應(yīng)用型本科《電氣基礎(chǔ)與PLC技術(shù)》課程實(shí)踐教學(xué)改革探索

王三秀　蔣勝韜

【摘 要】針對(duì)《電氣基礎(chǔ)與PLC技術(shù)》課程傳統(tǒng)的教學(xué)理念是注重理論教學(xué)，輕視實(shí)踐教學(xué)，理論和實(shí)踐不能真正融合，影響學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)，不能滿足應(yīng)用型本科教學(xué)的培養(yǎng)目標(biāo)。本項(xiàng)目對(duì)課程進(jìn)行了實(shí)踐教學(xué)改革，從改革課程的實(shí)踐教學(xué)體系、更新實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法以及開放實(shí)驗(yàn)環(huán)境等四個(gè)方面進(jìn)行了探索。課程實(shí)踐教學(xué)改革促進(jìn)了學(xué)生工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，提高了學(xué)生的就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力，取得了較好的效果。

【關(guān)鍵詞】應(yīng)用型本科；電氣基礎(chǔ)與PLC技術(shù)；實(shí)踐教學(xué)改革

0 前言

應(yīng)用型本科教育是伴隨我國(guó)工業(yè)化進(jìn)程而出現(xiàn)的一種新型高等教育，是培養(yǎng)適合企業(yè)現(xiàn)代化建設(shè)需要的實(shí)踐動(dòng)手能力強(qiáng)、知識(shí)面廣以及綜合素質(zhì)高，具有直接解決工程實(shí)際問題的能力的高層次應(yīng)用型人才[1]。應(yīng)用型本科教育強(qiáng)調(diào)知識(shí)的實(shí)用性和實(shí)踐性，注重對(duì)學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。而實(shí)踐教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的重要環(huán)節(jié)，也是提高學(xué)生社會(huì)職業(yè)素養(yǎng)和就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的重要途徑，在應(yīng)用型本科教育中占據(jù)非常重要的地位。

《電氣基礎(chǔ)與PLC技術(shù)》課程是我院電氣工程與電子信息工程專業(yè)非常重要的一門專業(yè)課。課程涉及電氣控制、繼電器以及PLC三個(gè)重要的方面，研究對(duì)象是經(jīng)典的繼電器控制和新型的PLC控制。PLC是現(xiàn)代工業(yè)化控制系統(tǒng)的主導(dǎo)控制產(chǎn)品，已躍居工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化三大支柱控制設(shè)備之首位。然后《電氣基礎(chǔ)與PLC技術(shù)》課程實(shí)踐性強(qiáng)，與生產(chǎn)實(shí)際結(jié)合緊密，必須有實(shí)踐平臺(tái)作為依托。而傳統(tǒng)的注重理論教學(xué)，輕視實(shí)踐教學(xué)，理論和實(shí)踐不能真正融合的教學(xué)模式，使得學(xué)生在技術(shù)核心的應(yīng)用掌握上有所欠缺，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力上也產(chǎn)生了影響。當(dāng)今企業(yè)在PIC技術(shù)上應(yīng)用較為廣泛，幾乎個(gè)個(gè)領(lǐng)域都在使用，導(dǎo)致企業(yè)對(duì)這方面人才需求越來越多，就業(yè)需求越來越高，學(xué)生也就自然而然的對(duì)該專業(yè)產(chǎn)生渴望，對(duì)《電氣基礎(chǔ)與PLC技術(shù)》課程的教學(xué)提出了很大的壓力與挑戰(zhàn)。因此，結(jié)合我院現(xiàn)況，對(duì)該課程的實(shí)踐教學(xué)進(jìn)行調(diào)研、改革。

1 課程改革目標(biāo)

《電氣基礎(chǔ)與PLC技術(shù)》課程改革的目標(biāo)主要有以下幾個(gè)方面：

（1）改革課程的實(shí)踐教學(xué)體系，通過多層次的實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)，促進(jìn)學(xué)生實(shí)踐能力和應(yīng)用能力的培養(yǎng)；

（2）更新實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，在已有的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，多開設(shè)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)和綜合性實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立創(chuàng)新能力；

（3）改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，避免灌輸式教學(xué)，采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)、實(shí)踐主導(dǎo)的教學(xué)方法，使學(xué)生從被動(dòng)變主動(dòng)，提高學(xué)生對(duì)課程的學(xué)習(xí)熱情。

（4）開放實(shí)驗(yàn)環(huán)境，積極開展科技創(chuàng)新活動(dòng)。

2 改革方案

針對(duì)以上闡述的課程改革目標(biāo)，下面展開具體的改革方案。

2.1 改革實(shí)踐教學(xué)體系，促進(jìn)能力培養(yǎng)。

針對(duì)應(yīng)用型本科教育對(duì)工程技術(shù)人才素質(zhì)的要求，將《電氣基礎(chǔ)與PLC技術(shù)》課程的實(shí)踐教學(xué)體系劃分為三種層次：（1）基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，通過驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)和綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)對(duì)學(xué)生基本技能進(jìn)行訓(xùn)練；（2）在課程設(shè)計(jì)的過程中，讓學(xué)生自己通過在課堂中學(xué)到的知識(shí)自主的完成老師設(shè)計(jì)的題目，在進(jìn)行課程完成的不僅提高了學(xué)生的主動(dòng)性和創(chuàng)新性同時(shí)對(duì)綜合應(yīng)用和設(shè)計(jì)能力進(jìn)行鍛煉。（3）從畢業(yè)設(shè)計(jì)、工程項(xiàng)目訓(xùn)練，進(jìn)行工程實(shí)踐能力的開發(fā)與創(chuàng)新能力訓(xùn)練，是有單一到整體，由實(shí)踐到工程實(shí)施的過程，極大的提高的學(xué)生的應(yīng)用能力。

2.2 通過對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的更新來激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造力

高等教育的一個(gè)重要組成部分是實(shí)驗(yàn)教學(xué)，在課堂上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作可以加深理解所學(xué)的理論知識(shí)，熟練掌握編程軟件的使用和操作方法，培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力。關(guān)于《電氣基礎(chǔ)與PLC技術(shù)》這門課程的實(shí)驗(yàn)課的設(shè)計(jì)應(yīng)該是要以驗(yàn)證性為主導(dǎo)的。上課時(shí)學(xué)生們?cè)谧鰧?shí)驗(yàn)的時(shí)候要按照相應(yīng)的步驟來操作，使用指導(dǎo)書和相關(guān)的實(shí)驗(yàn)器材最終完成實(shí)驗(yàn)然后得出結(jié)論證明理論觀點(diǎn)。指導(dǎo)書籍，實(shí)驗(yàn)步驟和實(shí)驗(yàn)器材都是已經(jīng)同意準(zhǔn)備好了且在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)沒有做到及時(shí)更新，這樣會(huì)導(dǎo)致學(xué)生們一批又一批的進(jìn)行按部就班的實(shí)驗(yàn)課程，對(duì)學(xué)生們的創(chuàng)造性思維起不到作用。針對(duì)本課程的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目存在的這一不足，我們擬對(duì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目及內(nèi)容進(jìn)行更新及補(bǔ)充，并對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法做出改進(jìn)。改革后的實(shí)驗(yàn)體系以驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)、設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)為主體的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。同時(shí)針對(duì)某一個(gè)或一些已學(xué)的知識(shí)點(diǎn)，結(jié)合工程應(yīng)用背景布置相應(yīng)的設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)任務(wù)，如用PLC實(shí)現(xiàn)十字路口交通通信號(hào)燈控制、水塔水位控制等等。改革后擬開設(shè)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目如表1所示。

表1

序號(hào)題目目的及要求：

實(shí)驗(yàn)一 PLC基本操作練習(xí)了解PLC面板的基本結(jié)構(gòu)，學(xué)習(xí)三菱PLC編程軟件的使用； 掌握輸入、輸出繼電器，定時(shí)器、計(jì)數(shù)器等常用編程元件的使用。

實(shí)驗(yàn)二 PLC基本環(huán)節(jié)的編程練習(xí)學(xué)習(xí)PLC常用基本環(huán)節(jié)的編程方法，理解其工作原理與作用（包括起保停電路、互鎖、定時(shí)器延時(shí)擴(kuò)展等電路）

實(shí)驗(yàn)三交通燈的模擬控制根據(jù)控制要求用PLC構(gòu)成交通燈控制系統(tǒng)（設(shè)計(jì)型）

實(shí)驗(yàn)四水塔水位的模擬控制根據(jù)控制要求用PLC構(gòu)成水塔水位控制系統(tǒng)（設(shè)計(jì)型）

實(shí)驗(yàn)五液體混合的模擬控制根據(jù)控制要求用PLC構(gòu)成液體混合控制系統(tǒng)（設(shè)計(jì)型）

實(shí)驗(yàn)六數(shù)碼顯示的模擬控制根據(jù)控制要求用PLC構(gòu)成數(shù)碼顯示控制系統(tǒng)（設(shè)計(jì)型）

2.3 改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法

在實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法上，避免傳統(tǒng)的灌輸式教學(xué)方式，改變學(xué)生按部就班，被動(dòng)接受的狀態(tài)。對(duì)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)和綜合性實(shí)驗(yàn)采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)的教學(xué)方式，在每次實(shí)驗(yàn)之前，提前給學(xué)生布置實(shí)驗(yàn)任務(wù)和實(shí)驗(yàn)要求，不提供實(shí)驗(yàn)的具體方法、步驟和相關(guān)實(shí)驗(yàn)程序。學(xué)生可在實(shí)驗(yàn)前完成實(shí)驗(yàn)程序的編寫，然后在實(shí)驗(yàn)上課時(shí)間進(jìn)行程序的調(diào)試修改及完善。在實(shí)驗(yàn)過程中出現(xiàn)問題，盡量由學(xué)生自行解決，或者由實(shí)驗(yàn)老師啟發(fā)引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)思考并解決問題，在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中，貫徹以學(xué)生為中心的宗旨，變被動(dòng)為主動(dòng)，有效調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，通過實(shí)驗(yàn)的獨(dú)立完成提高學(xué)生的動(dòng)手能力、分析能力、以及創(chuàng)新能力。比如十字路口交通信號(hào)燈控制項(xiàng)目，實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書中僅僅給出控制要求，實(shí)現(xiàn)東西南北4個(gè)路口紅、黃、綠燈的有效控制。學(xué)生需要根據(jù)控制要求，自行繪制控制時(shí)序圖、分配設(shè)備I/O端口、編寫梯形圖程序，并對(duì)程序進(jìn)行調(diào)試、修改，直至達(dá)到滿意的效果。

2.4 開放實(shí)驗(yàn)環(huán)境，開展科技創(chuàng)新活動(dòng)

實(shí)驗(yàn)室是培養(yǎng)應(yīng)用型本科人才的重要場(chǎng)所，在完成正常教學(xué)工作的同時(shí)，實(shí)驗(yàn)室在課余時(shí)間、周末時(shí)間對(duì)學(xué)生開放，學(xué)生可以在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)以及畢業(yè)設(shè)計(jì)等。開放實(shí)驗(yàn)室可為學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計(jì)提供一個(gè)良好的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，使其可以獨(dú)立思考，自由發(fā)揮，開發(fā)設(shè)計(jì)新的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，有效提高了學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力，獨(dú)立分析問題和解決問題得能力，從而學(xué)生綜合素質(zhì)也得以提高。

3 教學(xué)改革效果

我院首開先河的將《電氣基礎(chǔ)與PLC課程》課程進(jìn)行課改工作，由我院的電子信息與電氣工程專業(yè)作為實(shí)踐教學(xué)改革的科目。教改過程中，教師根據(jù)學(xué)生實(shí)際情況結(jié)合本專業(yè)特點(diǎn)進(jìn)行一系列的改革措施，并取得良好改革效果，收到了廣大師生的一致好評(píng)。本課程都獲得了較高的分?jǐn)?shù)，也獲得了教學(xué)督導(dǎo)對(duì)本課程實(shí)踐教學(xué)改革效果的肯定。其具體效果有：有效激發(fā)了學(xué)生對(duì)本課程的學(xué)習(xí)熱情，提高了學(xué)習(xí)積極性；在實(shí)踐教學(xué)改革過程中充分挖掘?qū)W生分析問題和解決問題的能力，本次教改的特點(diǎn)就是可以通過學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的獨(dú)立完成，提高了學(xué)生的獨(dú)立思考與動(dòng)手解決問題的能力，這一方面的改革有利于學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)，并在將來的就業(yè)過程中占有明顯有力的優(yōu)勢(shì)。在今后的教學(xué)中，我們要不斷努力探索適合應(yīng)用型本科教育的教學(xué)模式，提高學(xué)生的實(shí)踐能力、工程應(yīng)用能力、綜合能力，以適應(yīng)企業(yè)對(duì)高素質(zhì)工程技術(shù)人才培養(yǎng)的需求。

【參考文獻(xiàn)】

[1]白連平，祁鯤.應(yīng)用型本科的電氣控制與PLC技術(shù)實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2011，28（10）：71-73.

[責(zé)任編輯：楊玉潔]