xué)改革［J］.高教論壇，2004(4):155-158.

［4］楊祖華.可編程控制器(PLC)教學(xué)之探討［J］.中國科技創(chuàng)新導(dǎo)刊，2011(29):64.

［5］張華強(qiáng)，王新生，張晉格.自動(dòng)化專業(yè)實(shí)踐教學(xué)與創(chuàng)新教育的改革建議［J］.實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2005(S1):65-68.

［6］聶英春.多媒體輔助教學(xué)分析［J］.科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2011(17):193.

Exploration and Reform of PLC Teaching

QIANG Hao1YU Ya-ping2
(1.School of Information Science＆ Engineering，Changzhou University，Changzhou 213164 2.Youth League Committee，Jiangsu Teachers University of Technology，Changzhou 213001，China)

Cultivating high-quality skilled talents is the overall requirements for the engineering colleges.PLC course teaching reform must aim at the practical skills of the students，increase practice and training sectors.From teaching contents，computer-aided teaching，teaching methods and assessment methods，the paper makes an exploration and reform of PLC teaching of forming a new teaching pattern of"students-centered and teacher-led"teaching to implement the scientific and complete PLC curriculum.

teaching reform;PLC;practice teaching

TM 571.61-4

A

1672-2434(2012)01-0047-03

2011-12-21

強(qiáng) 浩(1976-)，男，講師，從事研究方向:PLC、自動(dòng)控制、電力系統(tǒng)