應(yīng)用型本科大學(xué)《電氣控制與PLC》課程的理論與實(shí)踐教學(xué)研究

王峰++程航++王曉芳++邊玉國(guó)

摘要：本文針對(duì)本科院校應(yīng)用型能力培養(yǎng)的問題，解析出《電氣控制與PLC》課程在電氣自動(dòng)化控制類專業(yè)應(yīng)用型能力培養(yǎng)中的作用。突出以維修電工職業(yè)技能為該專業(yè)基本應(yīng)用型能力的思想，圍繞著“電氣自動(dòng)化類專業(yè)學(xué)生基本應(yīng)用能力”這個(gè)中心對(duì)《電氣控制與PLC》課程教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和教學(xué)手段按照現(xiàn)代教學(xué)思想進(jìn)行了設(shè)計(jì)與探討，形成了基于工作過程、項(xiàng)目引導(dǎo)、任務(wù)驅(qū)動(dòng)、案例教學(xué)、理論與實(shí)踐并行教學(xué)等相互結(jié)合的教學(xué)模式，在教學(xué)實(shí)踐中取得了良好效果。

關(guān)鍵詞：應(yīng)用型能力；電氣控制與PLC；教學(xué)研究；電工職業(yè)技能

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2018）02-0180-03

一、引言

在上世紀(jì)80年代，國(guó)際教育界就提出重視實(shí)踐教學(xué)、強(qiáng)化應(yīng)用型人才培養(yǎng)的概念。隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，對(duì)人才的需求多樣化，國(guó)內(nèi)很多高校也紛紛在教育教學(xué)改革的探索中注重應(yīng)用型人才培養(yǎng)，并將自己的辦學(xué)定位在應(yīng)用技術(shù)型大學(xué)。應(yīng)用型人才是應(yīng)用客觀規(guī)律為社會(huì)謀取直接利益的人才，是實(shí)現(xiàn)科學(xué)技術(shù)轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)力的一支十分重要的力量[1]。

應(yīng)用型可以理解為把現(xiàn)有的成熟的技術(shù)和理論應(yīng)用到實(shí)際的生產(chǎn)、生活中，達(dá)到解放生產(chǎn)力，提高勞動(dòng)效率，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)技術(shù)和生活質(zhì)量的全面提升為目的的應(yīng)用能力。該專業(yè)學(xué)生應(yīng)該具備哪些方面的職業(yè)能力和職業(yè)素質(zhì)，社會(huì)上對(duì)該專業(yè)學(xué)生真正需求的能力是什么？面對(duì)這樣的問題，我們通過調(diào)查，從社會(huì)要求該專業(yè)學(xué)生應(yīng)具有的應(yīng)用能力與學(xué)校開設(shè)的課程對(duì)應(yīng)入手，解析課程與學(xué)生能力培養(yǎng)的關(guān)系。在該專業(yè)中選擇了針對(duì)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)設(shè)備的電氣控制技術(shù)、與工廠實(shí)踐密切結(jié)合的《電氣控制與PLC》這門具有代表性的課程，作為該專業(yè)學(xué)生基本應(yīng)用能力培養(yǎng)的平臺(tái)，通過以提高學(xué)生應(yīng)用型能力為主要目的的課程教學(xué)改革與設(shè)計(jì)，以適應(yīng)社會(huì)對(duì)該專業(yè)應(yīng)用型人才的需要。

二、電氣自動(dòng)化控制類應(yīng)用型人才應(yīng)該具備的能力

電氣自動(dòng)化控制類專業(yè)的學(xué)生應(yīng)該掌握什么樣的應(yīng)用型能力？對(duì)這個(gè)問題的正確回答只能來源于實(shí)踐。通過對(duì)與我們校企聯(lián)合的一些單位的深入調(diào)查，以及與單位負(fù)責(zé)人、技術(shù)人員的深入交流，根據(jù)“電氣自動(dòng)化控制類”專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)及相關(guān)行業(yè)生產(chǎn)第一線的實(shí)際需要和職業(yè)資格認(rèn)證要求，歸納出本專業(yè)學(xué)生應(yīng)該具備電路應(yīng)用技術(shù)、單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)、電氣控制與PLC應(yīng)用技術(shù)和電氣傳動(dòng)應(yīng)用技術(shù)等四大模塊的應(yīng)用技能[1]。而在這四種技能中具有代表性的、實(shí)用性最強(qiáng)的應(yīng)該是電氣控制與PLC應(yīng)用技術(shù)。該技術(shù)體現(xiàn)出對(duì)電氣自動(dòng)化類的各種知識(shí)的整合作用，是將電氣自動(dòng)化控制類課程體系中電路分析、自動(dòng)控制原理、電力電子技術(shù)、電機(jī)與拖動(dòng)、自動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)和微機(jī)控制技術(shù)等集于一體的綜合性、應(yīng)用型課程。課程內(nèi)容涵蓋了電氣識(shí)圖、設(shè)備運(yùn)行、設(shè)備安裝、設(shè)備調(diào)試、設(shè)備維護(hù)、故障處理、電氣設(shè)計(jì)等基本應(yīng)用型技能，內(nèi)容設(shè)計(jì)上與維修電工的國(guó)家職業(yè)技能要求相融通。也就是說，電氣自動(dòng)化控制類專業(yè)畢業(yè)的本科生掌握的電工職業(yè)技能，應(yīng)該是基本應(yīng)用能力。因此，在電氣自動(dòng)化控制類專業(yè)的應(yīng)用技能培養(yǎng)結(jié)構(gòu)中，本課程占有重要位置。

三、本課程改革的目的

《電氣控制與PLC》在許多大學(xué)都開設(shè)。但是大家對(duì)這門課程對(duì)學(xué)生尤其是電氣自動(dòng)化類學(xué)生的技能培養(yǎng)的重要性認(rèn)識(shí)還不足。

在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，只要打開電氣控制柜，里面全是電氣元器件及其組成的控制線路。盡管內(nèi)容在校都學(xué)了，但下廠實(shí)習(xí)時(shí)學(xué)生能一下子正確認(rèn)識(shí)的并不多。

造成上述原因是多方面的。有學(xué)生自身的問題、教師本身的問題，但更重要的問題是大家沒有意識(shí)到該課程在電氣自動(dòng)化類專業(yè)學(xué)生應(yīng)用技能性培養(yǎng)上的獨(dú)到作用和重要性。根源就在于我們的教育脫離實(shí)際，校企之間聯(lián)系不夠緊密。前面提到應(yīng)用技能型人才就是掌握現(xiàn)有的成熟的技術(shù)和理論并能成功應(yīng)用到生產(chǎn)實(shí)際的人。現(xiàn)在工廠企業(yè)中大多數(shù)的自動(dòng)控制設(shè)備都是由PLC等許多目前成熟的技術(shù)去控制的。面對(duì)社會(huì)需求發(fā)生的變化，生產(chǎn)方式的變革，學(xué)校在培養(yǎng)過程中，不僅要教給學(xué)生必要的理論知識(shí)，更為重要的是培養(yǎng)學(xué)生成為適應(yīng)企業(yè)工作的技能型人才。以前更多的是學(xué)生在企業(yè)工作中獲得實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，現(xiàn)在這一任務(wù)下移到學(xué)校。

四、課程整體開發(fā)方案設(shè)計(jì)

《電氣控制與PLC》課程的內(nèi)容體現(xiàn)出實(shí)用性、技能性、應(yīng)用性的特點(diǎn)，該課程在專業(yè)教學(xué)體系中起著體現(xiàn)學(xué)生專業(yè)基本應(yīng)用能力的重要作用。所述知識(shí)技能是學(xué)生適應(yīng)崗位能力的基本要素，也是進(jìn)一步掌握專業(yè)其他課程知識(shí)、技能的基礎(chǔ)。我們?cè)趯I(yè)培養(yǎng)過程中有的放矢地制定教學(xué)方案，圍繞應(yīng)用型能力的提升開發(fā)課程教學(xué)體系。課程整體改革分為理論教學(xué)改革和實(shí)踐教學(xué)改革兩部分。以學(xué)生未來崗位技能為核心，結(jié)合維修電工國(guó)家職業(yè)技能考核標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)發(fā)展的新技術(shù)、新方法、新設(shè)備，突出以維修電工職業(yè)技能為該專業(yè)基本應(yīng)用型能力的培養(yǎng)，確定出該課程的教學(xué)目標(biāo)（知識(shí)目標(biāo)、技能目標(biāo)、素質(zhì)目標(biāo)），如圖1所示。根據(jù)教學(xué)目標(biāo)重新構(gòu)建課程理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)任務(wù)，再按照教學(xué)規(guī)律將理論學(xué)習(xí)和實(shí)踐學(xué)習(xí)內(nèi)容設(shè)計(jì)為該課程的教學(xué)環(huán)節(jié)，形成基于工作過程、項(xiàng)目引導(dǎo)、任務(wù)驅(qū)動(dòng)為主要內(nèi)容的案例教學(xué)、理論與實(shí)踐并行教學(xué)、現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)等教學(xué)方法，并將其貫穿于課程設(shè)計(jì)、課程實(shí)訓(xùn)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)、職業(yè)技能認(rèn)證、畢業(yè)設(shè)計(jì)等教學(xué)環(huán)節(jié)[2]（如圖2所示）。在教學(xué)設(shè)計(jì)上解構(gòu)了傳統(tǒng)的學(xué)科體系的教育模式，以實(shí)踐性和職業(yè)性作為切入點(diǎn)，體現(xiàn)該專業(yè)學(xué)生基本應(yīng)用型能力的要求。保證四年的學(xué)習(xí)中都有該課程的影子，使學(xué)生做到不間斷地學(xué)習(xí)、復(fù)習(xí)、鞏固與提高，以適應(yīng)實(shí)際應(yīng)用的要求。

五、課程教學(xué)環(huán)節(jié)的組織與實(shí)施

在教學(xué)方法上注意理論與實(shí)踐高度融合，強(qiáng)化動(dòng)手能力培養(yǎng)，促進(jìn)以學(xué)生就業(yè)的職業(yè)教育思想引領(lǐng)課程教學(xué)，按照“工學(xué)結(jié)合、職業(yè)導(dǎo)向、技能本位”的理念組織課程教學(xué)；以豐富的教學(xué)資源、真實(shí)的實(shí)踐環(huán)境作為課程教學(xué)的基礎(chǔ)和支撐；創(chuàng)新教學(xué)方法和手段，突出應(yīng)用、強(qiáng)化能力，實(shí)現(xiàn)課程教學(xué)目標(biāo)。為此我們要求做到三個(gè)“一體化”[3]：（1）教材一體化，即理論教材與實(shí)驗(yàn)（實(shí)踐）教材融合。（2）教室一體化，即大部分理論內(nèi)容課程搬到實(shí)驗(yàn)室去上，使教、學(xué)、動(dòng)手相結(jié)合。（3）教師一體化，即理論課與實(shí)踐課由一位老師講解，做到了教學(xué)和實(shí)驗(yàn)兩個(gè)環(huán)節(jié)的有機(jī)銜接。三個(gè)一體化的目的就是有利于學(xué)生對(duì)課程的認(rèn)知和實(shí)踐的結(jié)合，一改往日理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)分離、不能有機(jī)結(jié)合互相支持的局面。endprint

（一）理論教學(xué)內(nèi)容的組織與實(shí)施

理論教學(xué)內(nèi)容按照教材進(jìn)行整合，吸納了變頻器和觸摸屏等新設(shè)備和新技術(shù)，形成了以低壓電器原理應(yīng)用、電動(dòng)機(jī)控制線路、機(jī)床設(shè)備的電氣控制線路、PLC控制技術(shù)、變頻器技術(shù)和觸摸屏技術(shù)等模塊為主要教學(xué)內(nèi)容的形式，使本課程內(nèi)容更加充實(shí)、完善和實(shí)用。對(duì)課本內(nèi)容進(jìn)行自我消化，進(jìn)行序化整合，補(bǔ)充或者刪減。

在每一個(gè)模塊的理論教學(xué)內(nèi)容中都設(shè)計(jì)一些簡(jiǎn)單但非常典型能幫助理論學(xué)習(xí)的實(shí)踐內(nèi)容，將教學(xué)任務(wù)中的理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)融為一體。例如，低壓電器原理應(yīng)用模塊，就設(shè)計(jì)了交流接觸器、按鈕、繼電器的拆裝練習(xí)（通過“低壓電氣元器件的認(rèn)識(shí)”這個(gè)工作項(xiàng)目，具體擬定成一個(gè)工作任務(wù)：“交流接觸器、按鈕、繼電器的維修”）。通過學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室工作臺(tái)上親自動(dòng)手完成“工作任務(wù)”，借助多媒體課件，老師一邊講、學(xué)生一邊做的過程，比以往看圖抽象講解要真實(shí)得多，更符合知識(shí)的認(rèn)知規(guī)律。再如，進(jìn)行“PLC控制技術(shù)”教學(xué)時(shí)，先找來一段由PLC控制的自動(dòng)生產(chǎn)線視頻給大家看，再引入到PLC的作用和結(jié)構(gòu)等正題上來。在實(shí)驗(yàn)室PLC控制臺(tái)上，老師邊講邊做，親自搭接一個(gè)簡(jiǎn)單的PLC控制的紅綠燈輪流點(diǎn)亮的演示實(shí)驗(yàn)，這樣本來一堂很枯燥的理論課，由于加入了視頻背景和演示實(shí)驗(yàn)這樣的案例，使學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和主動(dòng)性得到提高，從而喚起學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐的欲望。另外，在PLC指令的學(xué)習(xí)中，應(yīng)采用學(xué)、說、做一體化的教學(xué)方法，每一個(gè)指令都要在電腦上練習(xí)一遍，觀察其功能變化。對(duì)于像《電氣控制與PLC》這種實(shí)用性和實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，只有動(dòng)手練習(xí)才會(huì)有學(xué)習(xí)效果。讓學(xué)生親自動(dòng)手去摸、去做，身臨其境參與到教學(xué)活動(dòng)中來，增加動(dòng)手的時(shí)間和機(jī)會(huì)，有利于提高學(xué)生的應(yīng)用型能力。

（二）實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容的組織與實(shí)施

應(yīng)用型能力的培養(yǎng)，實(shí)踐教學(xué)是非常重要環(huán)節(jié)，為了凸顯該課程在學(xué)生應(yīng)用型能力培養(yǎng)的重要性，采用連續(xù)的、強(qiáng)化性的、與實(shí)際工作過程任務(wù)對(duì)接的形式，制定實(shí)踐教學(xué)計(jì)劃。設(shè)計(jì)了電工實(shí)訓(xùn)，大型實(shí)驗(yàn)，電氣控制與PLC課程設(shè)計(jì)，電氣控制與PLC課程設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)，電工職業(yè)資格證考取培訓(xùn)（課外）及畢業(yè)設(shè)計(jì)等6個(gè)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。各個(gè)環(huán)節(jié)之間呈銜接與遞進(jìn)關(guān)系，由簡(jiǎn)單認(rèn)知到綜合性設(shè)計(jì)、組裝、調(diào)試、排障過渡，從單純的教學(xué)過渡到崗位需求能力培養(yǎng)，做到環(huán)節(jié)連續(xù)，強(qiáng)化訓(xùn)練。

由于在理論課時(shí)，已經(jīng)安排了支持理論內(nèi)容教學(xué)的基礎(chǔ)性小實(shí)驗(yàn)，因此該課程的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)都設(shè)計(jì)成大型實(shí)驗(yàn)，采用基于生產(chǎn)過程，貼近實(shí)際的項(xiàng)目為引導(dǎo)，即實(shí)驗(yàn)內(nèi)容綜合、控制功能完整的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目為主，不再做驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。例如，設(shè)計(jì)了“PLC控制變頻器多段頻率調(diào)速實(shí)驗(yàn)”[5]，掌握PLC和變頻器兩個(gè)智能控制設(shè)備配合使用的方法。還有“繼電控制、PLC控制及變頻器控制的電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)綜合實(shí)驗(yàn)”[4]。從這個(gè)實(shí)驗(yàn)中可以分析不同控制方法的特點(diǎn)。課程設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)以“任務(wù)驅(qū)動(dòng)、行業(yè)規(guī)范”引導(dǎo)，選擇真題實(shí)作，按照實(shí)際工程設(shè)計(jì)步驟、方法去要求。例如，設(shè)計(jì)結(jié)果的成形圖紙，就要求使用CAD計(jì)算機(jī)制圖，圖框、標(biāo)題欄、設(shè)備表等一應(yīng)俱全，圖形符號(hào)、文字符號(hào)、畫法要求都要遵循國(guó)家規(guī)范和電氣行業(yè)規(guī)范要求，比對(duì)國(guó)家甲級(jí)設(shè)計(jì)院出圖標(biāo)準(zhǔn)，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行真實(shí)的職業(yè)能力訓(xùn)練。課程實(shí)訓(xùn)主要基于具體的課程設(shè)計(jì)為項(xiàng)目引導(dǎo)、任務(wù)驅(qū)動(dòng)進(jìn)行，即以實(shí)際工作過程還原課程設(shè)計(jì)結(jié)果，使學(xué)生在真實(shí)的環(huán)境中檢查自己的設(shè)計(jì)結(jié)果，從而完成設(shè)計(jì)、安裝、接線、調(diào)試、修正等工藝環(huán)節(jié)。既訓(xùn)練技能也要求崗位職業(yè)素質(zhì)。在強(qiáng)化對(duì)技術(shù)型和技能型人才的培養(yǎng)過程中，國(guó)際上普遍推行雙證制度——畢業(yè)證和職業(yè)資格鑒定證書。社會(huì)化的職業(yè)資格鑒定體系為技術(shù)和技能的資格認(rèn)定制定了科學(xué)合理的標(biāo)準(zhǔn)，是對(duì)擁有某種能力的通用證明。借助職業(yè)技能鑒定平臺(tái)，在實(shí)踐環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)上，以“職業(yè)導(dǎo)向、技能本位”的思想引導(dǎo)鼓勵(lì)學(xué)生考取電工資格鑒定證書。我們利用課外時(shí)間，對(duì)參與的同學(xué)進(jìn)行輔導(dǎo)和開放實(shí)訓(xùn)場(chǎng)地練習(xí)，幫助他們成功獲取證書，證明自身能力。

六、結(jié)語(yǔ)

重構(gòu)這樣的教學(xué)環(huán)節(jié)后，使得圍繞著電氣控制與PLC實(shí)踐教學(xué)的學(xué)時(shí)比以前增加了許多。理論教學(xué)的模式也一改往常教師“獨(dú)唱”的單調(diào)模式。并且該專業(yè)任課教師都統(tǒng)一了思想認(rèn)識(shí)，教學(xué)過程都圍繞著“電氣自動(dòng)化類專業(yè)學(xué)生基本應(yīng)用能力”這個(gè)中心進(jìn)行。以前沒重點(diǎn)、一盤散沙式的教學(xué)模式有了靈魂引領(lǐng)。一定要對(duì)應(yīng)用能力的獲得追根溯源，即探尋學(xué)生應(yīng)用型能力培養(yǎng)與專業(yè)課程之間的關(guān)系，抓住這個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，再將理論學(xué)時(shí)、實(shí)踐學(xué)時(shí)有的放矢地分配好，利用現(xiàn)代教學(xué)理念探索利于專業(yè)應(yīng)用型能力培養(yǎng)的教學(xué)模式，重構(gòu)理論與實(shí)際相結(jié)合的一體化教學(xué)形式。我們基于這樣的認(rèn)識(shí)，通過分析電氣自動(dòng)化控制類專業(yè)學(xué)生應(yīng)用型能力培養(yǎng)與專業(yè)課程之間的關(guān)系，以該專業(yè)典型應(yīng)用性課程《電氣控制與PLC》改革為切入點(diǎn)，將社會(huì)化需求，轉(zhuǎn)化成自身生產(chǎn)力。改善了教學(xué)與企業(yè)和工廠對(duì)人才使用要求脫節(jié)的問題；提高了電氣自動(dòng)化控制類專業(yè)的教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生的自主參與學(xué)習(xí)能力，較好地解決了學(xué)生動(dòng)手能力弱的問題，得到用人單位的普遍好評(píng)。

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