“現(xiàn)代電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)”課程項(xiàng)目化教學(xué)改革研究

榮麗娜

摘 要：該文探討了“現(xiàn)代電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)”課程項(xiàng)目化教學(xué)改革的若干方法和措施。作者結(jié)合自身教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，提出了圍繞“項(xiàng)目化教學(xué)”而進(jìn)行的一系列綜合改革方案，從改革的實(shí)施意義，實(shí)施方案，實(shí)施保障，改革引發(fā)的新挑戰(zhàn)及解決思路等方面，對(duì)該課程的教學(xué)改革進(jìn)行綜合探討，并重點(diǎn)探討改革的挑戰(zhàn)及應(yīng)對(duì)措施。以期改善傳統(tǒng)教學(xué)中以課堂教學(xué)為主而導(dǎo)致的“重理論輕實(shí)踐”的弊端，為提高課堂效率，改善教學(xué)效果，提升相關(guān)專(zhuān)業(yè)學(xué)生的就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力提供新的改革思路。

關(guān)鍵詞：PLC 教學(xué)改革 項(xiàng)目化教學(xué) 實(shí)踐教學(xué) 小班教學(xué)

中圖分類(lèi)號(hào)：G4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2015）08（a）-0061-02

自20世紀(jì)60年代以來(lái)，可編程控制器（programmable logic controller， PLC）及其網(wǎng)絡(luò)得到了飛速發(fā)展[1]。作為一種專(zhuān)門(mén)應(yīng)用于工業(yè)環(huán)境的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，可編程控制器綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和傳感器技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)，通過(guò)用戶(hù)存儲(chǔ)的應(yīng)用程序來(lái)控制生產(chǎn)過(guò)程。由于具有可靠性高、穩(wěn)定性好、操作方便、價(jià)格低廉和實(shí)時(shí)處理能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，PLC已被公認(rèn)為現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化三大支柱之一。因?yàn)樯婕皩?duì)PLC及其系統(tǒng)的了解與應(yīng)用，“現(xiàn)代電氣控制及PLC技術(shù)”課程在電氣工程及其自動(dòng)化、電子信息工程、智能電網(wǎng)等專(zhuān)業(yè)的課程體系中具有極其重要的地位。該課程的目標(biāo)是讓學(xué)生掌握一門(mén)實(shí)用的技術(shù)，其最大特點(diǎn)是實(shí)踐性強(qiáng)，與企業(yè)需求結(jié)合緊密。因此，實(shí)踐動(dòng)手環(huán)節(jié)在該課程教學(xué)中具有核心地位。

然而，隨著社會(huì)、企業(yè)對(duì)高校人才動(dòng)手能力要求的不斷提高，“現(xiàn)代電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)”課程采用傳統(tǒng)的以課堂教學(xué)為主的教學(xué)方法越來(lái)越無(wú)法滿(mǎn)足社會(huì)對(duì)相關(guān)專(zhuān)業(yè)人才的要求。從作者的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)看，該課程目前的教學(xué)主要存在以下問(wèn)題。

（1）教學(xué)進(jìn)程拘泥于教材章節(jié)的邏輯順序。由于教材的編寫(xiě)往往按照PLC的產(chǎn)生背景，發(fā)展歷史，基礎(chǔ)知識(shí)，PLC的基本指令，PLC的功能指令，PLC的順序控制等的邏輯順序編寫(xiě)，在傳統(tǒng)的課堂教學(xué)中，教師在學(xué)生對(duì)PLC缺乏感性認(rèn)識(shí)的情況下，大量講述PLC的發(fā)展歷史，硬件結(jié)構(gòu)等知識(shí)，很難激發(fā)學(xué)生的興趣，教學(xué)也不符合記憶和掌握技能的規(guī)律，因此不利于學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)。

（2）實(shí)驗(yàn)課課時(shí)相對(duì)不足。在傳統(tǒng)的教學(xué)中，由于受到課程體系教學(xué)大綱的制約，通常只能安排8學(xué)時(shí)左右的課內(nèi)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)。實(shí)驗(yàn)課程通常由4個(gè)左右的獨(dú)立實(shí)驗(yàn)組成，這樣的實(shí)驗(yàn)課時(shí)遠(yuǎn)不能實(shí)現(xiàn)使學(xué)生熟練掌握一門(mén)技術(shù)應(yīng)用類(lèi)課程的目標(biāo)。另外，由于受到實(shí)驗(yàn)室安排等因素的影響，理論課授課內(nèi)容往往與實(shí)驗(yàn)課程的內(nèi)容在時(shí)空上脫節(jié)，學(xué)生在學(xué)習(xí)新的理論知識(shí)后無(wú)法及時(shí)在實(shí)驗(yàn)中鞏固，不利于理論知識(shí)的及時(shí)消化吸收。

（3）實(shí)驗(yàn)課逐漸流于形式。在傳統(tǒng)的教學(xué)中，對(duì)該課程的考核方式依舊以期末筆試成績(jī)?yōu)橹?，以平時(shí)成績(jī)?yōu)檩o的考核方式，而實(shí)驗(yàn)只占平時(shí)成績(jī)的一部分比例。因此對(duì)學(xué)生主動(dòng)積極進(jìn)行實(shí)驗(yàn)缺少有效的激勵(lì)措施。并且，由于實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容單一，容易復(fù)現(xiàn)，許多學(xué)生逐漸依賴(lài)其他同學(xué)。

（4）實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與社會(huì)需求脫節(jié)。實(shí)驗(yàn)室提供的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容相對(duì)簡(jiǎn)單，例如基本指令編程練習(xí)、小車(chē)運(yùn)送物料模擬等等，缺乏具體的工程背景，或者只是對(duì)工程問(wèn)題的簡(jiǎn)單模擬，通常與企業(yè)的人才需求脫節(jié)。

上述若干問(wèn)題嚴(yán)重影響了該課程的教學(xué)效果，制約了學(xué)生的實(shí)踐能力的提高。因此，開(kāi)展“現(xiàn)代電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)”課程的教學(xué)改革迫在眉睫。為了解決現(xiàn)有的教學(xué)困境，該文提出了以“項(xiàng)目教學(xué)法”為核心，圍繞“項(xiàng)目教學(xué)法”展開(kāi)改變教學(xué)場(chǎng)地，推廣小班化教學(xué)，拓展實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，加強(qiáng)校企合作，優(yōu)化考核與激勵(lì)手段等一系列綜合教學(xué)改革措施，為提高課堂效率、改善教學(xué)效果、提升相關(guān)專(zhuān)業(yè)學(xué)生的就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力提供新的課程改革思路。

1 “現(xiàn)代電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)” 課程改革方案及挑戰(zhàn)

1.1 實(shí)施方案

“項(xiàng)目教學(xué)法”是指師生以團(tuán)隊(duì)的形式共同實(shí)施一個(gè)完整的項(xiàng)目工作而進(jìn)行的教學(xué)活動(dòng)[2]。項(xiàng)目教學(xué)法是行動(dòng)導(dǎo)向教學(xué)組織形式之一，旨在講理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)有機(jī)地結(jié)合，提高學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的綜合能力。學(xué)生通過(guò)完成項(xiàng)目，學(xué)習(xí)和掌握每一環(huán)節(jié)的基本知識(shí)和了解所需的必備能力。

為了保證“項(xiàng)目教學(xué)法”的實(shí)施，可以從教學(xué)場(chǎng)地、教學(xué)組織形式、實(shí)驗(yàn)組織形式等方面，綜合考慮以下思路。

（1）采用現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)法。

傳統(tǒng)的教學(xué)方法以課堂教學(xué)為主，以實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)加強(qiáng)動(dòng)手能力的方式。由于理論課的教授內(nèi)容與實(shí)驗(yàn)課程的安排在時(shí)空上脫節(jié)，不利于學(xué)生將理論知識(shí)及時(shí)消化吸收。采用“項(xiàng)目教學(xué)法”擬在改變這一教學(xué)方式。因此可以考慮采用現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，即整個(gè)教學(xué)過(guò)程在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行，教室現(xiàn)場(chǎng)介紹PLC的發(fā)展歷史及背景、現(xiàn)場(chǎng)介紹實(shí)驗(yàn)設(shè)備及使用、現(xiàn)場(chǎng)講解程序設(shè)計(jì)及示范、現(xiàn)場(chǎng)組織師生討論、現(xiàn)場(chǎng)讓學(xué)生投入實(shí)踐，努力營(yíng)造真實(shí)的工程環(huán)境，加強(qiáng)師生互動(dòng)，讓學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐穿插于整個(gè)課堂教學(xué)過(guò)程中，提高學(xué)生運(yùn)用理論知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

（2）推行小班制教學(xué)。

30人以?xún)?nèi)的小班制教學(xué)方式，是采用“項(xiàng)目教學(xué)法”的理想人數(shù)。由于現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)需要教師在課堂上投入更多的時(shí)間和學(xué)生互動(dòng)，采用小班教學(xué)的方式，有利于任課教師對(duì)每位學(xué)生進(jìn)行充分的、全面地指導(dǎo)，幫助學(xué)生來(lái)提高解決實(shí)際問(wèn)題的能力。項(xiàng)目的實(shí)施過(guò)程中，學(xué)生一般以2～3人為一小組，通過(guò)小組合作共同完成項(xiàng)目。因此，學(xué)生分組時(shí)，要考慮到確保每個(gè)學(xué)生能夠在各個(gè)方面都得到訓(xùn)練，可適當(dāng)參考學(xué)生綜合成績(jī)與實(shí)踐成績(jī)，對(duì)不同學(xué)習(xí)能力和動(dòng)手能力的同學(xué)進(jìn)行分組。同時(shí)可以考慮交叉分組，即在不同項(xiàng)目的完成過(guò)程中，讓學(xué)生參與到不同的分組之中，以便在各個(gè)方面都得到鍛煉。這樣的分組模式可以使學(xué)生優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，一方面有利于培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作精神；另一方面也有利于取得更好的教學(xué)效果。

（3）實(shí)驗(yàn)內(nèi)容優(yōu)化與增加開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)。

學(xué)校的現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)平臺(tái)是西門(mén)子S7-300型可編程控制實(shí)驗(yàn)箱，集可編程邏輯控制器、編程軟件、PC/PPI編程電纜、實(shí)驗(yàn)板于一體，可進(jìn)行PLC的基本指令練習(xí)及十多個(gè)PLC實(shí)際應(yīng)用的模擬實(shí)驗(yàn)。但由于實(shí)驗(yàn)課時(shí)有限，通過(guò)課堂教學(xué)遠(yuǎn)不能達(dá)到熟悉編程技術(shù)、提升實(shí)踐能力的目的。針對(duì)這一問(wèn)題，可以有兩方面的思路。第一，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，精簡(jiǎn)基本操作實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容，刪去內(nèi)容相近的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，爭(zhēng)取使課堂內(nèi)實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容豐富化；第二，增加開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，制定嚴(yán)格的管理制度和保障制度，增加實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放時(shí)間，鼓勵(lì)學(xué)生主動(dòng)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、完成實(shí)驗(yàn)，并適當(dāng)計(jì)入考核。

（4）加強(qiáng)校企合作。

“現(xiàn)代電氣控制及PLC技術(shù)”是和社會(huì)、企業(yè)需求結(jié)合最緊密的應(yīng)用類(lèi)課程之一，其最大特點(diǎn)是應(yīng)用性、實(shí)踐性強(qiáng)，理論和實(shí)踐結(jié)合得特別緊密。因此，盡管采用了上述多種實(shí)踐環(huán)節(jié)的優(yōu)化措施，但理論教學(xué)效果與社會(huì)真實(shí)需求相比還是會(huì)有較大差距[3]。

為了更好地解決這一問(wèn)題，擴(kuò)大學(xué)生的知識(shí)面，加深對(duì)理論知識(shí)的理解和對(duì)企業(yè)真實(shí)應(yīng)用環(huán)境的熟悉，可以考慮以下思路：①邀請(qǐng)相關(guān)行業(yè)的專(zhuān)家、技術(shù)人員來(lái)學(xué)校作講座和報(bào)告；②充分利用教研組老師及往屆畢業(yè)學(xué)生的各種社會(huì)關(guān)系，帶領(lǐng)學(xué)生去相關(guān)企業(yè)參觀；③利用學(xué)校組織的各種課外設(shè)計(jì)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)等機(jī)會(huì)，深入學(xué)習(xí)。

1.2 改革挑戰(zhàn)及解決思路

項(xiàng)目教學(xué)法能很好地實(shí)現(xiàn)教師與學(xué)生的角色轉(zhuǎn)換，一方面將學(xué)生從傳統(tǒng)的被動(dòng)接受者的角色轉(zhuǎn)變成實(shí)際操作解決問(wèn)題的主動(dòng)者，真正體現(xiàn)出學(xué)生的主體性特征；另一方面也使教師從傳統(tǒng)的傳道、授業(yè)、解惑的全方位中心主體角色轉(zhuǎn)變成引導(dǎo)、咨詢(xún)、解惑的服務(wù)型中心角色。這種方法有利于實(shí)現(xiàn)教育的真正目的。然而，圍繞項(xiàng)目教學(xué)法展開(kāi)的改革勢(shì)必存在多方面的挑戰(zhàn)，因而要因此制定解決的方案。

（1）對(duì)教師的挑戰(zhàn)。

首先，教師應(yīng)具備多學(xué)科知識(shí)。例如，具備電氣控制方面的知識(shí)，就可以根據(jù)實(shí)際設(shè)計(jì)和指導(dǎo)電機(jī)控制的實(shí)驗(yàn)；具備過(guò)程控制方面的知識(shí)，有利于演示和講解真實(shí)的工業(yè)控制場(chǎng)面。

其次，要求教師充分完成實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)備工作和重視實(shí)驗(yàn)的監(jiān)督，包括：①教師事前做充分準(zhǔn)備，進(jìn)行先行實(shí)驗(yàn)，對(duì)儀器設(shè)備要仔細(xì)檢查，以保證實(shí)驗(yàn)的效果和安全；②在學(xué)生實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前，對(duì)實(shí)驗(yàn)的目的和要求、實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的操作注意事項(xiàng)等，通過(guò)講授或組織閱讀作充分的說(shuō)明，必要時(shí)進(jìn)行示范，以增強(qiáng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)的自覺(jué)性；③在實(shí)驗(yàn)進(jìn)行過(guò)程中，教師巡視指導(dǎo)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和糾正出現(xiàn)的問(wèn)題，進(jìn)行科學(xué)態(tài)度和方法的教育。

再次，教師應(yīng)具備較強(qiáng)的操作能力和糾錯(cuò)經(jīng)驗(yàn)。在實(shí)施PLC項(xiàng)目教學(xué)法的過(guò)程中，教師教師應(yīng)具備準(zhǔn)確把握教材，精確設(shè)置項(xiàng)目任務(wù)的能力。同時(shí)也應(yīng)具備較強(qiáng)的計(jì)算機(jī)硬件差錯(cuò)、程序差錯(cuò)地能力和經(jīng)驗(yàn)，以應(yīng)對(duì)學(xué)生在完成項(xiàng)目中可能遇到的問(wèn)題。

（2）教學(xué)環(huán)節(jié)可能出現(xiàn)的問(wèn)題及應(yīng)對(duì)措施。

經(jīng)驗(yàn)證明，“現(xiàn)代電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)”課程采用項(xiàng)目教學(xué)法能大幅度地提高教學(xué)質(zhì)量，但在實(shí)施過(guò)程中也會(huì)遇到不少問(wèn)題。例如：①不是所有課題都適合項(xiàng)目教學(xué)法，比如PLC的基本介紹與發(fā)展歷史；②在實(shí)施項(xiàng)目教學(xué)中也在項(xiàng)目教學(xué)實(shí)施時(shí)，對(duì)于某些項(xiàng)目，必須要時(shí)延長(zhǎng)授課時(shí)間，但不能占用其他課程時(shí)間；③學(xué)校的實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)條件、專(zhuān)業(yè)教師的團(tuán)隊(duì)組建、業(yè)務(wù)能力有待提高，才能更好的發(fā)揮項(xiàng)目教學(xué)法的優(yōu)點(diǎn)； ④由于實(shí)驗(yàn)室的管理區(qū)別于課堂教學(xué)，缺少周?chē)h(huán)境的監(jiān)督和影響，易出現(xiàn)教學(xué)過(guò)程松散、個(gè)別學(xué)生遲到早退的現(xiàn)象。

因此，在教學(xué)環(huán)節(jié)中，有如下問(wèn)題值得重點(diǎn)注意。

（1）考核方式的公平性和真實(shí)性。

考核是檢驗(yàn)項(xiàng)目教學(xué)法效果的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。不同于以往的課堂教學(xué)平時(shí)成績(jī)和期末考試試卷成績(jī)綜合考核的方式，項(xiàng)目教學(xué)法更注重學(xué)生的動(dòng)手能力，這意味著傳統(tǒng)的卷面考核方式不再試用。由于實(shí)驗(yàn)課缺少標(biāo)準(zhǔn)答案，缺少統(tǒng)一量化地評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，項(xiàng)目化教學(xué)點(diǎn)一個(gè)突出問(wèn)題是考核方式不當(dāng)易引起成績(jī)的公平性，繼而影響學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。值得參考的評(píng)價(jià)形式有學(xué)生自評(píng)、學(xué)生之間互評(píng)和師生之間的互評(píng)。在完成每一個(gè)項(xiàng)目后，由學(xué)生口頭敘述自己完成的工作、遇到的實(shí)際問(wèn)題及解決方法，將口頭表達(dá)作為考核的內(nèi)容之一。采用學(xué)生自評(píng)、同學(xué)互評(píng)等綜合方案，同時(shí)考慮到堂率等可以量化評(píng)價(jià)的因素，對(duì)成績(jī)予以綜合判定。

（2）學(xué)生學(xué)習(xí)積極性。

在項(xiàng)目化教學(xué)的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)教學(xué)中，由于通常需要采用分組的方式，由小組成員共同完成一個(gè)較大的項(xiàng)目，可能導(dǎo)致小組中個(gè)人價(jià)值表現(xiàn)得不明顯，可能出現(xiàn)動(dòng)手能力較弱的學(xué)生依賴(lài)動(dòng)手能力較強(qiáng)的學(xué)生，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中偷懶的現(xiàn)象?；蛘叱霈F(xiàn)一部分學(xué)生處于對(duì)實(shí)驗(yàn)課的恐懼心理以及對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果不確定的恐懼，在選課環(huán)節(jié)刻意回避該類(lèi)課程。對(duì)于這一類(lèi)問(wèn)題，值得參考的應(yīng)對(duì)方案有如前所述的交叉分組，讓學(xué)生口頭敘述自己的工作，以及成績(jī)?cè)u(píng)定上采用鼓勵(lì)的給分方式，嚴(yán)格控制不及格率，不以實(shí)驗(yàn)結(jié)果為唯一評(píng)分依據(jù)，等等。

上述問(wèn)題的存在，使得教師在項(xiàng)目化教學(xué)的改革過(guò)程中需要投入更多的精力。教師應(yīng)做到對(duì)每位學(xué)生有所了解，對(duì)每位學(xué)生的學(xué)習(xí)能力及進(jìn)展有明確的記錄和評(píng)判，保證成績(jī)的公平性，也鼓勵(lì)學(xué)生對(duì)動(dòng)手環(huán)節(jié)的積極性。

2 結(jié)語(yǔ)

“現(xiàn)代電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)”是電氣工程及其自動(dòng)化、電子信息工程、智能電網(wǎng)等專(zhuān)業(yè)的重要課程之一。由于具有實(shí)踐性強(qiáng)等特點(diǎn)，實(shí)踐環(huán)節(jié)在教學(xué)過(guò)程中非常重要。傳統(tǒng)的以課堂為主的教學(xué)方法已日漸無(wú)法適應(yīng)企業(yè)對(duì)相關(guān)專(zhuān)業(yè)畢業(yè)生的要求。該文總結(jié)了筆者在該課程實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)中的改革思路和探索，提出了圍繞“項(xiàng)目教學(xué)法”而進(jìn)行的改變教學(xué)場(chǎng)地，推廣小班化教學(xué)，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，加強(qiáng)校企合作，優(yōu)化考核與激勵(lì)手段的一系列綜合教學(xué)改革措施。并探討了課程改革可能帶來(lái)的問(wèn)題和解決思路。實(shí)踐表明：該課程教學(xué)質(zhì)量和效果得到了較大改善，學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和實(shí)踐能力得到提高，知識(shí)面得到拓展。

參考文獻(xiàn)

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