面向工程教育的“電氣與PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試與維護(hù)”課程教學(xué)改革初探

黑龍江 劉微 林長(zhǎng)青 宋建偉 劉燁 任艷

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，工程教育在社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中所處的重要地位與作用已得到人們的認(rèn)可，高等教育體制改革的不斷深入，如何進(jìn)一步提高高等教育質(zhì)量，培養(yǎng)出滿足社會(huì)需求的學(xué)生，成為一個(gè)迫切需要解決的問(wèn)題，而加強(qiáng)工程教育則是提高教學(xué)質(zhì)量的重要組成部分和有力措施?！半姎馀cPLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試與維護(hù)”這門(mén)課程，后簡(jiǎn)稱“電氣與PLC”，作為電氣自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)的一門(mén)核心課程，在學(xué)生能力的培養(yǎng)方面占有重要的作用。因此，本文以工程教育為前提，對(duì)該課程教學(xué)改革進(jìn)行了探索。

一、工程教育

（一）含義

工程教育，作為教育的一個(gè)類(lèi)別，廣義而言，是一種以技術(shù)科學(xué)為主要科學(xué)基礎(chǔ)的培養(yǎng)工程人才的專(zhuān)門(mén)教育，它以傳授技術(shù)科學(xué)與工程知識(shí)和技能為基本特征；狹義而言，是指培養(yǎng)工程人才的學(xué)校教育，其終極目標(biāo)就是造就合格的工程師。

（二）屬性

由于工程活動(dòng)所具有的特性，工程教育除了具有一般教育的共同特征外，還具有自身獨(dú)特的屬性，概括為:(1)實(shí)踐性。工程是一種特定的社會(huì)實(shí)踐活動(dòng)，工程師是從事這種實(shí)踐活動(dòng)的主體，因此，以培養(yǎng)工程師為目的的工程教育在本質(zhì)上具有實(shí)踐性；(2)綜合性。工程的整體性、協(xié)調(diào)性意味著工程實(shí)踐不單純是科學(xué)技術(shù)問(wèn)題，而且包含著社會(huì)、人文、生態(tài)等因素，因此，工程教育要求科學(xué)教育、技術(shù)教育、人文教育和社會(huì)科學(xué)教育相互融合；(3)創(chuàng)新性。工程活動(dòng)是創(chuàng)造一個(gè)世界上原本不存在的存在物，工程師的重要品質(zhì)在于其創(chuàng)新能力，因此，創(chuàng)新能力的培養(yǎng)是工程教育的關(guān)鍵[1]。

二、“電氣與PLC”課程傳統(tǒng)教學(xué)方法

（一）課程的地位及作用

“電氣與PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試與維護(hù)”這門(mén)課程，作為電氣自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)的一門(mén)核心課程，目的是讓學(xué)生熟悉電氣控制系統(tǒng)的基本控制電路，具有電氣控制系統(tǒng)分析和設(shè)計(jì)的基本能力；掌握可編程控制器原理及編程方法，具備一定的PLC程序設(shè)計(jì)和PLC應(yīng)用能力。本門(mén)課程的特點(diǎn)是要求理論與實(shí)踐同等重要，要求理論必須與操作密切結(jié)合，強(qiáng)調(diào)實(shí)際應(yīng)用。

（二）傳統(tǒng)教學(xué)方法存在的不足

1.動(dòng)手訓(xùn)練少、實(shí)踐能力薄弱

教學(xué)過(guò)程中，以課堂講授為主、教師把自己已有的知識(shí)傳授給學(xué)生，實(shí)踐環(huán)節(jié)少，注重理論性、系統(tǒng)性、學(xué)科性、知識(shí)性，缺乏結(jié)合實(shí)際的案例式教學(xué)、綜合性教學(xué)，存在理論教學(xué)與實(shí)踐環(huán)節(jié)相脫離的問(wèn)題，教學(xué)過(guò)程中的工程因素、工程含量和實(shí)踐內(nèi)容貧乏。

2.注重科學(xué)技術(shù)問(wèn)題的學(xué)習(xí)、對(duì)綜合能力的培養(yǎng)欠缺

大部分教師在教學(xué)過(guò)程中，僅僅重視專(zhuān)業(yè)知識(shí)的講授，而忽略學(xué)生人文素質(zhì)的培養(yǎng)，使學(xué)生掌握的知識(shí)比較片面，缺乏整體性、協(xié)調(diào)性。

3.學(xué)生過(guò)分依賴教師、缺乏創(chuàng)新能力

學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中，按照教師的指導(dǎo)完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)，其過(guò)程是把實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)上的程序輸入到計(jì)算機(jī)里去，然后編譯運(yùn)行觀看結(jié)果。實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)過(guò)于詳細(xì)，學(xué)生過(guò)分依賴教師，缺乏對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)【2】。

三、面向工程教育的“電氣與PLC”課程教學(xué)改革

（一）教學(xué)方法

以工程教育為前提，結(jié)合社會(huì)需求、學(xué)院培養(yǎng)目標(biāo)、專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)、學(xué)生實(shí)際及“兩化原則”、“五會(huì)標(biāo)準(zhǔn)”，將本門(mén)課程進(jìn)行調(diào)整。將本門(mén)課程劃分為7個(gè)工程任務(wù)，分別是三相異步電動(dòng)機(jī)典型電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試與維護(hù)；車(chē)床電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試與維護(hù)；銑床電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試與維護(hù)；三相異步電動(dòng)機(jī)PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試與維護(hù)；十字路口交通燈PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試與維護(hù)；LED數(shù)碼顯示PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試與維護(hù)；機(jī)械手PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試與維護(hù)。將課程教學(xué)目標(biāo)、能力分解到每一個(gè)任務(wù)中，做到每一個(gè)工程任務(wù)目標(biāo)明確。

每一個(gè)工程任務(wù)可分為理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。對(duì)于理論教學(xué)部分，每一個(gè)任務(wù)在實(shí)施過(guò)程中分為4個(gè)步驟，步驟一：上課之前，下發(fā)引導(dǎo)文，學(xué)生根據(jù)引導(dǎo)文完成預(yù)習(xí)任務(wù)。步驟二：采用小組競(jìng)賽的方式，讓學(xué)生對(duì)本節(jié)課內(nèi)容進(jìn)行講解。步驟三：教師對(duì)學(xué)生所講內(nèi)容進(jìn)行評(píng)價(jià)，總結(jié)，并補(bǔ)充，同時(shí)講解例題。對(duì)所講知識(shí)進(jìn)行提問(wèn)。步驟四：教師給出練習(xí)題，對(duì)所學(xué)知識(shí)點(diǎn)當(dāng)堂進(jìn)行練習(xí)。最終達(dá)到每個(gè)學(xué)生都能對(duì)所學(xué)知識(shí)理解透徹的目的。經(jīng)過(guò)實(shí)踐證明，這種教學(xué)方式充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，變被動(dòng)學(xué)習(xí)為主動(dòng)學(xué)習(xí)，提高了學(xué)生獨(dú)立分析問(wèn)題解決問(wèn)題的能力。

對(duì)于實(shí)踐教學(xué)部分，每一個(gè)工程任務(wù)，二分之一的時(shí)間用來(lái)完成理論教學(xué)，另二分之一的時(shí)間用來(lái)完成實(shí)踐學(xué)習(xí)，在每個(gè)工程任務(wù)實(shí)施前，會(huì)下發(fā)任務(wù)書(shū)，在學(xué)習(xí)完基本的理論知識(shí)后，學(xué)生根據(jù)控制要求設(shè)計(jì)出控制系統(tǒng)，并且到實(shí)訓(xùn)室進(jìn)行驗(yàn)證自己的設(shè)計(jì)結(jié)果。教師進(jìn)行評(píng)價(jià)。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，學(xué)生主動(dòng)查閱資料、與同學(xué)進(jìn)行研究、并到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行驗(yàn)證。培養(yǎng)了學(xué)生的實(shí)踐能力及創(chuàng)新能力。此外，利用我系開(kāi)辦的齊齊哈爾第三機(jī)床有限公司，學(xué)生可以與企業(yè)接觸，洽談生意，進(jìn)行機(jī)床電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、維修等工作，使學(xué)生的綜合能力得到了鍛煉。

（二）教學(xué)模式

構(gòu)建“學(xué)中做、做中學(xué)、學(xué)做合一”的一體化教學(xué)模式，在實(shí)踐過(guò)程中，教室、實(shí)訓(xùn)室及工程現(xiàn)場(chǎng)形成一體化教學(xué)場(chǎng)所，不管是理論教學(xué)、還是實(shí)踐教學(xué)都盡量在實(shí)際的工作現(xiàn)場(chǎng)來(lái)完成，真正做到理論與實(shí)踐相結(jié)合。增加學(xué)生與實(shí)際環(huán)境接觸的機(jī)會(huì)。

（三）考核方案

在考核方案的制定時(shí)，除了要考慮學(xué)生掌握知識(shí)的情況，還要充分考慮學(xué)生的實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力等方面的考核。因此，本門(mén)課程的成績(jī)由以下幾個(gè)方面組成：平時(shí)出勤占總成績(jī)的10%，課堂表現(xiàn)占20%，項(xiàng)目作業(yè)占（控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)和陳述報(bào)告）30%；期末筆試占20%；實(shí)際操作占20%。

四、結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過(guò)實(shí)踐證明，本課程教學(xué)改革有效的提高了學(xué)習(xí)效果。學(xué)生的實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力得到了很大的提高,當(dāng)然在具體實(shí)施過(guò)程中也遇到了一些困難,但正是在解決困難的過(guò)程中，不斷調(diào)整方案,使之更加貼近學(xué)生，貼近實(shí)際。

[1]范桂梅.中國(guó)工程教育改革研究.北京交通大學(xué)，2011年4月.6～7.

[2]朱江，鄧志輝.PLC課程教學(xué)改革的研究與探討.教育教學(xué)，2008年12月.100.