電氣控制與PLC應(yīng)用技術(shù)課程改革的研究

毛昀 段友蓮 張寧寧

[摘要]本研究在陳述了應(yīng)用型本科教育發(fā)展需求和電氣控制與PLC應(yīng)用技術(shù)課程在自動化專業(yè)人才培養(yǎng)中的重要地位，分析了目前電氣控制與PLC應(yīng)用技術(shù)課程教學(xué)過程中存在的主要問題，并針對存在的問題制訂了課程改革的措施，最后對改革的成果進(jìn)行了說明。

[關(guān)鍵詞]電氣控制與PLC應(yīng)用技術(shù);課程改革;應(yīng)用型本科

[中圖分類號]G642.0 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼]A [文章編號]2095-3437（2019）12-0080-03

一、研究背景

習(xí)近平總書記在2018年9月召開的全國教育大會上指出，要提升教育服務(wù)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的能力，著重培養(yǎng)創(chuàng)新型、復(fù)合型、應(yīng)用型人才。應(yīng)用型本科人才應(yīng)表現(xiàn)在以下幾個方面：具有較強(qiáng)的實踐動手能力、學(xué)習(xí)能力，較快的適應(yīng)能力，較高的創(chuàng)新意識，較好的綜合素質(zhì)。應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)是建立在高層次的技能型、實用性、職業(yè)性的專才基礎(chǔ)上的通才教育。

應(yīng)用型本科教育，是以本科教育為主，面向區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會，以學(xué)科為依托，以應(yīng)用型專業(yè)教育為基礎(chǔ)，以社會人才需求為導(dǎo)向，以培養(yǎng)知識、能力和素質(zhì)全面而協(xié)調(diào)發(fā)展，面向生產(chǎn)、建設(shè)、管理、服務(wù)一線的高級應(yīng)用型人才為目標(biāo)定位的高等教育。因此，應(yīng)用型本科自動化專業(yè)在建設(shè)的過程中應(yīng)堅持以需求為導(dǎo)向，以能力為根本，做到理論和實踐相結(jié)合，重在培養(yǎng)創(chuàng)新能力。采用“本科學(xué)歷+職業(yè)素質(zhì)”的人才培養(yǎng)模式，重視培養(yǎng)學(xué)生的工程技術(shù)應(yīng)用能力、技術(shù)創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)，培養(yǎng)適應(yīng)地方經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展需要的專業(yè)基礎(chǔ)扎實、職業(yè)素養(yǎng)好、實踐能力強(qiáng)、發(fā)展后勁足的高級應(yīng)用型人才。

應(yīng)用型本科教育是我校轉(zhuǎn)型發(fā)展的方向，培養(yǎng)應(yīng)用型人才是教育、教學(xué)的目標(biāo)。電氣控制與PLC應(yīng)用技術(shù)課程作為我校自動化專業(yè)一門重要的核心專業(yè)課程，其教學(xué)目標(biāo)是通過本課程的學(xué)習(xí)使學(xué)生基本掌握工業(yè)自動化控制系統(tǒng)的先進(jìn)控制技術(shù)和控制系統(tǒng)設(shè)計方法，培養(yǎng)學(xué)生具備控制系統(tǒng)設(shè)計、安裝、調(diào)試的能力，提高學(xué)生的工程實踐應(yīng)用能力，滿足社會對此類技術(shù)人才的需求。

二、存在的問題

電氣控制與PLC應(yīng)用技術(shù)是一門實用性很強(qiáng)的課程，重點在于培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)技術(shù)應(yīng)用能力，但是目前的教學(xué)過程仍然采用傳統(tǒng)的課堂教學(xué)。由于教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)組織形式、教學(xué)方法、考核方式以及實踐條件等各方面因素的限制，造成學(xué)生學(xué)習(xí)基礎(chǔ)理論不夠扎實，動手實踐較少，獨(dú)立思考和動手解決問題的能力較差，不能做到學(xué)以致用，畢業(yè)走上工作崗位后不能快速勝任崗位工作。就目前調(diào)研的結(jié)果來看，電氣控制與PLC應(yīng)用技術(shù)課程的教學(xué)已經(jīng)不能滿足行業(yè)、企業(yè)的需求，不能滿足新疆地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要。通過到畢業(yè)生就業(yè)的相關(guān)企業(yè)進(jìn)行調(diào)研，發(fā)現(xiàn)目前的教學(xué)過程中存在的問題，主要有以下幾點：

（1）大部分師生對應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)模式的認(rèn)識和對強(qiáng)化實踐教學(xué)重要性的認(rèn)識還停留在表面，沒有認(rèn)識到培養(yǎng)學(xué)生動手實踐能力的重要意義，對強(qiáng)化實踐教學(xué)缺乏深層次質(zhì)的認(rèn)識。有些教師即使在觀念上已有認(rèn)識，但囿于實驗室硬件條件、自身知識和能力水平、校園環(huán)境和氛圍、課程建設(shè)基礎(chǔ)等因素所限，普遍存在觀望、等待、敷衍等現(xiàn)象。

（2）教學(xué)手段和方法比較單一和傳統(tǒng)。除了實驗部分，其他的理論知識教學(xué)基本停留在“一支粉筆一本書”的傳統(tǒng)教學(xué)模式上。盡管有些教師課堂教學(xué)內(nèi)容采用了多媒體的展示方式，但歸根結(jié)底還是停留在理論灌輸式的教學(xué)形式，很難提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。根據(jù)教學(xué)大綱要求，先理論后實踐，但在實際的傳授過程中，由于受實驗教學(xué)條件的限制，往往理論課教學(xué)所占的比例較大，教師側(cè)重于理論教學(xué)內(nèi)容，而對后期的實際操作訓(xùn)練關(guān)注程度不夠。理論課和實踐課銜接不夠緊密，缺乏應(yīng)用型項目的實踐訓(xùn)練。從目前掌握的情況來看，很多學(xué)生由于對教師傳授的理論感到過于空洞、單調(diào)、乏味，從而降低了對理論課學(xué)習(xí)的積極性，影響了對基礎(chǔ)理論知識的掌握。在實際操作訓(xùn)練時理論基礎(chǔ)不足，不會、不敢動手操作，嚴(yán)重影響了課程教學(xué)目標(biāo)的實現(xiàn)。

（3）教學(xué)內(nèi)容需進(jìn)一步調(diào)整和完善。在當(dāng)前教學(xué)大綱中，課程以電動機(jī)為主要控制對象，介紹電氣控制系統(tǒng)中的常用低壓電器元件、電動機(jī)基本控制線路、$7-200PLC控制程序及控制系統(tǒng)的設(shè)計方法。盡管包含了工廠電氣控制技術(shù)及PLC原理和應(yīng)用的主要知識，但在實際的工業(yè)應(yīng)用中還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。首先在常用的低壓電器元件中沒有結(jié)合工業(yè)應(yīng)用實際，只介紹了元件的工作原理和符號，忽略了元件的選型計算;其次在電動機(jī)的基本控制電路教學(xué)中對電動機(jī)的調(diào)速控制介紹得比較少;再次是在PLC部分教學(xué)中選擇了$7-200系列PLC作為典型產(chǎn)品進(jìn)行學(xué)習(xí)，重點是讓學(xué)生學(xué)習(xí)編程方法，但是缺少模擬量控制的內(nèi)容;最后是忽略了PLC的通信能力，以往的教學(xué)過程基本上都沒有涉及。

（4）實踐教學(xué)師資力量有待提高。教師中能夠獨(dú)立完成課程應(yīng)用實踐的所占比例不高，許多年輕的教師從高校（主要是教學(xué)型和研究型大學(xué)）畢業(yè)后直接進(jìn)入我校從事教學(xué)工作，缺乏工程實際應(yīng)用和實踐教學(xué)環(huán)節(jié)的專業(yè)訓(xùn)練，自身還不能稱之為應(yīng)用型人才，難以勝任相關(guān)的實踐教學(xué)環(huán)節(jié)的工作。

（5）課程考核標(biāo)準(zhǔn)?，F(xiàn)行的學(xué)生考核評價機(jī)制采用期末閉卷考試，以理論知識的考核為主，平時成績和實驗成績只占很少比例，無法真正考核學(xué)生綜合素質(zhì)的水平，不能滿足實踐教學(xué)改革的需要，不能起到強(qiáng)化鼓勵實踐教學(xué)的作用，學(xué)生只會機(jī)械地記憶背誦理論知識。

三、改革措施

教學(xué)應(yīng)該以服務(wù)社會為宗旨，以保證就業(yè)為導(dǎo)向，因此改革現(xiàn)有的傳統(tǒng)教學(xué)模式，更新相關(guān)的教學(xué)內(nèi)容，強(qiáng)化實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，改革考核評價方式方法，充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性，提高學(xué)生實際動手操作能力，全面提升學(xué)生的綜合素質(zhì)勢在必行。

（一）課程內(nèi)容整合

傳統(tǒng)的課程內(nèi)容以電動機(jī)為主要控制對象，介紹電氣控制系統(tǒng)中的常用低壓電器元件、電動機(jī)基本控制線路、PLC控制程序及控制系統(tǒng)的設(shè)計方法?？紤]到電氣CAD制圖在自動化控制領(lǐng)域中電氣控制系統(tǒng)設(shè)計環(huán)節(jié)的重要地位，應(yīng)加入電氣CAD制圖部分的內(nèi)容。還應(yīng)增加S7-300PLC的編程、通信相關(guān)知識，學(xué)習(xí)使用不同類型PLC，培養(yǎng)學(xué)生舉一反三的學(xué)習(xí)能力。隨著技術(shù)的發(fā)展，單純傳統(tǒng)的電氣控制線路比較少見，在學(xué)生掌握了電氣控制基本原理的基礎(chǔ)上，可增加變頻器和軟啟動的知識，以提高學(xué)生解決實際應(yīng)用問題的能力。考慮到學(xué)時的限制，將原有的理論課電氣控制與PLC應(yīng)用技術(shù)和實踐課電氣控制與PLC應(yīng)用實踐的課時進(jìn)行整合，延長課程時間周期，在學(xué)習(xí)理論知識的同時進(jìn)行實踐，從基礎(chǔ)做起，一步步提高學(xué)生的實踐應(yīng)用能力。

（二）課堂組織形式轉(zhuǎn)變

電氣控制與PLC應(yīng)用技術(shù)是一門重要的專業(yè)課，對這門課程的教學(xué)，過去一直沿用傳統(tǒng)的教學(xué)模式，以教師為中心，在教學(xué)的過程中教師處于主導(dǎo)地位，學(xué)生被動地接受知識的傳授，即教師在課堂上講理論，學(xué)生在實驗室做實驗驗證。這樣的教學(xué)模式使課程目標(biāo)完成不佳，教師很費(fèi)力氣，而學(xué)生在理論上仍然是一知半解，對實踐技能也沒有很好地掌握，滿足不了學(xué)生以后從事相關(guān)工作的需要，更沒有達(dá)到培養(yǎng)高技能應(yīng)用型人才的目標(biāo)。針對這種情況，我們對該課程進(jìn)行了模塊化教學(xué)的改革。模塊化教學(xué)是把學(xué)生需要掌握的知識和技能分成幾個大的模塊，每個模塊再細(xì)分成具體的，具有實際應(yīng)用價值的任務(wù)，學(xué)生根據(jù)實際情況獨(dú)立完成學(xué)習(xí)內(nèi)容，解決任務(wù)中遇到的困難，從而提高學(xué)生的興趣，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。教師對學(xué)生遇到的普遍性問題進(jìn)行指導(dǎo)，最后對完成任務(wù)的學(xué)生進(jìn)行檢查評估，對包括完成任務(wù)過程中知識的應(yīng)用、解決問題的能力及團(tuán)隊協(xié)作等給予評分。

（三）教學(xué)方法改革

課題組依托世行項目，樹立“能力本位，學(xué)生中心”的課堂教學(xué)思想，使用積極的教學(xué)法開展課堂教學(xué)活動，有效地提高了教學(xué)質(zhì)量。

學(xué)習(xí)是通過閱讀、聽講、研究、觀察、理解、探索、實驗、實踐等手段獲得知識或技能的過程，是一種使個體可以得到持續(xù)變化（知識和技能，方法與過程，情感與價值的改善和升華）的行為方式。這表明學(xué)習(xí)必須是學(xué)習(xí)者的主動行為，教師的責(zé)任就是激發(fā)學(xué)習(xí)的主動性，協(xié)助學(xué)生完成學(xué)習(xí)的過程。教學(xué)過程應(yīng)該是一個教師與學(xué)生合作的過程，雙方共同合作完成教與學(xué)的任務(wù)。世界公認(rèn)的最有效的學(xué)習(xí)活動是實踐，人們能夠自己學(xué)完之后講給別人聽、做給別人看。因此，教師的任務(wù)就是要讓每個學(xué)生都能獲得更多的講給別人聽、做給別人看的機(jī)會。當(dāng)一個人要“講給別人聽、做給別人看”的時候，必然要做一系列的準(zhǔn)備工作，必然要學(xué)習(xí)一些自己不知道的知識，由此產(chǎn)生一系列的學(xué)習(xí)活動。因此，教學(xué)過程能否順利進(jìn)行，就看教師是否能夠引導(dǎo)學(xué)生展開學(xué)習(xí)活動。學(xué)生是學(xué)習(xí)活動的主體，教師就是學(xué)習(xí)活動的組織者與協(xié)助者，教師教學(xué)的目標(biāo)是幫助學(xué)生獲得解決問題的能力，而不是純粹講授課程內(nèi)容。在課堂中有效地使用積極教學(xué)法，能夠更好地達(dá)到能力培養(yǎng)的要求。我們在電氣控制與PLC應(yīng)用技術(shù)的課程教學(xué)過程中踐行積極教學(xué)法，以學(xué)生為中心，以學(xué)生的學(xué)習(xí)為課堂主體，通過設(shè)計啟發(fā)式的教學(xué)情境提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，讓學(xué)生自己動手實踐，引導(dǎo)學(xué)生逐漸從不想學(xué)、不會做向主動學(xué)、試著做轉(zhuǎn)變。

（四）重新制訂考核評價標(biāo)準(zhǔn)

應(yīng)用型本科教育強(qiáng)調(diào)的是學(xué)生對知識的應(yīng)用能力，傳統(tǒng)的考核方式遠(yuǎn)不能滿足模塊化課程在考評上的需要。所以，采用合理的考核評價方式才能有效地考核學(xué)生的學(xué)習(xí)成果，激勵學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。

傳統(tǒng)的考核方式基本采用卷面筆試的形式，這種方式無法遷移到真實的工作場景中。很難考查出學(xué)生在真實場景中的實際應(yīng)用能力。但是理論知識是應(yīng)用的基礎(chǔ)，最終的考核在內(nèi)容上對理論知識的掌握要求是必不可少的，因此在考核中理論知識占總評成績30%的比例。模塊化教學(xué)是按實際應(yīng)用對需要學(xué)習(xí)的知識進(jìn)行重新組合，是以培養(yǎng)學(xué)生工程應(yīng)用能力為目的，按照真實的或者模擬的工業(yè)生產(chǎn)過程設(shè)置任務(wù)，并以此對知識進(jìn)行組合，因此平時課堂學(xué)習(xí)過程的評價也非常重要，能夠讓學(xué)生清楚地了解自己目前處于何種水平，哪些能力還不足，還需要改進(jìn)。哪些地方已經(jīng)達(dá)到學(xué)習(xí)目標(biāo)要求。根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)的進(jìn)度制訂形成性評價量表，這一部分占總評成績30%的比例。最后，根據(jù)學(xué)生需要達(dá)到的能力目標(biāo)的要求設(shè)計合適的任務(wù)，對完成任務(wù)的過程進(jìn)行考察以及對工作成果進(jìn)行評判，制訂詳細(xì)的評價量表。這一部分占總評成績40%的比例。

（五）提高教師實踐教學(xué)能力

大部分教師都習(xí)慣于在講臺上講授知識，一方面是因為自己缺乏企業(yè)實踐的經(jīng)歷，沒有相關(guān)的知識儲備;另一方面是因為實踐教學(xué)能力在目前的職稱晉升機(jī)制中并沒有太大的比重，造成教師提高自身實踐教學(xué)能力的主觀意愿并不強(qiáng)。但是教師實踐教學(xué)能力的提升對指導(dǎo)學(xué)生開展實踐教學(xué)有重大意義。為了提高教師們的實踐教學(xué)能力，學(xué)院采取了以下措施：

（1）選派青年教師深入企業(yè)一線進(jìn)行實踐鍛煉，參與企業(yè)生產(chǎn)，掌握企業(yè)對本專業(yè)人才知識結(jié)構(gòu)、能力水平、職業(yè)素養(yǎng)的要求。通過企業(yè)鍛煉一方面可以讓教師做到理論聯(lián)系實際，了解企業(yè)的生產(chǎn)過程，在今后的教學(xué)過程中應(yīng)用一些貼合實際的案例，讓課堂更生動，讓知識與時代不脫節(jié);另一方面可以拓寬教師的知識面，可以把和企業(yè)生產(chǎn)相關(guān)的課程有機(jī)地整合，從而更深刻地認(rèn)識每一門課程的重要意義。

（2）組織教師指導(dǎo)學(xué)生參加職業(yè)技能大賽。通過賽前的培訓(xùn)和參與比賽，教師可以認(rèn)識到自身不足，不斷彌補(bǔ)自身的短板，提高自身的理論水平和實踐動手能力，進(jìn)一步加深對理論知識的認(rèn)識，這是在實驗室完成無數(shù)驗證性的實驗都做不到的。教師在指導(dǎo)學(xué)生的過程中還能不斷提高自己的實踐教學(xué)水平，同時也可以提高自身分析問題解決問題的能力。

四、小結(jié)

經(jīng)過一個學(xué)期的試點，我們對電氣控制與PLC應(yīng)用技術(shù)課程教學(xué)做了一些改革，也得到了一些教學(xué)效果：首先，學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性有了很大的提高，學(xué)生從學(xué)不懂、不想學(xué)慢慢向必須學(xué)、主動學(xué)轉(zhuǎn)變;其次，試點班的學(xué)生在企業(yè)進(jìn)行產(chǎn)教融合學(xué)習(xí)的過程中獲得了企業(yè)的好評，動手能力有了很大的提升;最后，通過參與課程改革，青年教師的實踐能力也有了一定的提高。以上種種都說明了課程改革是必要的也是有效的。