“案例”和“項目”雙驅動的《PLC原理與應用》課程教學改革實踐

陳光勝+麥云飛+白國振

摘要：針對《PLC原理與應用》課程教學中存在的問題，如傳統理論課堂教學形式單一，學生的主動性和積極性發揮不夠，被動接受知識現象普遍存在，實驗教學以驗證型實驗為主，在培養學生探索精神和創新能力上存在不足，理論與實驗分離，缺少緊密聯系等，本文提出“案例”和“項目”雙驅動的《PLC原理與應用》課程教學改革方案，即以經典“案例”為主線，貫穿理論教學始終，凝聚零散教學內容，提高教學效果;“項目”驅動實驗教學，促進學生自主學習，培養工程能力和創新能力。以“案例”為主線的理論教學方法和以“項目”為驅動的實驗教學方法是對《PLC原理與應用》課程教學改革的大膽嘗試和創新，不僅能夠培養和鍛煉學生項目組織、工程思維和工程實踐的能力，還會進一步激發創新思維和創造能力，已在教學實踐中取得良好教學效果。

關鍵詞：“案例”驅動;“項目”驅動;課程改革

中圖分類號：G642.0 ? ? 文獻標志碼：A ? ? 文章編號：1674-9324（2016）07-0095-02

機電一體化是本科“機械設計制造及其自動化”專業的重要培養方向。既然PLC技術是現代工業自動化的三大支柱之一，《PLC原理與應用》無疑是“機械設計制造及其自動化”專業的主要專業課程之一，是一門知識覆蓋面廣、涉及內容多、更新發展快，既強調理論而又偏重實踐應用的課程[1]。由于與實際生產和工程應用結合緊密，學生走向工作崗位可直接應用，以及具有理論與實踐并重和緊貼工程應用的特點，本課程受到學生的普遍歡迎，是培養他們具有較強工程實踐能力和創新思想的重要專業課程[2]，在教學培養計劃中，具有不可替代的作用。

一、《PLC原理與應用》課程教學改革的必要性

經過多年的課程教學，研究[3-5]發現，《PLC原理與應用》課程教學存在不少問題，主要表現在以下方面。

1.傳統理論課堂教學形式單一，學生的主動性和積極性發揮不夠，被動接受知識的現象普遍存在。盡管學生在選課之初表現出強烈的興趣，但作為PLC編程的基礎，必須要掌握一定的計算機硬件結構知識和基本的編程指令知識，但“照本宣科”的指令講解，往往使學生感到課堂枯燥乏味，知識零散，缺乏整體性，造成被動接受知識的局面，使得學生主動性和積極性發揮不夠，影響教學效果。

2.實驗教學以驗證型實驗為主，在培養探索精神和創新能力上存在不足。從目前課程的實驗設計思想看，仍以驗證型實驗為主，要求學生根據教師編撰的實驗指導書，按照既定實驗操作步驟，使用實驗設備完成實驗操作，驗證相關理論知識或程序動作。盡管課程實驗指導書內容詳盡，步驟清楚，但學生在實驗中按部就班，被動接受，完成實驗后印象不深，缺乏思考。學生對既有知識停留在驗證和記憶層面，缺乏運用知識分析問題和解決問題的能力，很難培養學生的設計能力和創新精神。

3.理論與實驗分離，缺少緊密聯系。從上海理工大學的課程實際安排看，理論教學和實驗教學一般分屬不同的任課教師，理論教師與實驗教師各管一塊，缺乏密切的教學交流，造成PLC原理與應用的實驗教學和理論教學聯系不夠緊密，甚至出現理論課與實驗課知識的脫節，無疑使課程魅力大大降低。通過調查情況分析，這種情況并不獨屬上海理工大學，具有一定的普遍性。

從以上情況可以看出，針對《PLC原理與應用》的課程特點進行教學改革非常必要。

二、案例教學和項目教學

案例教學法在歐美發達國家已成為經濟學和管理學類課程教學的重要形式，取得較好效果。作為參與式教學模式的一種特殊形式，該教學模式引入我國之后，在經濟學和管理學領域的教學中得到廣泛采用。案例教學是一種在教師的指導下，把學生帶入特定事件現場，進入角色，再現案例情境，通過案例分析以提高實際運作能力的教學方法。案例教學法的應用，能夠培養學生分析問題和解決問題的能力，在既掌握理論又鍛煉能力的同時，培養適應未來復雜多變環境的能力及分析問題和解決問題的能力，對激發學生學習熱情、培養表達能力和思維能力及查閱資料能力，起到很好的推動作用。另外，在案例教學模式下，教師必須深入現場實際，不斷學習，提高自身素質[7]。

項目教學，又稱基于項目的學習，包括內容、情境、過程、評價四個要素。項目教學強調以工程實際為背景，打破學科知識的邏輯約束，按照工程需要的技術邏輯，建構教學內容。同時，項目教學需要真實工作情境，學習者可以通過項目實踐，受到從業能力訓練。另外，項目教學過程不是學習者被動接受知識的過程，而是整合已有知識，主動研究探索，構建新的知識的過程。項目成果不預定，不唯一，評價具有明顯的批判性[8]。項目教學對工程類課程的教學，具有良好的效果。

三、“案例”和“項目”雙驅動的《PLC原理與應用》課程教學改革

針對理論課堂教學形式單一、學生主動性和積極性不足、實驗教學程式化、學生創造性欠缺等問題，本文將案例教學法從經濟學和管理學教學課堂引入工科實踐和實驗教學，提出以“案例”為主線的《PLC原理與應用》理論教學方法和以“項目”為驅動的實驗教學方法，于教學中實踐，以期提高學生理論學習的積極主動性，培養和鍛煉工程能力，進一步激發創新思維和創造能力。

1.經典“案例”為主線，貫穿理論教學始終，凝聚零散教學內容，提高教學效果。針對傳統理論課堂教學形式單一，學生主動性和積極性發揮不夠，課堂上被動接受知識現象，通過課程改革，將案例教學法運用到課程理論教學。優選經典教學案例，將案例講解貫穿整個理論教學，使PLC課程基礎知識由抽象變具體，提高學生的學習興趣和學習動力。通過課堂改革嘗試，優選出4個經典PLC控制案例，包括運料小車控制、紅綠燈信號控制、報警信號燈控制、搬運機械手PLC控制。通過具體案例，教學變成抽象的教學內容知識與具體實際案例的有機結合。每個案例結合教材理論知識，將理論知識應用到解決案例中的實際問題中，使學生能夠清楚了解每條指令的應用背景，明確學習的目標和意義。比如，在講授PLC基本指令時，按照教學大綱，需要講解的基本指令有30條之多，按照傳統方法，每條指令從指定義、指令構成、功能、使用方法、編程示例等環節，會讓學生感覺知識冗長，晦澀難懂，教學效果不佳。當在課堂中加入案例——機械手的PLC控制，根據案例的功能需求和實現方法等，將PLC基本指令劃分成若干小類，將抽象枯燥指令的講解轉變為對具體案例工程的實現分析，讓學生“即學即用”知識，提高學習興趣，舉一反三，使教學效果明顯提高。

2.“項目”驅動實驗教學，促進學生自主學習，培養工程能力和創新能力。針對理論與實驗相分離，缺少緊密聯系問題，實驗教學以驗證型實驗為主，在培養學生探索精神和創新能力方面存在不足問題，在前期改革嘗試的基礎上，本文提出以“項目”為驅動的實驗教學改革思路，并在教學中進一步探索和優化“項目”驅動教學組織方法，淡化理論和實驗教學的界限，使課程課堂成為培養學生工程能力和創造能力的重要陣地。

課程開設初期，以學生自愿或教師搭配指定方法，形成若干人數有限的項目創新小組，在教師的指導下設立創新項目，根據完成程度對學生的課程成績做出評定，計劃參加教學改革實驗人數比例占班級人數的以上。利用項目化的學習，可以培養和鍛煉學生的項目組織、工程思維和工程實踐的能力，進一步激發創新思維和創造能力。成績評定時，給予教師更大的自主權，對小部分自學能力強、主動性高的學生可采取模擬“項目”實驗課程的DIY教學嘗試，不拘泥于傳統課程實驗內容，以項目小組形式完成具體實際（或模擬）的工程項目，利用PLC知識，自主制作各種小發明和小創造。教師根據項目完成程度，結合考試成績對這部分學生的最終成績進行評定。根據教學實驗結果，這部分學生通常能交出一份很好的設計方案和演示實例，無論從基礎知識的掌握還是綜合能力的展現效果，均比不參加項目DIY的學生有明顯優勢。通過這種靈活的實踐實驗改革和成績評價嘗試，不僅可調動學生的學習積極性，還能促進部分學生學習的自主性和動手能力，強化優秀學生學習的創造性。

通過前期的探索和嘗試發現，理論教學中的“案例”教學和實驗課程的“項目”驅動教學非常適合于《PLC原理與應用》課程教學，如果能進一步改革和完善，該方法將為推動精品本科課程建設做出貢獻。本文提出的以“案例”為主線的理論教學方法和以“項目”為驅動的實驗教學方法，對《PLC原理與應用》本科課程教學改革來說是一個大膽的嘗試和創新，不僅能夠培養和鍛煉學生的項目組織、工程思維和工程實踐能力，還會進一步激發他們的創新思維和創造能力，在教學實踐中取得良好的教學效果。

參考文獻：

[1]劉海英，曹環軍.《PLC的原理與應用》課程教學方法改革探討[J].漯河職業技術學院學報，2010，9（5）：84-85.

[2]王鳳嬪，劉純純.PLC原理與應用課程教學改革的探討[J].大慶師范學院學報，33（6），2013，142-144.

[3]張婕，熊湘暉.PLC原理與應用的實驗教學改革[J].實驗室科學，2007，（6）：45-46.

[4]任志巍，方健.談《PLC原理與應用》課程教學改革[J].吉林工程技術師范學院學報，2005，21（5）：21-22.

[5]孫福佳，汪中厚，張玉地，錢煒.《PLC的原理與應用》課程教學方法改革探討[J].科技視界，2014，（33），73-74.