“案例”和“項目”雙驅(qū)動的《PLC原理與應(yīng)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(yīng)用》課程教學中存在的問題，如傳統(tǒng)理論課堂教學形式單一，學生的主動性和積極性發(fā)揮不夠，被動接受知識現(xiàn)象普遍存在，實驗教學以驗證型實驗為主，在培養(yǎng)學生探索精神和創(chuàng)新能力上存在不足，理論與實驗分離，缺少緊密聯(lián)系等，本文提出“案例”和“項目”雙驅(qū)動的《PLC原理與應(yīng)用》課程教學改革方案，即以經(jīng)典“案例”為主線，貫穿理論教學始終，凝聚零散教學內(nèi)容，提高教學效果;“項目”驅(qū)動實驗教學，促進學生自主學習，培養(yǎng)工程能力和創(chuàng)新能力。以“案例”為主線的理論教學方法和以“項目”為驅(qū)動的實驗教學方法是對《PLC原理與應(yīng)用》課程教學改革的大膽嘗試和創(chuàng)新，不僅能夠培養(yǎng)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(fā)創(chuàng)新思維和創(chuàng)造能力，已在教學實踐中取得良好教學效果。

關(guān)鍵詞：“案例”驅(qū)動;“項目”驅(qū)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(shè)計制造及其自動化”專業(yè)的重要培養(yǎng)方向。既然PLC技術(shù)是現(xiàn)代工業(yè)自動化的三大支柱之一，《PLC原理與應(yīng)用》無疑是“機械設(shè)計制造及其自動化”專業(yè)的主要專業(yè)課程之一，是一門知識覆蓋面廣、涉及內(nèi)容多、更新發(fā)展快，既強調(diào)理論而又偏重實踐應(yīng)用的課程[1]。由于與實際生產(chǎn)和工程應(yīng)用結(jié)合緊密，學生走向工作崗位可直接應(yīng)用，以及具有理論與實踐并重和緊貼工程應(yīng)用的特點，本課程受到學生的普遍歡迎，是培養(yǎng)他們具有較強工程實踐能力和創(chuàng)新思想的重要專業(yè)課程[2]，在教學培養(yǎng)計劃中，具有不可替代的作用。

一、《PLC原理與應(yīng)用》課程教學改革的必要性

經(jīng)過多年的課程教學，研究[3-5]發(fā)現(xiàn)，《PLC原理與應(yīng)用》課程教學存在不少問題，主要表現(xiàn)在以下方面。

1.傳統(tǒng)理論課堂教學形式單一，學生的主動性和積極性發(fā)揮不夠，被動接受知識的現(xiàn)象普遍存在。盡管學生在選課之初表現(xiàn)出強烈的興趣，但作為PLC編程的基礎(chǔ)，必須要掌握一定的計算機硬件結(jié)構(gòu)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(fā)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(yǎng)探索精神和創(chuàng)新能力上存在不足。從目前課程的實驗設(shè)計思想看，仍以驗證型實驗為主，要求學生根據(jù)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(shè)備完成實驗操作，驗證相關(guān)理論知識或程序動作。盡管課程實驗指導書內(nèi)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(yǎng)學生的設(shè)計能力和創(chuàng)新精神。

3.理論與實驗分離，缺少緊密聯(lián)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(yīng)用的實驗教學和理論教學聯(lián)系不夠緊密，甚至出現(xiàn)理論課與實驗課知識的脫節(jié)，無疑使課程魅力大大降低。通過調(diào)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(yīng)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(fā)達國家已成為經(jīng)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(jīng)濟學和管理學領(lǐng)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(xiàn)場，進入角色，再現(xiàn)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(yīng)用，能夠培養(yǎng)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(yǎng)適應(yīng)未來復雜多變環(huán)境的能力及分析問題和解決問題的能力，對激發(fā)學生學習熱情、培養(yǎng)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(xiàn)場實際，不斷學習，提高自身素質(zhì)[7]。

項目教學，又稱基于項目的學習，包括內(nèi)容、情境、過程、評價四個要素。項目教學強調(diào)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(shù)邏輯，建構(gòu)教學內(nèi)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(yè)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(gòu)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(qū)動的《PLC原理與應(yīng)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(chuàng)造性欠缺等問題，本文將案例教學法從經(jīng)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(yīng)用》理論教學方法和以“項目”為驅(qū)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(yǎng)和鍛煉工程能力，進一步激發(fā)創(chuàng)新思維和創(chuàng)造能力。

1.經(jīng)典“案例”為主線，貫穿理論教學始終，凝聚零散教學內(nèi)容，提高教學效果。針對傳統(tǒng)理論課堂教學形式單一，學生主動性和積極性發(fā)揮不夠，課堂上被動接受知識現(xiàn)象，通過課程改革，將案例教學法運用到課程理論教學。優(yōu)選經(jīng)典教學案例，將案例講解貫穿整個理論教學，使PLC課程基礎(chǔ)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(yōu)選出4個經(jīng)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(nèi)容知識與具體實際案例的有機結(jié)合。每個案例結(jié)合教材理論知識，將理論知識應(yīng)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(yīng)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(tǒng)方法，每條指令從指定義、指令構(gòu)成、功能、使用方法、編程示例等環(huán)節(jié)，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(jù)案例的功能需求和實現(xiàn)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(zhuǎn)變?yōu)閷唧w案例工程的實現(xiàn)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(qū)動實驗教學，促進學生自主學習，培養(yǎng)工程能力和創(chuàng)新能力。針對理論與實驗相分離，缺少緊密聯(lián)系問題，實驗教學以驗證型實驗為主，在培養(yǎng)學生探索精神和創(chuàng)新能力方面存在不足問題，在前期改革嘗試的基礎(chǔ)上，本文提出以“項目”為驅(qū)動的實驗教學改革思路，并在教學中進一步探索和優(yōu)化“項目”驅(qū)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(yǎng)學生工程能力和創(chuàng)造能力的重要陣地。

課程開設(shè)初期，以學生自愿或教師搭配指定方法，形成若干人數(shù)有限的項目創(chuàng)新小組，在教師的指導下設(shè)立創(chuàng)新項目，根據(jù)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(shù)比例占班級人數(shù)的以上。利用項目化的學習，可以培養(yǎng)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(fā)創(chuàng)新思維和創(chuàng)造能力。成績評定時，給予教師更大的自主權(quán)，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(tǒng)課程實驗內(nèi)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(fā)明和小創(chuàng)造。教師根據(jù)項目完成程度，結(jié)合考試成績對這部分學生的最終成績進行評定。根據(jù)教學實驗結(jié)果，這部分學生通常能交出一份很好的設(shè)計方案和演示實例，無論從基礎(chǔ)知識的掌握還是綜合能力的展現(xiàn)效果，均比不參加項目DIY的學生有明顯優(yōu)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(diào)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(yōu)秀學生學習的創(chuàng)造性。

通過前期的探索和嘗試發(fā)現(xiàn)，理論教學中的“案例”教學和實驗課程的“項目”驅(qū)動教學非常適合于《PLC原理與應(yīng)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(shè)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(qū)動的實驗教學方法，對《PLC原理與應(yīng)用》本科課程教學改革來說是一個大膽的嘗試和創(chuàng)新，不僅能夠培養(yǎng)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(fā)他們的創(chuàng)新思維和創(chuàng)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(huán)軍.《PLC的原理與應(yīng)用》課程教學方法改革探討[J].漯河職業(yè)技術(shù)學院學報，2010，9（5）：84-85.

[2]王鳳嬪，劉純純.PLC原理與應(yīng)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(yīng)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(yīng)用》課程教學改革[J].吉林工程技術(shù)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(yīng)用》課程教學方法改革探討[J].科技視界，2014，（33），73-74.