應用型本科大學《電氣控制與PLC》課程的理論與實踐教學研究

王峰++程航++王曉芳++邊玉國

摘要：本文針對本科院校應用型能力培養的問題，解析出《電氣控制與PLC》課程在電氣自動化控制類專業應用型能力培養中的作用。突出以維修電工職業技能為該專業基本應用型能力的思想，圍繞著“電氣自動化類專業學生基本應用能力”這個中心對《電氣控制與PLC》課程教學內容、教學方法和教學手段按照現代教學思想進行了設計與探討，形成了基于工作過程、項目引導、任務驅動、案例教學、理論與實踐并行教學等相互結合的教學模式，在教學實踐中取得了良好效果。

關鍵詞：應用型能力；電氣控制與PLC；教學研究；電工職業技能

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1674-9324（2018）02-0180-03

一、引言

在上世紀80年代，國際教育界就提出重視實踐教學、強化應用型人才培養的概念。隨著中國經濟的快速發展，對人才的需求多樣化，國內很多高校也紛紛在教育教學改革的探索中注重應用型人才培養，并將自己的辦學定位在應用技術型大學。應用型人才是應用客觀規律為社會謀取直接利益的人才，是實現科學技術轉化為現實生產力的一支十分重要的力量[1]。

應用型可以理解為把現有的成熟的技術和理論應用到實際的生產、生活中，達到解放生產力，提高勞動效率，促進產業技術和生活質量的全面提升為目的的應用能力。該專業學生應該具備哪些方面的職業能力和職業素質，社會上對該專業學生真正需求的能力是什么？面對這樣的問題，我們通過調查，從社會要求該專業學生應具有的應用能力與學校開設的課程對應入手，解析課程與學生能力培養的關系。在該專業中選擇了針對工業現場生產設備的電氣控制技術、與工廠實踐密切結合的《電氣控制與PLC》這門具有代表性的課程，作為該專業學生基本應用能力培養的平臺，通過以提高學生應用型能力為主要目的的課程教學改革與設計，以適應社會對該專業應用型人才的需要。

二、電氣自動化控制類應用型人才應該具備的能力

電氣自動化控制類專業的學生應該掌握什么樣的應用型能力？對這個問題的正確回答只能來源于實踐。通過對與我們校企聯合的一些單位的深入調查，以及與單位負責人、技術人員的深入交流，根據“電氣自動化控制類”專業的培養目標及相關行業生產第一線的實際需要和職業資格認證要求，歸納出本專業學生應該具備電路應用技術、單片機應用技術、電氣控制與PLC應用技術和電氣傳動應用技術等四大模塊的應用技能[1]。而在這四種技能中具有代表性的、實用性最強的應該是電氣控制與PLC應用技術。該技術體現出對電氣自動化類的各種知識的整合作用，是將電氣自動化控制類課程體系中電路分析、自動控制原理、電力電子技術、電機與拖動、自動調速系統和微機控制技術等集于一體的綜合性、應用型課程。課程內容涵蓋了電氣識圖、設備運行、設備安裝、設備調試、設備維護、故障處理、電氣設計等基本應用型技能，內容設計上與維修電工的國家職業技能要求相融通。也就是說，電氣自動化控制類專業畢業的本科生掌握的電工職業技能，應該是基本應用能力。因此，在電氣自動化控制類專業的應用技能培養結構中，本課程占有重要位置。

三、本課程改革的目的

《電氣控制與PLC》在許多大學都開設。但是大家對這門課程對學生尤其是電氣自動化類學生的技能培養的重要性認識還不足。

在工業現場，只要打開電氣控制柜，里面全是電氣元器件及其組成的控制線路。盡管內容在校都學了，但下廠實習時學生能一下子正確認識的并不多。

造成上述原因是多方面的。有學生自身的問題、教師本身的問題，但更重要的問題是大家沒有意識到該課程在電氣自動化類專業學生應用技能性培養上的獨到作用和重要性。根源就在于我們的教育脫離實際，校企之間聯系不夠緊密。前面提到應用技能型人才就是掌握現有的成熟的技術和理論并能成功應用到生產實際的人?，F在工廠企業中大多數的自動控制設備都是由PLC等許多目前成熟的技術去控制的。面對社會需求發生的變化，生產方式的變革，學校在培養過程中，不僅要教給學生必要的理論知識，更為重要的是培養學生成為適應企業工作的技能型人才。以前更多的是學生在企業工作中獲得實際經驗，現在這一任務下移到學校。

四、課程整體開發方案設計

《電氣控制與PLC》課程的內容體現出實用性、技能性、應用性的特點，該課程在專業教學體系中起著體現學生專業基本應用能力的重要作用。所述知識技能是學生適應崗位能力的基本要素，也是進一步掌握專業其他課程知識、技能的基礎。我們在專業培養過程中有的放矢地制定教學方案，圍繞應用型能力的提升開發課程教學體系。課程整體改革分為理論教學改革和實踐教學改革兩部分。以學生未來崗位技能為核心，結合維修電工國家職業技能考核標準和行業發展的新技術、新方法、新設備，突出以維修電工職業技能為該專業基本應用型能力的培養，確定出該課程的教學目標（知識目標、技能目標、素質目標），如圖1所示。根據教學目標重新構建課程理論教學和實踐教學任務，再按照教學規律將理論學習和實踐學習內容設計為該課程的教學環節，形成基于工作過程、項目引導、任務驅動為主要內容的案例教學、理論與實踐并行教學、現場教學等教學方法，并將其貫穿于課程設計、課程實訓、生產實習、職業技能認證、畢業設計等教學環節[2]（如圖2所示）。在教學設計上解構了傳統的學科體系的教育模式，以實踐性和職業性作為切入點，體現該專業學生基本應用型能力的要求。保證四年的學習中都有該課程的影子，使學生做到不間斷地學習、復習、鞏固與提高，以適應實際應用的要求。

五、課程教學環節的組織與實施

在教學方法上注意理論與實踐高度融合，強化動手能力培養，促進以學生就業的職業教育思想引領課程教學，按照“工學結合、職業導向、技能本位”的理念組織課程教學；以豐富的教學資源、真實的實踐環境作為課程教學的基礎和支撐；創新教學方法和手段，突出應用、強化能力，實現課程教學目標。為此我們要求做到三個“一體化”[3]：（1）教材一體化，即理論教材與實驗（實踐）教材融合。（2）教室一體化，即大部分理論內容課程搬到實驗室去上，使教、學、動手相結合。（3）教師一體化，即理論課與實踐課由一位老師講解，做到了教學和實驗兩個環節的有機銜接。三個一體化的目的就是有利于學生對課程的認知和實踐的結合，一改往日理論教學和實驗教學分離、不能有機結合互相支持的局面。endprint

（一）理論教學內容的組織與實施

理論教學內容按照教材進行整合，吸納了變頻器和觸摸屏等新設備和新技術，形成了以低壓電器原理應用、電動機控制線路、機床設備的電氣控制線路、PLC控制技術、變頻器技術和觸摸屏技術等模塊為主要教學內容的形式，使本課程內容更加充實、完善和實用。對課本內容進行自我消化，進行序化整合，補充或者刪減。

在每一個模塊的理論教學內容中都設計一些簡單但非常典型能幫助理論學習的實踐內容，將教學任務中的理論教學和實踐教學融為一體。例如，低壓電器原理應用模塊，就設計了交流接觸器、按鈕、繼電器的拆裝練習（通過“低壓電氣元器件的認識”這個工作項目，具體擬定成一個工作任務：“交流接觸器、按鈕、繼電器的維修”）。通過學生在實驗室工作臺上親自動手完成“工作任務”，借助多媒體課件，老師一邊講、學生一邊做的過程，比以往看圖抽象講解要真實得多，更符合知識的認知規律。再如，進行“PLC控制技術”教學時，先找來一段由PLC控制的自動生產線視頻給大家看，再引入到PLC的作用和結構等正題上來。在實驗室PLC控制臺上，老師邊講邊做，親自搭接一個簡單的PLC控制的紅綠燈輪流點亮的演示實驗，這樣本來一堂很枯燥的理論課，由于加入了視頻背景和演示實驗這樣的案例，使學生的學習熱情和主動性得到提高，從而喚起學生動手實踐的欲望。另外，在PLC指令的學習中，應采用學、說、做一體化的教學方法，每一個指令都要在電腦上練習一遍，觀察其功能變化。對于像《電氣控制與PLC》這種實用性和實踐性很強的課程，只有動手練習才會有學習效果。讓學生親自動手去摸、去做，身臨其境參與到教學活動中來，增加動手的時間和機會，有利于提高學生的應用型能力。

（二）實踐教學內容的組織與實施

應用型能力的培養，實踐教學是非常重要環節，為了凸顯該課程在學生應用型能力培養的重要性，采用連續的、強化性的、與實際工作過程任務對接的形式，制定實踐教學計劃。設計了電工實訓，大型實驗，電氣控制與PLC課程設計，電氣控制與PLC課程設計實訓，電工職業資格證考取培訓（課外）及畢業設計等6個實踐教學環節。各個環節之間呈銜接與遞進關系，由簡單認知到綜合性設計、組裝、調試、排障過渡，從單純的教學過渡到崗位需求能力培養，做到環節連續，強化訓練。

由于在理論課時，已經安排了支持理論內容教學的基礎性小實驗，因此該課程的實驗環節都設計成大型實驗，采用基于生產過程，貼近實際的項目為引導，即實驗內容綜合、控制功能完整的實驗項目為主，不再做驗證性實驗。例如，設計了“PLC控制變頻器多段頻率調速實驗”[5]，掌握PLC和變頻器兩個智能控制設備配合使用的方法。還有“繼電控制、PLC控制及變頻器控制的電動機正反轉綜合實驗”[4]。從這個實驗中可以分析不同控制方法的特點。課程設計和畢業設計環節以“任務驅動、行業規范”引導，選擇真題實作，按照實際工程設計步驟、方法去要求。例如，設計結果的成形圖紙，就要求使用CAD計算機制圖，圖框、標題欄、設備表等一應俱全，圖形符號、文字符號、畫法要求都要遵循國家規范和電氣行業規范要求，比對國家甲級設計院出圖標準，引導學生進行真實的職業能力訓練。課程實訓主要基于具體的課程設計為項目引導、任務驅動進行，即以實際工作過程還原課程設計結果，使學生在真實的環境中檢查自己的設計結果，從而完成設計、安裝、接線、調試、修正等工藝環節。既訓練技能也要求崗位職業素質。在強化對技術型和技能型人才的培養過程中，國際上普遍推行雙證制度——畢業證和職業資格鑒定證書。社會化的職業資格鑒定體系為技術和技能的資格認定制定了科學合理的標準，是對擁有某種能力的通用證明。借助職業技能鑒定平臺，在實踐環節的設計上，以“職業導向、技能本位”的思想引導鼓勵學生考取電工資格鑒定證書。我們利用課外時間，對參與的同學進行輔導和開放實訓場地練習，幫助他們成功獲取證書，證明自身能力。

六、結語

重構這樣的教學環節后，使得圍繞著電氣控制與PLC實踐教學的學時比以前增加了許多。理論教學的模式也一改往常教師“獨唱”的單調模式。并且該專業任課教師都統一了思想認識，教學過程都圍繞著“電氣自動化類專業學生基本應用能力”這個中心進行。以前沒重點、一盤散沙式的教學模式有了靈魂引領。一定要對應用能力的獲得追根溯源，即探尋學生應用型能力培養與專業課程之間的關系，抓住這個關鍵點，再將理論學時、實踐學時有的放矢地分配好，利用現代教學理念探索利于專業應用型能力培養的教學模式，重構理論與實際相結合的一體化教學形式。我們基于這樣的認識，通過分析電氣自動化控制類專業學生應用型能力培養與專業課程之間的關系，以該專業典型應用性課程《電氣控制與PLC》改革為切入點，將社會化需求，轉化成自身生產力。改善了教學與企業和工廠對人才使用要求脫節的問題；提高了電氣自動化控制類專業的教學質量和學生的自主參與學習能力，較好地解決了學生動手能力弱的問題，得到用人單位的普遍好評。

參考文獻：

[1]錢平，趙金榮.電氣自動化控制類大學生職業技能培訓教材（PLC應用技術卷）[M].北京：高等教育出版社，2005.

[2]劉燕，王峰.基于工作過程導向的《發電廠電氣部分》課程開發[J]，高教論壇，2009，（7）.

[3]任曉芳.電氣控制與PLC教學改革探索[J].中國科教創新導刊，2012，（5）：38-39.

[4]王峰，蔡卓恩.維修電工實訓[M].北京：中國電力出版社，2009.endprint