“可編程控制器技術”課程教學改革探索

摘要：通過分析“可編程控制器技術”（PLC）課程教學中存在的問題和現狀，依循CDIO理念對該課程進行改革。提出課程建設的大體思路，并對課程內容、教學方法、學習評價等方面的改革創新進行了分析。實踐證明，這些改革既有利于學生對PLC課程基本理論的理解和掌握，又提高了學生發現問題、分析問題、解決問題的能力，培養了學生的工程應用能力。

關鍵詞：PLC；CDIO；職業能力培養

作者簡介：宋國慶（1963-），男，江蘇灌南人，江蘇城市職業學院機電工程系，副教授；陳杰（1957-），男，安徽蚌埠人，江蘇城市職業學院機電工程系，副教授。（江蘇 徐州 221006）

基金項目：本文系江蘇城市職業學院科研基金資助項目（11-ZD-05）的研究成果。

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2012）31-0061-02

近年來，隨著企業對機電類畢業生整體素質要求的不斷提高，PLC課程教學體系中存在的與工程實踐相脫離的一些問題漸漸凸顯，如，課程目標定位偏離崗位工作要求、教學內容重點不夠突出且教材老套、忽視學生創新能力和團隊意識的培養等。針對存在的問題，以CDIO工程教育模式應用為切入點，通過改革教學方法，加強過程管理，實施考核方式的多樣化，探索出一套較為完善的課程教學體系。

一、課程建設的總體思路

CDIO是由美國麻省理工學院、瑞典查爾姆斯技術學院等四所世界一流大學合作開發的新型工程教育項目。CDIO是構思（Conceive）、設計（Design）、實現（Implement）、運作（Operate）四個英文單詞的縮寫，它是以產品研發到產品運行的生命周期為載體，讓學生以課程內容與工作之間的有機聯系方式進行學習的過程。CDIO工程教育模式是“做中學”和“基于項目教育和學習”的集中概括和抽象表達。

CDIO提出，優秀的工程人才是以“豐富的技術知識和推理能力、優秀的個人與職業技能、優良的人際交往和溝通能力”為基礎的。顯然，CDIO倡導的是通過應用項目的全過程來培養學生的工程能力。由此提出PLC課程建設的大體思路：

1.調整教學內容，改進教學方法

在所選教材的基礎上，精選教學內容，并增加新知識、新技術的講解。在優化現有課堂教學的基礎上，采用案例教學法，突出實用性和可操作性。

2.加強品質、意志和團隊整體意識的培養

在教學過程中，精講多練，用任務驅動學習過程，以強化學生對相關知識的理解和運用，盡力使學生體驗到團隊協作的意義，培養系統思考能力和初步的工程意識。

3.強化教學活動的過程管理，改革學習評價方式

讓學生通過自評、互評等方式改變學習和生活態度，彰顯學生在教學過程中的實際體驗和感受。

二、課程體系建設的具體方案

課程建設小組以CDIO工程教育大綱的12條標準為引領，在教學過程中采用了一體化教學方法。

1.課程目標

鑒于PLC應用主要面向開發設計崗位、裝配調試崗位和技術服務崗位，結合PLC程序設計師或高級維修電工的職業資格要求，重在培養學生三方面的能力，即：PLC控制系統設計、安裝、調試能力，程序設計與編制能力；PLC 控制系統整體運行與調試能力；PLC 控制系統技術維護與維修能力。

2.教學內容

按工作過程系統化的要求，精選與組織教學內容。整合后的課程內容將分為三大功能模塊，即：PLC編程軟件FXGPWIN、STEP_7-Micro/WIN_V4.0的使用模塊；基本編程指令模塊；控制系統程序設計模塊。圍繞這三大功能模塊，按照由簡單到復雜的順序再依次進行案例驅動教學。

3.教學方法

采用理論實踐一體化教學。理論教學采用課堂講授、課堂討論、方案闡述等方式；實踐教學采用問題、任務和小型案例來驅動，把80%的課時放在實訓中心進行，4節課連上，邊講邊練。

通過以上途徑，力爭從根本上突破理論與實踐脫節、知識傳授與能力培養割裂的瓶頸，使高職學生掌握過硬的PLC技術能力和工程應用能力。

三、課程教學體系的具體實施

1.建立基于任務驅動的課程內容并按流程實施

教研小組在整合教學內容時，先排出PLC的典型工作任務（共14項）：電子識圖繪圖、電子元器件選擇與質檢、電機裝配、電氣識圖繪圖、基本繼電控制電路的設計、機床電氣原理圖接線圖、機床電氣系統的運行維護、PLC的選型、PLC工程工藝流程介紹、PLC程序的閱讀、PLC程序的編制與調試、PLC輸入輸出接口電路的連接、PLC電氣控制系統的運行維護與檢修、交直流電機的運行與維護、變頻器的使用與維護等。根據以上工作任務，結合現有實訓條件再選擇和確定教學項目。目前，共開發并實施了8個項目案例：電機基本運行控制項目；裝配生產線控制項目；交通信號燈控制項目；運料小車控制項目；車庫自動門控制項目；液體混合裝置的控制項目；步進電機控制項目；恒壓供水控制項目。每個項目均按“任務下達、描述、計劃及任務決策、實施、評價”等流程展開，有詳細的項目實施方案（教案）。力爭使學生通過本課程的學習，具有電器及PLC系統的安裝、調試與維修的能力，具有設計、改造、革新一般生產機械電器與PLC控制系統的初步能力。

具體教學程序：一是教師在課前選編典型案例，擬定討論題目和學習要求，事先印發給學生，學生再按小組去解讀案例并互相啟迪；二是課堂上教師通過多媒體和網絡手段闡述資訊，精講課程內容，學生則充分利用實訓中心每人一個操作臺，且有聯網電腦及各自的PLC實訓箱、數據線、各種元器件等學習條件，實時研討實時操作；三是由小組長在項目開始前、項目完成后分別代表各小組闡述設計方案、總結實施情況，同組其他同學給予補充，特別是對各自所編程序進行評析，其他小組同學可現場答辯。

2.將單向的知識傳授擴展為師生基于項目完成的互動式“教”與“學”，形成“教、學、做”一體化的教學方法

（1）項目設施主要以學生個人或小組（團隊合作）方式進行。每組學生保持相對固定，教師在接線工藝、控制系統聯機調試等實操方面進行演示，學生結合自身的工作任務進行操作，使理論知識得到加深，提高自己的動手能力。項目驅動案例教學對提升學生的參與性、高職教學的實踐性以及教師專業能力和教學水平，都起到了無可替代的作用。

（2）課堂上將理論實踐融為一體，講練結合，使知識的學習和應用之間形成了良性互動。以往的理論教學在課堂，實驗教學在實驗室，實踐教學在企業，各有教師任教。教師之間彼此聯系不緊，教學內容不能合理統籌，知識的內在聯系不能協調，且學生的參與度較低。現在把理論課、實踐課融為一體，統一放在實訓中心實時進行，學生就能通過實踐去體驗、再現和深化PLC的理論知識。

（3）在教學實施過程中采用啟發、討論方式，不應直接給出PLC程序、地址分配結果或I/O接線方式，鼓勵學生自己編程，自己動手，啟發學生開闊思路，激發學生思維潛力，培養學生創新能力。

3.抓住課程設計環節，讓學生真實體驗CDIO“構思-設計-執行-運作”工程教育的魅力

以往的教學中，往往忽視通過課程設計中的實習見習環節來使學生對企業的生產現場、生產過程、工藝流程等進行現場體驗；忽視在生產一線發現選題的過程中對產業園區、企業車間的職場氛圍和企業文化的觸及和了解。顯然，舊有的課程設計必須注入新的內涵與活力，才能發揮其應有的作用。

按CDIO工程教育模式，專業技術人員及工程師的培養，必須有體驗工程項目的研發全過程的經驗，有感受真刀真槍的企業生產現場的體會。因此，擬采用項目教學法完成課程設計，從分組、選題與評審、項目設計，到驗收、答辯、提交結題報告，實行“指導教師負責、學習過程管理”的方式，并單獨計算教師的課時工作量和管理工作量。一方面，學生的設計興趣極大提高，另一方面，也極大地調動了教師投入教學改革的積極性，激勵了教師在課程設計教學中的精力投入。從改革后的設計報告看，大部分含有將課程知識與企業生產相關聯的并富有創新精神的選題內容，大大減少了以往報告中出現的空洞、枯燥的理論闡述現象。

4.改革學習評價方式，變終極考核為學習過程跟蹤考核

傳統的PLC理論課考核方式是“平時30%+期末70%”，基本上是期末一張試卷定結果；傳統的PLC實驗或實訓考核是，根據學生的實驗或設計報告給出成績，學生往往只重視報告的撰寫，不重視對知識的理解和動手能力的培養?，F在，理論實踐一體化教學的考核，變單一試卷或報告的考核為對學習全過程的跟蹤考核評價，實行個人評價、小組評價、教師評價和期末考試相結合的綜合評價方案，各個評價方式都制定了詳細的評價表，形成“學生自評20%+小組互評20%+教師評價30%+期末考試30%”的評價比例，力爭做到考核結果客觀公正。

總之，以CDIO工程教育模式為指導，以提高學生工程應用能力為核心的PLC課程建設和改革，為高職學生的職業能力培養奠定了基礎。當然，課程教學中還存在一些問題，比如，教學案例的選擇和使用如何與教學內容及實驗條件的指向相一致；如何在單科課程教學中利用好校外實訓基地，形成和企業的良性互動等等。教學中應及時發現、研究和解決相關問題，以有效監控教學過程，不斷提高教學質量。

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（責任編輯：劉輝）