“工控軟件”課程設計教學改革研究

黃艷巖?鐘紹俊?富雅瓊

摘要：針對“工控軟件”課程設計教學中存在的問題，分別從教學方法、教學形式、教師團隊、教學主體、課程考核評價方法等幾個方面，對“工控軟件”課程設計進行教學改革研究，并進行了實踐，取得了良好的效果。

關鍵詞：工控軟件；課程設計；教學改革

作者簡介：黃艷巖（1979-），女，江蘇漣水人，中國計量學院機電工程學院，副教授；鐘紹俊（1972-），男，安徽蕪湖人，中國計量學院機電工程學院，副教授。（浙江 杭州 310018）

基金項目：本文系中國計量學院2013年度校立教改項目（項目編號：HEX2013058）的研究成果。

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）08-0128-02

工控軟件課程設計是中國計量學院（以下簡稱“我校”）自動化專業學生必修的一門專業實踐課程。在大三上學期，學生在1～16周完成“工控軟件及其應用”課程的學習，在18～19周進行工控軟件課程設計。設計的主要任務是利用監控組態軟件ForceControl實現典型控制系統的設計與仿真，使學生掌握工控軟件的功能、組成體系、使用方法及其在自動控制系統設計中的應用，培養學生具有按任務書進行設計、調試和分析結果的能力。通過課程設計培養學生理論聯系實際、實事求是的科學態度和嚴謹的工作作風，為學生學習后續專業課程和畢業設計打下扎實的基礎。

一、“工控軟件”課程設計教學存在的問題

以往的工控軟件課程設計，教師通常給出若干個題目，并提供相應流程作為設計的任務書交給學生，由學生自行設計，學生在設計過程中遇到問題，教師進行指導和答疑。這種教學方法對于工控軟件掌握較好的學生而言，是一種很好的鍛煉。學生通過設計對所學的相關知識進行梳理和應用，但對部分學生而言，本身對軟件掌握并不透徹，拿到任務書感覺到無從下手，部分學生選擇在網上尋找現成答案或者抄襲，使得課程設計的目的適得其反。

因此，在課程設計中，教師不能只是扮演一個提供任務書和答疑的角色，更應該作為一個引導者，發揮學生的主動性。要正確處理好教師的主導作用與學生的主體地位的關系。改變過去統得死，教得細的做法，教師應把主要精力放在引導上。既要循循善誘，又不能使學生產生依賴思想，要充分體現學生的主體地位，給學生充分的自由空間，以學生的學習為中心，以問題為中心，積極實行啟發式、討論式、開放式、探究式等教學模式，積極促進學生的自主性學習和研究性學習。要充分尊重學生的個性特長，發揮學生學習的主體性和主動性，大力加強教學溝通，積極引導學生自己去考慮怎樣設計和完成設計。[1]本文主要圍繞教學方法、教學形式、教師團隊、教學主體、課程考核評價方法等幾個方面，對“工控軟件”課程設計進行教學改革。

二、教學改革內容

1.在教學方法上，嘗試“項目引領，任務驅動”

項目教學法是理論與實際結合的一種教學方法。項目教學法通過制訂、指導有實際意義的項目，組織學生自主學習設計項目，進行自主學習、踐行和操作。項目教學實施中，教師先提出項目任務，然后圍繞項目展開，以項目任務促使學生形成學習的動機，激發學生學習的主動性，使學生進行有意識、有目的的學習。學生的學習過程由傳統教學的被動接受變為主動圍繞項目展開思索，主動學習新知識、新技能，找到實現項目任務的方法。項目教學能更好地培養學生自主學習的能力，是一種以培養學生綜合素質為目標的教學模式。[2]

工控軟件課程設計應用性很強，學生在學習中需明確工程應用場合。工控組態軟件ForceControl主要應用于工業企業，所選項目應盡可能符合當前工業企業生產實際，所涉及項目應從生產實際中提煉出來，不能與生產實際脫節。同時，選擇實踐性強的項目有利于學生從書本知識到實踐操作和工程設計的過渡，留給學生較好的思考空間。為此，圍繞培養和提高學生實踐操作技能的目的，筆者和企業合作，構建多個典型、先進、可操作的項目放入課堂，如“恒壓供水控制系統”、“加熱爐控制系統”以及“管道流量控制系統”等，以合作企業的工程項目為引領，以監控系統的設計工作任務為驅動。在項目的執行過程中，教師、合作企業的相關人員和學生本人共同確定項目的目標和任務，明確項目設計的背景和要求。項目任務確定后，教師向學生下達任務單，學生按照任務書的要求，根據工業生產實際情況，對項目進行分析，設計總體方案。同時，從生產實際操作的角度，綜合考慮人機界面的總體布局、顏色配置、動畫設計和報警報表系統等設計，選擇相應的硬件，完成系統原理圖和接線圖設計。項目完成后由教師和企業工程人員共同對項目的執行情況進行反饋和評價，指出存在的問題和可能的解決辦法。

項目教學法是培養應用型本科人才行之有效的教學方法，也是培養卓越工程師的良好途徑。通過實施項目教學法，學生的理論知識得到了鞏固，實踐能力得到了提高，對所學知識的用途和應用方法有了比較全面的認識。[3]

2.在教學形式上，遵循企業工作模式與“行動導向”教學相結合

在設計過程中，以“集成設計、組態編程、調試運行”能力為主線，圍繞企業中的工作過程模式“工控項目了解—確定目標和任務—方案設計—流程圖繪制—組態編程—調試運行—技術資料編寫—評價驗收”深入開展“行動導向”教學，從“收集信息階段、制訂計劃階段、決定階段、實施階段、檢查和評估階段”完整的職業行為引導學生職業素質的培養。

3.指導教師的團隊化

考慮到課程設計與生產實習以及畢業設計的緊密關聯，筆者改變以往對課程設計統一的傳統，對課程設計學生按照所選項目進行分組，學生分成課題大組，提出課題大組長應具有一定的組織能力、協調能力、責任心等具體要求，讓學生民主選出組長。課題組長即為課題負責人，課題負責人應根據設計要求，組織本組各成員協同完成設計任務，每大組完成一個項目的設計，一般每大組不超過5人。

在指導教師方面，課程設計按照教師專業特長分成多個教學小組，每個教學小組負責自己熟悉項目的指導，使學生在學習過程中感受到教師不同的技術專長、教學方法和風格，吸取多位教師的優點，融會貫通。在教師團隊上，除由學校專任教師擔任課程的主講外，還邀請企業一線工程師作為兼職教師。指導老師要求至少包括一名理論課主講老師，一名實驗老師，一名由企業聘請來的高級工程師。實驗老師指導所負責的學生組的實驗與仿真，聘請來的高級工程師負責所在課程設計組的工藝過程的設計與建模仿真，另外一位老師總體負責理論指導。

4.在教學主體上，推行雙向教學

授人以魚，不如授人以漁。因此，在教學實踐中，教師應想方設法幫助學生學會學習，激發和保持他們的學習動力，培養良好的學習習慣。[4]

教師不再是灌輸者、說教者，而是學生學習的組織者、參謀者，為學生學習提供支持；學生不再是被動接受者，而是主動探索者，教和學成為雙向過程。

教師設法調動學生的積極性和主動性，鼓勵學生發表自己的意見和看法。在教學中，通過互動教學，了解學生的想法，進而了解學生對知識和技能的掌握情況；對學生思考問題的方法和角度加以引導，營造活躍的氣氛，使對項目的分析和討論在有序中進行。同時，教師也應對課程設計項目做好充分的備課，以保證在教學中能充分地、比較全面地解答學生提出的各種問題。

5.在課程考核評價方法上，注重過程評價，促進學生全面發展

考核是督促、監督學生學習和檢驗教學效果的主要依據，在工控軟件課程設計教學的過程中，制訂合理的考核方案有助于學生認真獨立完成項目設計，達到教學目的。[5]

以往的考核方法主要以課程設計最終的結果為主，忽視了能力和素質的考核。筆者希望在“工控軟件”課程設計考核評價方法上，不僅關注學生設計的最終結果，更重要的是關注完成任務的全過程，改變傳統的一次性總結評價方式，采用分階段評分，既對理論設計給予評價，又對學生的實踐動手能力、工程素質給予評定，還對學生在課程設計中掌握新技術，運用新技術的能力給予評判，用分段評分使課程設計的成績更合理。對于課程設計做的較好，需要申請優秀的同學，除了平時各個階段的考核，最終還要在全班同學面前演示講解項目，由老師和同學共同為其打分，確定其是否優秀。

進行考核方法改革后，注重考核學生的整個學習過程，注重考核學生實踐能力，學生不僅能按部就班地完成既定任務，而且還主動查閱大量課外資料，設計相關項目，這些都是在改革前無法看到的。

三、結語

隨著社會對專業技能型人才的需求逐年增加，要求學生具備較高的實際操作能力和學習能力。工控軟件課程設計是實踐性較強的專業課程，是一門專業技能培養課程，使學生學好該課程具有很好的人才培養意義。

我校工控軟件課程設計經過教學改革與實踐，收到了較好的效果。改變了長期以來“灌輸式”的教學方法。學生通過課程設計項目，使工控組態軟件相關理論知識更加連貫和系統，并領悟了許多實踐的樂趣。通過主動參與項目設計的各個環節，確立了學生在教學活動中的主體地位，充分發揮了自身的主觀能動性，鍛煉了分析問題和解決問題的能力。另外，不少學生在后續的畢業設計環節所做的課題也和工控軟件有很大關系。由于本課程的改革，使得學生有一定的基礎，掌握了基本的設計流程，在一定程度上幫助他們更好地完成畢業設計。

另外，該課程的教學方法也具有普遍性，在實操較強的課程教學中具有推廣意義，也有待于近一步的探討和研究。

參考文獻：

[1]薄翠梅，李俊，林錦國.“過程控制工程”課程設計教學改革的研究[J].實驗室研究與探索，2005，（24）：394-396.

[2]宋雅靜，王書平.MCGS工控組態軟件課程教學探討[J].科技創新導報，2010，（20）：177.

[3]雷鈞.組態軟件課程教學方法研究[J].自動化技術與應用，2010，

29（9）：111-112.

[4]楊云飛.基于項目教學法的組態軟件課程教學改革與探索[J].江蘇技術師范學院學報，2010，17（2）：80-82.

[5]張冬敏.高校課程設計教學中存在的問題與對策研究[J].改革與開放，2009，（9）：172-173.

（責任編輯：王意琴）