基于項目驅動的電氣控制技術教學研究*

◆鐘永彥 陳娟

傳統教育一般以知識傳授為主，缺少行為引導和能力訓練，教學方式主要表現為復習、引入、講解、提問、討論、消化、作業等一系列固定的程式[1]。傳統教育以教師為主體，以課堂講授為中心，教學互動主要為師生之間的問答和布置作業、批改作業。而工程教育中，則希望以學生為主體、 學生的工程鍛煉為中心，教師主要起引導作用[2]。傳統教育方式在工程類專業教學中的弊端日益顯現，CDIO工程教育模式是近年來國際工程教育改革的最新成果。其中，提出了一種較為獨特的教學模式——項目驅動法，其核心思想是采用項目方式，立足于實際行業需求，圍繞項目內容將教、學、做相結合，發揮教師的指導作用和學生的主體作用，在師生合作中共同完成項目[3]。

電氣控制技術課程作為電氣類和自動化專業的專業主干課程，其主要特點是實踐性強以及應用面廣。因此，筆者在教學過程中引入項目驅動教學法，逐步取代傳統的教學方法。

1 傳統教學在電氣控制技術中的弊端

電氣控制技術課程內容豐富，包括繼電器控制系統、可編程序控制器（PLC）、工業組態技術以及現場總線系統等相關內容。以48學時課程安排為例，傳統教學方案大多是安排40學時左右理論內容，8學時左右實驗內容，包括電機啟停控制、正反轉控制和PLC編程等實驗。電氣控制技術傳統教學弊端主要體現在以下幾點。

實驗安排少，缺乏實踐鍛煉 電氣控制技術課程實踐性強，希望安排更多實驗學時，讓學生得到更多的實踐鍛煉，但是總學時固定且理論教學內容較多，因此實驗學時則相對偏少。學生的實踐鍛煉偏少，對后續的課程以及畢業設計，甚至對就業都有不良的影響。

教材相似度高，缺乏新意 筆者統計了電氣控制技術相關的教材，發現教材體系、教材內容沒有太大的變化，都包括繼電器控制系統和PLC控制系統，PLC控制系統大多數以某種主流PLC 為例，講解基本指令和梯形圖，然后舉例說明PLC編程以及PLC控制系統設計。另外，教材內容不能很好地跟蹤最新科技發展，有些教材中的PLC型號已經停產。

師生互動少，學生積極性低 如果采用課程講授為主要手段，那么師生之間的互動主要體現在平時課堂的提問、批改作業以及檢查實驗等，而且很多學生不愿意主動與教師交流，因此就不能了解學生在學習中遇到的問題以及對知識掌握的程度，不能及時調整教學手段，結果必然導致互動更少，學生（主要指學習自覺性較差的學生）積極性自然就降低。

2 項目驅動在電氣控制技術課程教學中應用

項目驅動教學法符合建構主義學習理論的要求，即學習的過程是學生自己在頭腦中對知識的意義進行建構的過程，學生是教學過程中意義建構的主體，教師是這個建構過程的指導者、幫助者[4]。而這個建構過程的主線則是貫穿課程教學的項目，項目可能是一個項目或是一系列項目，學生或獨立或在教師指導下完成這些項目，并在執行項目的過程中對該課程體系、課程內容逐步消化，并完成課程的學習。

因此，項目驅動法在電氣控制技術課程教學的過程可稱之為三步法：選材、驅動和體驗，即項目的選擇與設計、項目的實施與控制以及項目的總結與提升。筆者此次授課對象為建筑電氣專業學生，下文展開說明三步法在電氣控制技術教學中的應用。

項目的選擇與設計 筆者所在課題組首先收集整理建筑電氣專業電氣控制技術課程對應的各種項目案例，并對這些案例的廣度和深度進行評估。在此基礎上，討論選取并確定課程授課用項目案例，確定項目遵循如下幾個原則：項目的可操作性強，盡可能采用一個項目貫穿課程教學，該項目可以拆分成多個子項目，同時各子項目內容的難度遵循由淺入深、環環相扣。經過討論，課題組確定采用“變頻恒壓供水控制系統”為電氣控制技術課程的項目案例。

變頻恒壓供水控制系統是典型的建筑電氣專業的控制系統，其控制方案包括手動控制和自動控制兩部分，其中手動控制部分主要是繼電器—接觸器系統，自動控制部分包括壓力傳感器、變頻器、可編程控制器PLC以及人機界面HMI的設計。課題組對該控制系統進行子項目的分解，共有如下子項目可用于課程教學的項目驅動，分別為：

1）變頻恒壓供水系統的原理圖和控制電路圖的繪制與設計；

2）繼電器—接觸器系統的接線與調試；

3）典型PLC系統輸入輸出IO分配與接線；

4）PLC控制系統模擬量模塊的接線與設計；

5）變頻器的接線與設置；

6）PLC控制系統軟件編程與調試；

7）變頻恒壓供水系統人機界面設計。

其中子項目變頻器的接線與設置以及人機界面設計為本課程的擴展內容。

經過項目的選擇與設計，將教材中的知識點重新展現于項目之中，學生可以實現“練中學、學中練”。譬如，傳統教學中的電機正反轉、電機啟停控制的知識點，則分布在子項目1、2、3和6等。

項目的實施與控制 教學過程的驅動應由教師引導學生完成，讓學生的思考推動項目的實施：在項目進行過程中，每一個步驟都要引導和組織學生進行關于“要做什么”“該怎么做”和“怎么做最好”的討論，然后指導學生按照科學合理的方法進行嘗試，并學會比較各種方法的優劣。這樣既可保證學生掌握具體工作步驟的完成方法，也讓學生學會了如何尋求解決方案。

比如，針對子項目“變頻恒壓供水系統的原理圖和控制電路圖的繪制與設計”，其目的不僅僅是讓學生掌握變頻恒壓供水系統的原理圖和電路圖的設計，同時在學生設計和繪制原理圖和電路圖的過程中，促使學生掌握一種CAD軟件。當然，這需要學生多花課余時間，在規定時間內由學生支配學習進度。并引導學生只有掌握了原理圖和電路圖的設計，才能進行系統的接線與調試，才能順利完成接下來的各個子項目。又比如，第二個子項目“繼電器—接觸器系統的接線與調試”則著重讓學生掌握繼電器、接觸器系統的接線，鍛煉學生的動手能力。該項目著重引導學生重視接線的規范性以及如何從圖紙到實物的轉化，同時該子項目也是對第一個子項目知識點掌握程度的檢驗。

項目的總結與提升 要使學生獲得可持續發展能力，還需強化學生在項目教學中的體驗環節。因此，要充分關注項目驅動教學法中體驗環節的設計，體驗應該貫穿于整個教學過程之中，因為經驗的積累是一個累積的過程。鼓勵學生通過分析和歸納，將經驗轉化為策略。

在教學過程中，要求學生對每一個子項目進行總結，撰寫項目報告，其目的有二：一是強調在學習過程中不斷總結；二是提高學生寫作水平，強化寫作規范。另外，仿照國外一些大學的做法，將學生分組，每組學生分工完成項目任務，既發揮了團隊合作精神，又簡化了任務。

3 項目驅動法在電氣控制技術教學中的總結

在此次建筑電氣專業電氣控制技術教學改革過程中，采用基于項目驅動的學習法，使得學生在學習過程中提升了學習興趣，入門迅速，能較快地深入到課程的體系結構中，進而主動地投入到課程的學習中，積極探索和研究解決問題的方法和途徑，使學習由枯燥乏味變得輕松愉悅。

經過一個學期的教學改革，和以往的教學方法對比，主要有以下一些變化：學生的學習主動性更強；學生的動手能力、工程實踐能力有了明顯的提高，而且更規范了；對后續課程起著積極的促進作用，在學習建筑電氣專業的后續課程，包括電梯控制技術、暖通空調等時候，學生對課程內容理解更透徹。總體上說，項目驅動法在電氣控制技術課程上的應用還比較可行和有效。

當然，仍有部分學生在學習的過程中積極性不高、態度不夠端正，除了學生的主觀因素外，可以從教學政策上進行改進。比如，在評分體制中，提高平時分的比例，可以從30%提高到40%甚至50%，這樣可以使得這些學生抽出更多的課余時間用在項目實踐中，也就可以提高改革的質量。

[1]朱先梅,張濤,王家俊.包裝印刷課程和實驗的項目化教學改革[J].包裝學報,2012(2):81-84.

[2]鄭秀英,王海濱,姜廣峰.以專業認證標準為指導，深化高等工程教育改革[J].高等工程教育研究,2011(5):51-53.

[3]李偉波.項目驅動式的“軟件工程”教學模式研究與實踐[J].中國電力教育,2009(6):45-46.

[4]冷淑君.關于項目教學法的探索與實踐[J].江西教育科研,2007(7):119-120.