基于工程教育專業(yè)認證PLC原理及應(yīng)用課程的教學(xué)改革與探索

鄭 爽 郭明良 王玉萍 李忠勤 湯旭日

（黑龍江科技大學(xué)電氣與控制工程學(xué)院 黑龍江·哈爾濱 150022）

工程教育認證強調(diào)專業(yè)教學(xué)設(shè)計和教學(xué)實施以學(xué)生接受教育后所取得的學(xué)習(xí)成果為導(dǎo)向，目的在于推動專業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量不斷提升。電氣工程及其自動化以及相關(guān)機械類專業(yè)，作為國家重點建設(shè)對傳統(tǒng)工科專業(yè)進行升級改造提出的“新工科”專業(yè)，旨在培養(yǎng)造就一批多樣化、創(chuàng)新型卓越工程科技人才，為我國產(chǎn)業(yè)發(fā)展和國際競爭提供智力和人才支撐[1-3]。結(jié)合我校應(yīng)用型人才的培養(yǎng)目標(biāo)，采用工程教育專業(yè)認證OBE教學(xué)理念進行電氣專業(yè)課程改革，是提高本科工程人才創(chuàng)新能力和工程實踐能力培養(yǎng)水平的必然選擇。

1 《PLC原理及應(yīng)用》現(xiàn)狀分析

PLC技術(shù)廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制領(lǐng)域，該領(lǐng)域的高速發(fā)展迫切需要大量具有的創(chuàng)新精神和實踐能力強的寬口徑高素質(zhì)人才，《PLC原理及應(yīng)用》課程作為電氣工程及其自動化專業(yè)的主干專業(yè)課程之一，實踐性強，知識覆蓋廣，內(nèi)容更新快，又與生產(chǎn)實際和工程應(yīng)用結(jié)合緊密[4]。該課程于2014年被評為校級優(yōu)秀課程后，一直堅持課程改革，以適應(yīng)技術(shù)發(fā)展。課程組于2011年已經(jīng)將學(xué)習(xí)內(nèi)容由原來的松下電工更新成西門子200系列PLC，并且在實踐教學(xué)上也一直在更新項目，取得一些成績。但作為主干課之一，教學(xué)內(nèi)容更新慢、教學(xué)方法陳舊、考核方式單一，傳統(tǒng)的老師講、學(xué)生聽教學(xué)方式使學(xué)生的主動性、創(chuàng)造性受到極大的壓制，限制了學(xué)生思維的活躍性，不利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和合作精神。客觀分析，目前《PLC原理及應(yīng)用》課程的教學(xué)現(xiàn)狀不完全滿足專業(yè)認證的要求，仍有待改進。

2 《PLC原理及應(yīng)用》課程體系的構(gòu)建

OBE教育理念作為工程教育專業(yè)認證遵循三個基本理念之一，特別強調(diào)學(xué)生學(xué)到了什么而不是老師教了什么，特別強調(diào)教學(xué)過程的輸出而不是其輸入，特別強調(diào)研究型教學(xué)模式而不是灌輸型教學(xué)模式，特別強調(diào)學(xué)生主動學(xué)而不是被動聽[5]。立足于我校建設(shè)礦業(yè)特色鮮明的應(yīng)用型科技大學(xué)的辦學(xué)定位，課程組緊緊圍繞以“思想道德素質(zhì)高、工程實踐能力強”為特色的高素質(zhì)應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)，將OBE教學(xué)理念中反向設(shè)計原則引入《PLC原理及應(yīng)用》課程的教學(xué)環(huán)節(jié)中，以社會對工控人員的能力需求作為出發(fā)點進行教學(xué)設(shè)計，建成與工程師制度相銜接的課程體系，促進工程教育與工業(yè)界的聯(lián)系，增強工程教育人才培養(yǎng)對產(chǎn)業(yè)發(fā)展的適應(yīng)性[6-7]。

2.1 基于OBE教學(xué)理念，優(yōu)化課程體系

課程組緊密圍繞培養(yǎng)目標(biāo)和全體學(xué)生畢業(yè)要求的達成進行資源配置和教學(xué)安排，并將畢業(yè)生和用人單位的反饋意見作為重要參考依據(jù)。經(jīng)過反復(fù)論證和考察，積極整合、更新課程內(nèi)容，于2019年再次將課程內(nèi)容升級成最新的S7-1200系列PLC。為加強各教學(xué)環(huán)節(jié)之間的銜接性，合理制定教學(xué)計劃，課程組鼓勵教師之間加強溝通，始終堅持通過線上、線下等形式集體備課，各位教師先后分別學(xué)習(xí)瀏覽了幾大平臺與該課程相關(guān)的教學(xué)資源，相互比較，集中討論，協(xié)同進行。對照畢業(yè)生核心能力和要求，以工控領(lǐng)域?qū)嶋H需求為主導(dǎo)反向設(shè)計，基于OBE的教學(xué)理念，構(gòu)建出“理論教學(xué)+實驗教學(xué)+工程實踐+課程設(shè)計+競賽培訓(xùn)+畢業(yè)設(shè)計”六位一體課程體系，將理論教學(xué)、實驗教學(xué)和實踐教學(xué)有機融合，使學(xué)生的理論水平與實踐能力、創(chuàng)新能力同步提高，合理提升了學(xué)業(yè)挑戰(zhàn)度和課程難度，強化了能力培養(yǎng)，真正做到與工控現(xiàn)場的應(yīng)用技術(shù)無縫連接，與時俱進，為學(xué)生未來就業(yè)奠定扎實的理論基礎(chǔ)，增強了工程教育人才培養(yǎng)對產(chǎn)業(yè)發(fā)展的適應(yīng)性。

2.2 應(yīng)用OBE教學(xué)理念，強化實踐教學(xué)

為全面提升學(xué)生應(yīng)用PLC解決復(fù)雜工程問題的能力，拓展課程深度，該課程開設(shè)一周的PLC工程實踐的必修課，并為學(xué)有余力的學(xué)生開設(shè)PLC學(xué)習(xí)俱樂部。結(jié)合我校應(yīng)用型人才的培養(yǎng)目標(biāo)，課題組自主研制了S7-200實驗臺、S7-300實踐裝置、S7-1200實驗臺等實驗設(shè)備和實踐裝置，始終保持與教學(xué)內(nèi)容高度契合并持續(xù)改進，編寫了系列特色配套教材，豐富了實踐被控對象。在實施過程中，應(yīng)用OBE反向設(shè)計教學(xué)理念，根據(jù)現(xiàn)今工控領(lǐng)域的熱點和重點，構(gòu)建分層次PLC教學(xué)實踐項目資源庫，項目按照難易程度和綜合程度劃分，根據(jù)學(xué)生理論學(xué)習(xí)和實踐能力差別，針對不同學(xué)生的特點、興趣以及學(xué)習(xí)的不同階段和實踐能力，以小組為單位，分層次進行理論學(xué)習(xí)和實踐項目訓(xùn)練，做到了因材施教，有的放矢，合理進行理論和實踐教學(xué)，提高了學(xué)習(xí)效率。

2.3 融合OBE教學(xué)理念，突出學(xué)生為中心

以學(xué)生為中心，以“理論認同、感情認同、實踐認同”為著力點，從師與生，教與學(xué)，學(xué)與用，知與行等多個環(huán)節(jié)進行教學(xué)，創(chuàng)造性的將課堂教學(xué)采用“主講+助教”多教師協(xié)同授課教學(xué)模式，小班授課。課程組教師互為主講和助教，每次課每一個班級都有兩名教師參與課堂，課堂上，教學(xué)按“課前測試+線上學(xué)習(xí)點評+課前測試反饋+線上內(nèi)容拓展+分組討論+匯報交流+教師點評”的模式進行，兩位教師分工明確，各司其職。線上內(nèi)容拓展和教師點評由主講教師負責(zé)，線上學(xué)習(xí)點評和課前測試反饋由助課教師負責(zé)，兩位教師在學(xué)生分組討論時共同為學(xué)生解決難題，這種方式可有效提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，真正做到以學(xué)生為中心的教學(xué)理念。理論教學(xué)采用研究型教學(xué)模式，以激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新能力為主，教師有目的的引導(dǎo)同學(xué)自己討論；實驗教學(xué)以小組為單位組織學(xué)生進行，利用課程組自主研發(fā)的“《PLC原理及應(yīng)用》自助實驗平臺”，把實驗室建在了學(xué)生的電腦里，保證學(xué)生邊學(xué)邊做，促進了理論與實踐有機融合，最后通過匯報交流、教師點評等有效的組織形式和科學(xué)評價的實施，全面轉(zhuǎn)變教師的教學(xué)觀念和學(xué)生的學(xué)習(xí)習(xí)慣，使學(xué)生的團隊精神和創(chuàng)新思維得到鍛煉和提升，真正提高學(xué)生工程設(shè)計能力和新技術(shù)應(yīng)用開發(fā)能力。

3 結(jié)語

經(jīng)過幾年的努力，以該課程被評為“國家級一流課程”“黑龍江省高等學(xué)校課程思政建設(shè)示范課程”為標(biāo)志，課程改革獲得了成功；以學(xué)生先后在“西門子杯”中國智能制造挑戰(zhàn)賽等相關(guān)創(chuàng)新比賽中屢獲佳績?yōu)闃?biāo)志，學(xué)生應(yīng)用PLC解決復(fù)雜工程問題的能力得到了提升。以學(xué)生高質(zhì)量就業(yè)為標(biāo)志，教學(xué)效果受到了畢業(yè)生和用人單位的認可。課程改革一直在路上，下一步繼續(xù)圍繞OBE教育理念，充分利用畢業(yè)生和用人單位的反饋意見，進一步產(chǎn)教融合，契合企業(yè)需求，建立高校、企業(yè)、教師與學(xué)生等多方面的良性互動；繼續(xù)擴充線上、線下授課規(guī)模，增加學(xué)生受益范圍，爭取收獲更顯著的成效。