“現代電氣控制及PLC應用技術”課程項目化教學改革研究

榮麗娜

摘 要：該文探討了“現代電氣控制及PLC應用技術”課程項目化教學改革的若干方法和措施。作者結合自身教學經驗，提出了圍繞“項目化教學”而進行的一系列綜合改革方案，從改革的實施意義，實施方案，實施保障，改革引發的新挑戰及解決思路等方面，對該課程的教學改革進行綜合探討，并重點探討改革的挑戰及應對措施。以期改善傳統教學中以課堂教學為主而導致的“重理論輕實踐”的弊端，為提高課堂效率，改善教學效果，提升相關專業學生的就業競爭力提供新的改革思路。

關鍵詞：PLC 教學改革 項目化教學 實踐教學 小班教學

中圖分類號：G4 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）08（a）-0061-02

自20世紀60年代以來，可編程控制器（programmable logic controller， PLC）及其網絡得到了飛速發展[1]。作為一種專門應用于工業環境的計算機系統，可編程控制器綜合了計算機技術、自動控制技術和傳感器技術等先進技術，通過用戶存儲的應用程序來控制生產過程。由于具有可靠性高、穩定性好、操作方便、價格低廉和實時處理能力強等優點，PLC已被公認為現代工業自動化三大支柱之一。因為涉及對PLC及其系統的了解與應用，“現代電氣控制及PLC技術”課程在電氣工程及其自動化、電子信息工程、智能電網等專業的課程體系中具有極其重要的地位。該課程的目標是讓學生掌握一門實用的技術，其最大特點是實踐性強，與企業需求結合緊密。因此，實踐動手環節在該課程教學中具有核心地位。

然而，隨著社會、企業對高校人才動手能力要求的不斷提高，“現代電氣控制及PLC應用技術”課程采用傳統的以課堂教學為主的教學方法越來越無法滿足社會對相關專業人才的要求。從作者的教學經驗看，該課程目前的教學主要存在以下問題。

（1）教學進程拘泥于教材章節的邏輯順序。由于教材的編寫往往按照PLC的產生背景，發展歷史，基礎知識，PLC的基本指令，PLC的功能指令，PLC的順序控制等的邏輯順序編寫，在傳統的課堂教學中，教師在學生對PLC缺乏感性認識的情況下，大量講述PLC的發展歷史，硬件結構等知識，很難激發學生的興趣，教學也不符合記憶和掌握技能的規律，因此不利于學生實踐能力的培養。

（2）實驗課課時相對不足。在傳統的教學中，由于受到課程體系教學大綱的制約，通常只能安排8學時左右的課內實驗環節。實驗課程通常由4個左右的獨立實驗組成，這樣的實驗課時遠不能實現使學生熟練掌握一門技術應用類課程的目標。另外，由于受到實驗室安排等因素的影響，理論課授課內容往往與實驗課程的內容在時空上脫節，學生在學習新的理論知識后無法及時在實驗中鞏固，不利于理論知識的及時消化吸收。

（3）實驗課逐漸流于形式。在傳統的教學中，對該課程的考核方式依舊以期末筆試成績為主，以平時成績為輔的考核方式，而實驗只占平時成績的一部分比例。因此對學生主動積極進行實驗缺少有效的激勵措施。并且，由于實驗的內容單一，容易復現，許多學生逐漸依賴其他同學。

（4）實驗內容與社會需求脫節。實驗室提供的實驗內容相對簡單，例如基本指令編程練習、小車運送物料模擬等等，缺乏具體的工程背景，或者只是對工程問題的簡單模擬，通常與企業的人才需求脫節。

上述若干問題嚴重影響了該課程的教學效果，制約了學生的實踐能力的提高。因此，開展“現代電氣控制及PLC應用技術”課程的教學改革迫在眉睫。為了解決現有的教學困境，該文提出了以“項目教學法”為核心，圍繞“項目教學法”展開改變教學場地，推廣小班化教學，拓展實驗平臺，優化實驗內容，加強校企合作，優化考核與激勵手段等一系列綜合教學改革措施，為提高課堂效率、改善教學效果、提升相關專業學生的就業競爭力提供新的課程改革思路。

1 “現代電氣控制及PLC應用技術” 課程改革方案及挑戰

1.1 實施方案

“項目教學法”是指師生以團隊的形式共同實施一個完整的項目工作而進行的教學活動[2]。項目教學法是行動導向教學組織形式之一，旨在講理論教學與實踐教學有機地結合，提高學生解決實際問題的綜合能力。學生通過完成項目，學習和掌握每一環節的基本知識和了解所需的必備能力。

為了保證“項目教學法”的實施，可以從教學場地、教學組織形式、實驗組織形式等方面，綜合考慮以下思路。

（1）采用現場實驗教學法。

傳統的教學方法以課堂教學為主，以實驗環節加強動手能力的方式。由于理論課的教授內容與實驗課程的安排在時空上脫節，不利于學生將理論知識及時消化吸收。采用“項目教學法”擬在改變這一教學方式。因此可以考慮采用現場實驗教學方法，即整個教學過程在實驗室中進行，教室現場介紹PLC的發展歷史及背景、現場介紹實驗設備及使用、現場講解程序設計及示范、現場組織師生討論、現場讓學生投入實踐，努力營造真實的工程環境，加強師生互動，讓學生動手實踐穿插于整個課堂教學過程中，提高學生運用理論知識解決實際問題的能力。

（2）推行小班制教學。

30人以內的小班制教學方式，是采用“項目教學法”的理想人數。由于現場教學需要教師在課堂上投入更多的時間和學生互動，采用小班教學的方式，有利于任課教師對每位學生進行充分的、全面地指導，幫助學生來提高解決實際問題的能力。項目的實施過程中，學生一般以2～3人為一小組，通過小組合作共同完成項目。因此，學生分組時，要考慮到確保每個學生能夠在各個方面都得到訓練，可適當參考學生綜合成績與實踐成績，對不同學習能力和動手能力的同學進行分組。同時可以考慮交叉分組，即在不同項目的完成過程中，讓學生參與到不同的分組之中，以便在各個方面都得到鍛煉。這樣的分組模式可以使學生優勢互補，一方面有利于培養學生的團隊合作精神；另一方面也有利于取得更好的教學效果。

（3）實驗內容優化與增加開放性實驗環節。

學校的現有實驗平臺是西門子S7-300型可編程控制實驗箱，集可編程邏輯控制器、編程軟件、PC/PPI編程電纜、實驗板于一體，可進行PLC的基本指令練習及十多個PLC實際應用的模擬實驗。但由于實驗課時有限，通過課堂教學遠不能達到熟悉編程技術、提升實踐能力的目的。針對這一問題，可以有兩方面的思路。第一，優化實驗內容，精簡基本操作實驗的內容，刪去內容相近的實驗內容，爭取使課堂內實驗的內容豐富化；第二，增加開放性實驗環節，制定嚴格的管理制度和保障制度，增加實驗室開放時間，鼓勵學生主動設計實驗、完成實驗，并適當計入考核。

（4）加強校企合作。

“現代電氣控制及PLC技術”是和社會、企業需求結合最緊密的應用類課程之一，其最大特點是應用性、實踐性強，理論和實踐結合得特別緊密。因此，盡管采用了上述多種實踐環節的優化措施，但理論教學效果與社會真實需求相比還是會有較大差距[3]。

為了更好地解決這一問題，擴大學生的知識面，加深對理論知識的理解和對企業真實應用環境的熟悉，可以考慮以下思路：①邀請相關行業的專家、技術人員來學校作講座和報告；②充分利用教研組老師及往屆畢業學生的各種社會關系，帶領學生去相關企業參觀；③利用學校組織的各種課外設計、生產實習等機會，深入學習。

1.2 改革挑戰及解決思路

項目教學法能很好地實現教師與學生的角色轉換，一方面將學生從傳統的被動接受者的角色轉變成實際操作解決問題的主動者，真正體現出學生的主體性特征；另一方面也使教師從傳統的傳道、授業、解惑的全方位中心主體角色轉變成引導、咨詢、解惑的服務型中心角色。這種方法有利于實現教育的真正目的。然而，圍繞項目教學法展開的改革勢必存在多方面的挑戰，因而要因此制定解決的方案。

（1）對教師的挑戰。

首先，教師應具備多學科知識。例如，具備電氣控制方面的知識，就可以根據實際設計和指導電機控制的實驗；具備過程控制方面的知識，有利于演示和講解真實的工業控制場面。

其次，要求教師充分完成實驗的準備工作和重視實驗的監督，包括：①教師事前做充分準備，進行先行實驗，對儀器設備要仔細檢查，以保證實驗的效果和安全；②在學生實驗開始前，對實驗的目的和要求、實驗平臺的操作注意事項等，通過講授或組織閱讀作充分的說明，必要時進行示范，以增強學生實驗的自覺性；③在實驗進行過程中，教師巡視指導，及時發現和糾正出現的問題，進行科學態度和方法的教育。

再次，教師應具備較強的操作能力和糾錯經驗。在實施PLC項目教學法的過程中，教師教師應具備準確把握教材，精確設置項目任務的能力。同時也應具備較強的計算機硬件差錯、程序差錯地能力和經驗，以應對學生在完成項目中可能遇到的問題。

（2）教學環節可能出現的問題及應對措施。

經驗證明，“現代電氣控制及PLC應用技術”課程采用項目教學法能大幅度地提高教學質量，但在實施過程中也會遇到不少問題。例如：①不是所有課題都適合項目教學法，比如PLC的基本介紹與發展歷史；②在實施項目教學中也在項目教學實施時，對于某些項目，必須要時延長授課時間，但不能占用其他課程時間；③學校的實驗實習條件、專業教師的團隊組建、業務能力有待提高，才能更好的發揮項目教學法的優點； ④由于實驗室的管理區別于課堂教學，缺少周圍環境的監督和影響，易出現教學過程松散、個別學生遲到早退的現象。

因此，在教學環節中，有如下問題值得重點注意。

（1）考核方式的公平性和真實性。

考核是檢驗項目教學法效果的一個重要環節。不同于以往的課堂教學平時成績和期末考試試卷成績綜合考核的方式，項目教學法更注重學生的動手能力，這意味著傳統的卷面考核方式不再試用。由于實驗課缺少標準答案，缺少統一量化地評價標準，項目化教學點一個突出問題是考核方式不當易引起成績的公平性，繼而影響學生的學習積極性。值得參考的評價形式有學生自評、學生之間互評和師生之間的互評。在完成每一個項目后，由學生口頭敘述自己完成的工作、遇到的實際問題及解決方法，將口頭表達作為考核的內容之一。采用學生自評、同學互評等綜合方案，同時考慮到堂率等可以量化評價的因素，對成績予以綜合判定。

（2）學生學習積極性。

在項目化教學的現場試驗教學中，由于通常需要采用分組的方式，由小組成員共同完成一個較大的項目，可能導致小組中個人價值表現得不明顯，可能出現動手能力較弱的學生依賴動手能力較強的學生，在實驗過程中偷懶的現象。或者出現一部分學生處于對實驗課的恐懼心理以及對實驗結果不確定的恐懼，在選課環節刻意回避該類課程。對于這一類問題，值得參考的應對方案有如前所述的交叉分組，讓學生口頭敘述自己的工作，以及成績評定上采用鼓勵的給分方式，嚴格控制不及格率，不以實驗結果為唯一評分依據，等等。

上述問題的存在，使得教師在項目化教學的改革過程中需要投入更多的精力。教師應做到對每位學生有所了解，對每位學生的學習能力及進展有明確的記錄和評判，保證成績的公平性，也鼓勵學生對動手環節的積極性。

2 結語

“現代電氣控制及PLC應用技術”是電氣工程及其自動化、電子信息工程、智能電網等專業的重要課程之一。由于具有實踐性強等特點，實踐環節在教學過程中非常重要。傳統的以課堂為主的教學方法已日漸無法適應企業對相關專業畢業生的要求。該文總結了筆者在該課程實踐教學環節中的改革思路和探索，提出了圍繞“項目教學法”而進行的改變教學場地，推廣小班化教學，優化實驗內容，加強校企合作，優化考核與激勵手段的一系列綜合教學改革措施。并探討了課程改革可能帶來的問題和解決思路。實踐表明：該課程教學質量和效果得到了較大改善，學生的學習積極性和實踐能力得到提高，知識面得到拓展。

參考文獻

[1]王永華.現代電氣控制及PLC應用技術[M].北京：北京航空航天大學出版社（第三版），2013.

[2]張新軍，崔艷艷.項目教學法在PLC教學中的應用[J].濟源職業技術學院學報，2010，9（2）：88-90.

[3]翁國慶，張有兵.“電氣控制及PLC技術”課程實踐教學的改革與優化[J].中國電力教育，2010（6）：143-145.