PLC技術課程教育改革實踐范文

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摘要：在以信息化、自動化、智能化為代表的新一代工業產業革命變革中，plc作為工業控制器件，在自動化生產中起著核心控制作用，是電氣自動化專業的核心課程。文章在分析應用類專業課程教學中常見問題的基礎上，根據成果導向理念反向推演教學過程，以PLC課程為改革平臺，以學生為中心，提高學生的學習應用能力建設，促進PLC教學發展為目的進行實踐嘗試，并為專業課程教學改革提供經驗。

關鍵詞：PLC教育；成果導向理念；教學改革

進入21世紀，美國以搶占高端制造業為目標的“再工業化”戰略、德國智能化工業4.0和《中國制造2025》的提出，都代表制造業向高端制造升級換代已經開始，標志著信息化、智能化、自動化為特征的工業產業革命變革已經到來[1]。

一、PLC教學中存在的一些問題

可編程控制器（PLC）作為工業自動化控制系統的核心控制器件，在鋼鐵、汽車、石化、電力、交通等工業自動化領域有著廣泛的應用，是自動化生產、精密設備的核心控制器，也是自動化、電氣工程專業的核心課程，PLC已成為電氣工程人員必須具備的技術能力之一[2]。雖然我教研組付出了大量的努力，然而，由于種種原因教學效果仍存在不盡如人意的地方。

（一）課程教育與專業能力培養的紐帶連接作用不明確教學培養計劃的實現是一個系統工作，要由教學體系支撐落實，各門課程的設置以人才培養目標為依據，課程對培養計劃的支撐作用是課程開設原因，要為教學目標服務，學生學習的過程中不只學知識還要明白教學的目的所在。倘若任課教師教學中以自己任教課程為主，忽略專業能力的培養目標，過于強調本門課程知識的系統全面，容易忽略專業應用體系建設，使各門課程缺少聯系的紐帶作用，各自為政，互不掛聯，則會使工程知識體系變得碎片化，各門課程知識不連貫，形不成體系，學生對專業不能建立全面的概念。而且還存在任課教師間溝通不夠的問題，各門課程的尺度把握往往以任課教師個人理解為主，致使后續課程經常發生需要給學生補充知識的現象，這都是課程間聯系不好的表現。所以，在教學中單純教授本課程知識是不對的，還要將前、后課程的聯系和功用告訴學生，使學生明白專業課程在應用中的功用和位置，并通過適當的綜合實訓，強化各課間的配合紐帶作用。

（二）教師講授為主，學生學習能力培養不足教學中滿堂灌的現象仍較常見，師生互動少。在目前專業課程課時不斷精簡的背景下，任課教師首先考慮的是按教學計劃完成教學任務的問題，教學中往往采用講授形式，將知識點依次羅列，造成滿堂灌的事實。但這種填鴨式教學只是將知識點轉達給學生，對學生的思維訓練、應用能力培養不足；且由于學生疲于在各科知識點間轉換，課堂參與不積極，師生互動不好。教學過程是師、生共同完成的過程，學生是教學主體的理念為廣大教師所認同。在授課課時減少的大背景下，發動學生參與教學過程，提高學生的學習能力是目前教學可考慮的方向。

（三）知識轉化為工程能力弱學習的目的是將知識轉化為生產力，分析問題、解決問題的訓練是學習能力培養的必要環節。教學中，若教師的專注點集中在課程知識上，力求知識點的講解。學生記筆記、記重點、考知識，但這樣被動的學習并不能把知識轉化為應用能力，知識轉化為工程應用的訓練少，造成理論知識不少，但解決實際問題能力不足[3]。過于強調知識點，教學中容易把知識掌握與否簡單歸結為答案是否正確，這是把學習過程簡單化。通過背誦、記憶等辦法可以短時間提高答案正確率，但這樣的教學只是囫圇吞棗，不求甚解。教學的目的在于解決問題能力的培養，對工科專業來說就是工程應用能力和學習能力的培養。

（四）評價考核手段缺乏教學中，教師了解學生的手段主要是課題提問、批改作業、觀察學生上課狀態，或者在實驗中能夠部分了解學生的學習情況，但這種了解不全面，等到最后通過期末考試全局了解時，教學活動已經進行到最后階段，即使教師有好的想法也為時已晚。通過以上現象分析，傳統教育的主要問題是教學著重于“向內”，即教學目標制定、教學過程的實施、教學考核等基本上以內部的標準為出發點在運行，對于畢業生是否適應社會的需求則考慮較少，存在教學與社會脫節的問題。為適應社會發展，院校在制定培養目標時不但要“向內看”，保持教學理念、辦學特色、專業強項，還需“向外看”，將教育目標與社會需求相聯系，以社會需求為導向，推進教學工作的發展，使學生不但能學得會，還要學有所用。

二、以學習產出思維探索PLC課程改革與實踐

社會的發展、技術的進步推動教學工作需要不斷進行改進。學習成果產出的教育模式（Outcomes-BasedEduca－tion，縮寫為OBE）代表了社會需求對教育的新需求。OBE所強調的核心理念是：成果導向、以學生為中心、持續改進。在OBE教育模式中，學生“學到了什么”和“是否成功”遠比“怎樣學習”和“什么時候學習”重要[4]。學習產出教育是面向工業發展需求，以學習產出為目標驅動整個教學活動和以學生學習效果為評價標準的教育模式。本文根據OBE理念，以2016級電氣工程學生PLC課程教學為改革平臺，按照教學目標反向設計課程的教學過程，并進行了改革嘗試。以成果導向反向設計課程，針對傳統教學中存在的不合適的教學方法，設計了新的教學模式，具體工作解決了4個核心問題：

（一）學習成果是什么？學習成果是學生通過教學后的最終目標，也是教學成果的檢驗標準。電氣專業人才培養目標是面向地方經濟建設、企業發展的技術型人才，具有較強的專業應用實踐能力和設計能力、一定的創新意識。PLC課程目標定位，經過PLC課程學習，學生具有PLC應用能力，能夠應用PLC基本理論進行邏輯分析，具有一定的設計能力，能根據工藝要求完成PLC控制設計，具有一定的創新型思維能力。具體目標分解為以下幾個方面：具有分析能力，能根據工藝要求進行總結歸納分析；具有一定的設計和操作能力，能應對常見的邏輯問題和簡單的控制；可以依據理論完善設計過程；團隊合作能力建設。

（二）如何讓學生理解取得這些學習成果的必要性學生是學習活動的主體，學生主動參與是知識能力水平提高的重要因素，讓學生理解學習PLC的必要性是開課初期首先要解決的事情，為此我們主要從以下兩方面做工作。1.可編程控制器（PLC）是專為工業環境而設計的數字運算控制器，已經成為工業自動化生產線的核心控制器件，廣泛應用在鋼鐵、汽車、機械制造、石化、電力、機器人等領域。隨著“中國制造2025”計劃的展開，我國作為制造業大國，PLC的應用范圍會越來越寬廣。未來制造業將以信息化、智能化、自動化為主要特征，PLC控制技術是電氣專業學生必會技能。2.讓學生做PLC就業調查活動，利用外部的需求信息推動學生的學習積極性。調查活動可以通過多種渠道實現：網絡渠道檢索，如智聯招聘、58同城等；從事電氣的親屬、朋友回饋直接信息；請企業人員來校作報告。調研內容包括從事的行業、職業、薪資、職業發展等多個方面，以實際需求刺激學生學習的欲望。

（三）如何有效幫助學生有效學習Bloom將知識分為：記憶，理解，應用，分析，評價，創造6個層次。在教學中若只專注在知識點的教學上，則對應的知識轉化層次無疑是較低的。根據能力和應用的培養目標，我們在課程進行時注意了知識轉化的問題，具體從以下幾個方面實現：

1.教學角度以學生為主體學習是學生的學習，要以學生為主體，教師需要從初學者的角度看待問題，從應用的角度串接課程知識點，逐漸加深課程難度，循序漸進推進課程內容；在課時縮減的情況下更要打破教材原有章節結構，不搞各章課時平攤；發揮學生的自學能力，可以交代學生自學內容，上課時以討論的形式來理解消化知識，而不是知識點的灌輸。現有教材結構強調知識結構的完整，各知識點間連貫性不好，容易使學生摸不著頭腦。這時可以按工程應用順序取舍，編排知識點的學習順序，做到知識點學完要配合小的工程目標訓練，及時反饋學生的知識理解。反對按步就章授課，會造成應用內容不連貫，學生往往還需要從各章節中抽出應用部分重新貫通，反倒事倍功半。例如初學從硬件結構入手，隨后帶入PLC工作原理和軟存儲器區間知識，然后轉到I/O分配和端口接線。這時可以設計一盞燈的點亮控制題目，先從PLCI/O地址分配講起，引申到PLC輸入輸出接線電路接線，簡單的輸入、輸出指令寫法，再順勢講解PLC循環掃描的工作原理，這樣的學習順序是與教材的章節順序不符，甚至順序反復錯亂的，但通過一次課的內容可以穿洞多個知識點，知識點內容連貫，比讓學生枯燥記憶知識點、再重新串接要簡單而連貫。

2.邊學邊練，給學生思考、討論的時間邊學邊練是知識由記憶向應用分析轉化的好辦法。根據知識層次劃分，記憶理解只是知識學習的較低層次，需要向高層次轉化，邊學邊練是個好辦法，通過在教學中的練習，可以實現師生的積極互動，這時更容易引發學生的求知欲，在不斷的為什么提問中，知識點理解、應用都會不斷提高。每一階段指導教師配合學習內容設置練習內容，及時跟蹤學生動態，以學會應用為主。反之，簡單公布標準答案，學生知識掌握上仍會停留在知道上，對知識轉化提高不大。學用結合，給學生思考、討論的時間，課上可以解決的不留到課下完成，課后時間主要用于鞏固知識和閱讀參考書籍開拓視野。

3.發散思維，注意創新能力的培養創新能力不可能從無到有，需要不斷的教育培養。在課程中可以適當做引申環節，引導學生做發散性思維，即一題多問、一題多解，多問“這樣行不行”和“為什么”。讓學生認識到知識是需要活學活用，不是一成不變的，需要經常性的換個思路問行不行，只有保持活躍的思維習慣，才可以把知識活學活用。

4.團隊合作能力培養，帶動每個學生進步在教學中，學生的進度總是參差不齊，但我們的教育目標是保證每個學生獲得工程實踐的能力。為帶動每個學生進步，提高他們的積極性，我們設計了團隊學習的辦法。學習中一般以4人為一個小組，以小組為單位解決問題。為帶動組員共同進步，組員按組就近入座，方便共同討論；組員的成績以小組成績為準，提問評判的時候每小組只能出1名組員，且必須輪流回答問題，保證每人都回答問題；以小組為單位評分，使組員互相幫助、共同帶動。團隊合作和小組討論，可以把組員的積極性調動起來，相互間由于熟悉的緣故可以大膽交流，對學習知識的理解會更充分。加上以小組為單位評分，組員互相幫助，可以拉齊進度，實現保證每個學生獲得工程能力的目標。

5.實驗環節要同步實驗過程是知識驗證的最好方式，實驗環節要與課程進度同步。遵循由簡單到復雜的順序原則，先從基本指令實驗開始，逐步轉為設計環節。開始時指導教師的工作是讓學生熟悉PLC器件和編程軟件，隨后可以進行電機控制、四節傳動、液體混合等實驗。工作重點逐漸由跟蹤輔導，到要點指導，再到只做驗收工作，最后指導教師放手，由學生獨立進行，知識層次實現向設計、創造轉化。

6.立足課程，謀求專業發展電氣控制行業不斷有新技術產品被開發利用，控制手段和方式不斷發生變革。專業技術課程內容需要緊跟行業發展進步腳步，不斷將新的知識補充進課程體系中來，根據應用需要及時加強或開設新的課程。生產過程的大規模化、網絡化和生產模式向訂單式發展，要求電氣從業人員對工業網絡的應用水平越來越高。新推出的PLC產品都將以太網通信作為必備基本功能，隨之而來的器件組態、網絡通信、網絡監控、數據存儲，以及互聯網與工業以太網接口產生的安全問題都是PLC教學中需要加強的方向。當知識集中在某個方面時可以考慮開設新課程，如我專業新開課程《力控組網控制技術》，專門學習使用力控組態軟件完成遠程監控、遠程控制，數據采集處理技術。

（四）如何知道學生已取得這些成果除了平時出勤、作業、期末考試等常見的教學考評之外，我們加強了練評結合，做好過程評價。學生是教學活動的主體的教育理念已經深入人心，學生掌握工程能力是教學的目標和教學效果的考核標準，這個考核標準不能等期末考試完成，在教學中學生的學、練應占同樣比例，通過學生課堂練習及時發現知識點理解的偏差，在教學中通過經常性的學練活動可以直觀了解學生的掌握情況，教師能根據實際調整教學進度和內容，使學生能夠跟上教學進度，掌握基本的工程能力；同時，練評結合，對典型的錯誤案例需要引導學生找出錯誤原因，總結經驗，加以改正。做好過程考核工作，相對于試卷分析了解學生狀態，過程狀態總結更有利于及時了解學生的實際學習狀態，以便教師及時調整教學進度和內容。根據成果導向理念，我們對教學工作中存在的問題進行了總結分類，并依據成果導向理念反推教學過程，建立學生主導地位思想觀念，為提高學生積極性做了一系列的研究討論，并在2016級電氣工程PLC教學中進行了實踐嘗試。與往屆學生對比，學生參與教學熱情和知識應用能力上有明顯提高，主要表現在課堂師生互動、課上練習完成和實驗環節中，參與積極性明顯提高，通過團隊教學辦法學生學習掉隊的減少，語言溝通表達能力增強，學習能力提高，專業自信心增強，結課成績較往年提高。同時教學中也存在可供學生訓練的工程案例準備不充足的實際問題，需要以后不斷改進。

三、結束語

學習產出理念對于應用技術性課程是先進的教學理念，這種理念考慮了外部企業對教學的改進需求，傳統的以知識教育為主的教學模式和教學方法已不適應行業發展需求，引入成果導向理念使教育成果更適應社會需求。PLC作為電氣工程專業的核心課程，在工業自動化控制方向有著重要的作用，通過課程改革嘗試提高了學生的知識轉化層次和學習應用能力，同時也為后續課程教學改革探索提供了可行經驗。

參考文獻：

[1]李立國.工業4.0時代的高等教育人才培養模式[J].清華大學教育研究，2016，37（1）：6-15，38.

[2]于廣，高照玲，鞠爾男.基于OBC理念的PLC課程考核模式改革[J].課程教育研究，2018（34）：221-222.

[3]余振軍.高職院校電氣控制與PLC技術課程設計教學改革的思考[J].輕工科技，2016（9）：170-170.

[4]李志義.解析工程教育專業認證的成果導向理念[J].中國高等教育，2014（17）：7-10.

作者：曹永成 姜斌 吳瓊 孫鐵成 單位：黑龍江東方學院