“新工科”課程建設(shè)學(xué)教改革研究與實(shí)踐

李廣偉

摘 要：“新工科”建設(shè)理念的出現(xiàn)對《可編程邏輯控制器原理及應(yīng)用》課程教學(xué)提出了新的任務(wù)和新的教育教學(xué)模式。本文針對黑龍江工商學(xué)院電子信息工程系開設(shè)的《可編程邏輯控制器原理及應(yīng)用》課程的教學(xué)現(xiàn)狀，分析了教學(xué)效果及存在問題。從加強(qiáng)學(xué)生對課程的認(rèn)知程度、深化教學(xué)內(nèi)容、改變教學(xué)方式方法、強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué)以及根據(jù)課程實(shí)際設(shè)計考核評價5個方面提出教學(xué)改革新思路，不斷推進(jìn)課堂形態(tài)從“教--學(xué)”到“學(xué)--教”的轉(zhuǎn)型。通過對課程的教學(xué)改革，激發(fā)了學(xué)生對本課程學(xué)習(xí)的興趣，增強(qiáng)了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力，強(qiáng)化了學(xué)生動手實(shí)踐的能力，達(dá)到了教學(xué)的目的。

關(guān)鍵詞：可編程邏輯控制器;學(xué)教方式;改革;新工科

中圖分類號：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009 — 2234（2019）01 — 0150 — 03

“可編程邏輯控制器”（簡稱“PLC”）是計算機(jī)領(lǐng)域應(yīng)用技術(shù)的一個分支，是綜合了計算機(jī)技術(shù)、自動控制技術(shù)和通信技術(shù)而發(fā)展起來的一種可操作性強(qiáng)的自動控制設(shè)備，當(dāng)前已成為工業(yè)控制領(lǐng)域的主流控制設(shè)備，同時該課程是我院“電氣工程及其自動化”和“機(jī)械電子工程”專業(yè)的核心課程。

當(dāng)代各種先進(jìn)教學(xué)流派的共同特點(diǎn)是：以培育學(xué)生健康向上的心理品質(zhì)為基礎(chǔ)，以創(chuàng)造條件使學(xué)生不斷獲得學(xué)習(xí)成功機(jī)會為主要原則，以引導(dǎo)學(xué)生走自學(xué)之路為主要方法，以培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣為主要手段，以鼓勵創(chuàng)新精神，培養(yǎng)創(chuàng)造能力為教學(xué)思想的核心。本文研究的內(nèi)容主要是為開設(shè)“PLC”課程的民辦本科院校提供教學(xué)改革參考，以適應(yīng)當(dāng)前國家提倡的培養(yǎng)新工科人才的標(biāo)準(zhǔn)，此教學(xué)改革方法主要是以專業(yè)技術(shù)能力及核心技術(shù)培養(yǎng)為目標(biāo)，在全局課程內(nèi)容設(shè)置上主要以專業(yè)核心技術(shù)、技能訓(xùn)練為主線，在理論教學(xué)、實(shí)踐教學(xué)的設(shè)計過程中緊緊圍繞基本課程的基本理論與拓展技能訓(xùn)練展開，強(qiáng)化學(xué)生對基本理論的有效理解和技術(shù)能力培養(yǎng)，建立以職業(yè)能力為取向的教學(xué)、實(shí)踐模塊化教學(xué)，把理論知識與配課實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)有機(jī)結(jié)合在一起，縱向上前后銜接、橫向上相互溝通，以滿足“新工科”教育為核心課程教學(xué)改革的需要，突顯應(yīng)用型人才標(biāo)準(zhǔn)。因此，本文對該課程進(jìn)行改革的成果會對開設(shè)本門課程的相關(guān)院校具有一定的參考價值。

一、教學(xué)現(xiàn)狀分析

《可編程邏輯控制器原理及應(yīng)用》課程（以下簡稱“PLC”課程）理論性交織復(fù)雜、實(shí)踐性強(qiáng)，對知識的掌握程度、難度系數(shù)要求較高，對學(xué)生動手實(shí)踐能力要求高，并且該課程相對獨(dú)立，使用編程語言比較特殊（梯形圖），在理論教學(xué)過程中，學(xué)生很難聽懂，實(shí)踐教學(xué)中，學(xué)生只會照葫蘆畫瓢，難以有自己的創(chuàng)新觀點(diǎn)，教學(xué)效果有待提高。分析其內(nèi)在原因，主要存在以下幾個問題。

1.學(xué)生對所學(xué)課程認(rèn)知程度不夠。民辦本科院校的學(xué)生由于自身特質(zhì)所限，對該課程學(xué)習(xí)的欲望不高，對難度較高的課程不夠重視。其次，如果實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐、工程訓(xùn)練環(huán)境不貼近實(shí)際的工作環(huán)境，就無法創(chuàng)造真實(shí)的工作情境，這樣就很難引起學(xué)生的學(xué)習(xí)需要，激發(fā)不出學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

2.重理論，輕實(shí)踐。大多數(shù)高校在編制“PLC”課程大綱時，突出理論教學(xué)，忽視實(shí)踐教學(xué)，在閱讀諸多高校的人才培養(yǎng)方案時，一般院校開設(shè)的“PLC”課程總學(xué)時設(shè)置在38～64學(xué)時之間，實(shí)驗(yàn)學(xué)時大約設(shè)置在6～10學(xué)時之間（有的可能設(shè)置在6～12學(xué)時之間），設(shè)計性、驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)次數(shù)大約在3～5（3～6）次，綜合性實(shí)驗(yàn)學(xué)時比例偏低，這與該課程的性質(zhì)（側(cè)重實(shí)踐動手能力的培養(yǎng)）及人才培養(yǎng)的目標(biāo)是不相吻合的，違背“新工科”建設(shè)的要求。

3.教學(xué)的方式方法簡單。在“PLC”課程的理論課堂中，很多院校還是采用傳統(tǒng)的教學(xué)方法，即一根粉筆滿堂灌，雖說完成了教學(xué)的任務(wù)，但學(xué)生的學(xué)習(xí)效果欠佳，有的學(xué)生在課上會產(chǎn)生厭倦的情緒。即便有的老師采用PPT教學(xué)，絕大多數(shù)也是選用教材中精簡的多媒體課件，與課本內(nèi)容基本相同，只是減輕了教師書寫、陳述課本等的工作量，教師代替學(xué)生思考，強(qiáng)化教師為主體，阻礙了學(xué)生創(chuàng)新思維的發(fā)展。這種教學(xué)模式是不被學(xué)生認(rèn)可的，不符合“新工科”建設(shè)的最終目標(biāo)。

4.實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐教學(xué)缺乏創(chuàng)新。很多院校都建立了“PLC”課程實(shí)驗(yàn)和實(shí)訓(xùn)室，有的院校所購買的設(shè)備都是由廠家設(shè)計好的，對授課教師培訓(xùn)一下就可以直接使用，實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)的項目大多數(shù)是驗(yàn)證性的，缺乏設(shè)計性與綜合性。甚至有的學(xué)校很少根據(jù)時代的發(fā)展、科技的創(chuàng)新和學(xué)生對實(shí)驗(yàn)的掌握動手情況對實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)項目進(jìn)行改進(jìn)更換，實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)內(nèi)容創(chuàng)新方面乏力。學(xué)生在做實(shí)驗(yàn)或?qū)嵱?xùn)項目時只要按部就班地按照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書輸入梯形圖代碼，最后運(yùn)行演示就可以了，這樣的實(shí)驗(yàn)和實(shí)訓(xùn)很難煥發(fā)出學(xué)生對該門課程的學(xué)習(xí)興趣，滿足不了“新工科”建設(shè)的條件。

5.教師實(shí)踐能力匱乏，缺乏企業(yè)鍛煉機(jī)會。青年教師本身對課程的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)不足，再加上多數(shù)學(xué)校與企業(yè)沒有建立一套有效的協(xié)同機(jī)制，不少教師缺乏深入企業(yè)實(shí)踐第一線鍛煉的機(jī)會，企業(yè)難以充分發(fā)揮在培養(yǎng)教師工程實(shí)踐能力方面的作用，致使青年教師在上“PLC”課程時不能很好地引用工程實(shí)例講授書本理論知識，缺少與工程實(shí)際接軌的與課程內(nèi)容結(jié)合的實(shí)例，在面臨指導(dǎo)實(shí)習(xí)學(xué)生處理實(shí)際工程問題上有一定難度。缺乏工程實(shí)踐能力的青年教師培養(yǎng)出來的學(xué)生同樣缺乏工程實(shí)踐能力，如此反復(fù)，則學(xué)生工程能力水平每況愈下。

6.考核評價體系單一，不利于鍛煉學(xué)生的創(chuàng)新能力。傳統(tǒng)的考核評價模式是筆試、實(shí)驗(yàn)成績和平時測評，特別是實(shí)驗(yàn)成績的考核只是學(xué)生上交實(shí)驗(yàn)報告或現(xiàn)場操作，老師僅從完成實(shí)驗(yàn)的角度對學(xué)生的報告或操作進(jìn)行考評，考核評價體系單一，缺乏對創(chuàng)新實(shí)踐能力的考評，無法有效培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力。

二、教學(xué)改革與實(shí)踐

從“PLC”課程的認(rèn)知、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、實(shí)踐教學(xué)以及考核評價5個方面進(jìn)行改革，操作如下。

1.提高學(xué)生對“PLC”課程的認(rèn)知程度。課程的認(rèn)知是開課之前對該課程了解學(xué)習(xí)的重要階段，旨在幫助學(xué)生正確認(rèn)識所學(xué)的課程，加深對所學(xué)課程的感情認(rèn)知，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)該課程的方法，激發(fā)學(xué)習(xí)本課程的自豪感，具有激勵學(xué)生學(xué)習(xí)動力、啟發(fā)學(xué)生掌握正確的學(xué)習(xí)方法等多重作用。在“PLC”課程的第一次課時，課程不在課堂中進(jìn)行，而是在模擬PLC工廠實(shí)訓(xùn)基地（我院應(yīng)用的是工業(yè)自動化控制生產(chǎn)線）中進(jìn)行學(xué)生的認(rèn)知驅(qū)動，教師在這個環(huán)節(jié)中扮演“工人”師傅的角色，操作工業(yè)自動化平臺，讓學(xué)生體驗(yàn)“PLC”課程在工業(yè)中的實(shí)際應(yīng)用，從演示中讓學(xué)生了解在工業(yè)控制中都用到“PLC”哪些理論知識，應(yīng)該怎樣去學(xué)，讓學(xué)生對“PLC”課程產(chǎn)生興趣，鞏固學(xué)生最初的求知欲望，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)清“PLC”課程在工業(yè)中的地位，從而形成一種比較穩(wěn)固的學(xué)習(xí)動機(jī)。在教師演示完之后，教師還要及時地加以引導(dǎo)和總結(jié)，使這種認(rèn)知更加清晰和深刻。

2.教學(xué)內(nèi)容改革。在修訂人才培養(yǎng)方案時，在課程學(xué)時設(shè)置中加大實(shí)踐教學(xué)學(xué)時的比例，根據(jù)人才培養(yǎng)方案修改“PLC”課程的課程大綱，增加實(shí)驗(yàn)學(xué)時的學(xué)時數(shù)，使理論學(xué)時和實(shí)驗(yàn)學(xué)時比例達(dá)到“新工科”建設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)，本文采用的1：1，如“PLC”課程總學(xué)時為64學(xué)時，可以將理論學(xué)時和實(shí)驗(yàn)學(xué)時分別設(shè)置為32學(xué)時，將原來的教學(xué)大綱中安排的部分理論學(xué)時安排在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。通過校企合作單位、校企聯(lián)合辦學(xué)，可以安排學(xué)生進(jìn)行校外的專業(yè)實(shí)習(xí)基地，讓學(xué)生深入生產(chǎn)現(xiàn)場，接觸到實(shí)際的設(shè)備平臺，教師或者工程師在現(xiàn)場進(jìn)行案例教學(xué)，同時與企業(yè)工程師、技術(shù)人員的交流和學(xué)習(xí)，了解PLC設(shè)備的操作過程和實(shí)際運(yùn)行情況。

3.教學(xué)方法的創(chuàng)新改革。現(xiàn)在教學(xué)方法的突出特點(diǎn)是，以發(fā)展學(xué)生能力為出發(fā)點(diǎn)，充分發(fā)揮教師主導(dǎo)作用，充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，尤其注意學(xué)生學(xué)習(xí)方法的研究，引導(dǎo)學(xué)生由苦學(xué)變樂學(xué)，由學(xué)會變會學(xué)。教法改革應(yīng)服從應(yīng)用型本科人才素質(zhì)培養(yǎng)，以大面積提高教學(xué)質(zhì)量為目標(biāo)。教學(xué)改革要實(shí)現(xiàn)幾個轉(zhuǎn)變：應(yīng)該變單純傳授知識轉(zhuǎn)變?yōu)樵趥魇谥R過程中重視能力培養(yǎng);變教師為中心轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生為主體;變平均發(fā)展轉(zhuǎn)變?yōu)橐虿氖┙蹋l(fā)展個性;變重教法輕學(xué)法轉(zhuǎn)變?yōu)榻谭▽W(xué)法同步改革。

當(dāng)下的“PLC”課堂教學(xué)改革，重點(diǎn)關(guān)注“學(xué)什么、怎樣教”。首先，教師教學(xué)活動中確定學(xué)生的主體地位，發(fā)揮學(xué)生的主體作用，這是衡量課堂教學(xué)改革的基本準(zhǔn)則，也是培養(yǎng)學(xué)生的思維能力及自學(xué)能力為教學(xué)方法改革的導(dǎo)向，目的在于減輕學(xué)生負(fù)擔(dān)，提高教學(xué)改革的質(zhì)量。在課程學(xué)習(xí)之初，教師可以采用“啟發(fā)式”、“討論式”和“教學(xué)做”教學(xué)相結(jié)合，任課教師可以先把課程知識點(diǎn)中所涉及到的項目按小組形式分配給學(xué)生，在授課過程中，緊密圍繞課程知識點(diǎn)的主題不斷給學(xué)生提示，啟發(fā)學(xué)生的思維，讓學(xué)生產(chǎn)生興趣，在課程學(xué)完之后，讓學(xué)生將理論課程內(nèi)容與自己分配的項目相結(jié)合，融會貫通。在教學(xué)過程中，還可以安排部分章節(jié)讓學(xué)生上臺講解，教師針對學(xué)生講解的內(nèi)容，提出問題，讓其他同學(xué)參與討論，討論的過程中，教師不斷啟發(fā)學(xué)生，引導(dǎo)學(xué)生積極思考，增加師生互動，不斷活躍課堂氣氛，調(diào)動學(xué)生的積極性，這樣就把傳統(tǒng)的“教學(xué)”變成了以學(xué)生為主體的“學(xué)教”模式，要把學(xué)習(xí)的主動權(quán)交還給學(xué)生。

隨著多媒體的快速發(fā)展，使枯燥無味的課堂教學(xué)變得更加生動多彩。首先，備課中教師可以根據(jù)實(shí)際教學(xué)的內(nèi)容，制作PPT課件和FLASH動畫演示課件，運(yùn)用多媒體教學(xué)手段，演繹成為屏幕上生動的動畫。教師在制作多媒體課件和FLASH動畫演示課件時，將理論內(nèi)容與涉及的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容有效的聯(lián)接起來，突出對梯形圖程序的編寫以及對結(jié)果進(jìn)行仿真的FLASH動畫演示，將仿真結(jié)果以FLASH動畫演示的形式展現(xiàn)給學(xué)生，將枯燥乏味的理論課堂變得生動多彩，這樣會增加學(xué)生對本課程的學(xué)習(xí)興趣，進(jìn)而有效調(diào)動學(xué)生主動學(xué)習(xí)的積極性，從而煥發(fā)出學(xué)生內(nèi)在的潛能。

4.實(shí)踐教學(xué)改革。現(xiàn)在大多數(shù)“PLC”實(shí)訓(xùn)項目都是廠商提供好的，內(nèi)容都比較固定，并且提供完整的梯形圖代碼，學(xué)生實(shí)訓(xùn)時只需要按照實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)書中的步驟機(jī)械的輸入程序代碼即可。這種實(shí)訓(xùn)很難培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性和創(chuàng)新性。因此，對實(shí)踐教學(xué)改革可以嘗試以下方案，適當(dāng)減少實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)書的項目，增加具有創(chuàng)造性和創(chuàng)新性的綜合性、設(shè)計性的實(shí)訓(xùn)項目，對于部分對“PLC”特別感興趣的學(xué)生增設(shè)研究性創(chuàng)新型實(shí)訓(xùn)項目，以培養(yǎng)學(xué)生綜合設(shè)計能力及動手實(shí)踐能力。

同時，實(shí)踐教學(xué)須以實(shí)訓(xùn)室、企業(yè)現(xiàn)場教學(xué)為依托，轉(zhuǎn)變觀念為先導(dǎo)，逐步轉(zhuǎn)變以課堂教學(xué)為主、教師為主的傳統(tǒng)教學(xué)方式，積極嘗試案例教學(xué)、現(xiàn)場教學(xué)、團(tuán)隊學(xué)習(xí)、情景教學(xué)、項目嵌人等教學(xué)方法和手段，啟發(fā)學(xué)生獨(dú)立思考、自主學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的合作精神和創(chuàng)新意識，提高學(xué)生的實(shí)踐動手能力和解決實(shí)際問題的能力;培養(yǎng)學(xué)生好學(xué)、樂學(xué)的優(yōu)良學(xué)風(fēng)和學(xué)習(xí)主體意識，不斷完善學(xué)生的自主學(xué)習(xí)環(huán)境，使學(xué)生的學(xué)習(xí)途徑逐漸多元化。并延伸課內(nèi)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，開放專業(yè)實(shí)訓(xùn)室，同時積極開拓企業(yè)生產(chǎn)實(shí)習(xí)基地，使學(xué)生真正直接參與安裝、調(diào)試與檢修過程，形成職場化的教學(xué)氛圍，從而提高學(xué)生實(shí)踐、創(chuàng)新和創(chuàng)業(yè)能力。

5.培養(yǎng)教師工程實(shí)踐能力。“PLC”課程是實(shí)踐性強(qiáng)的專業(yè)課程，這就要求開設(shè)工科專業(yè)的院校教師需要有深厚的理論功底和良好的傳授能力，還要有對實(shí)驗(yàn)設(shè)備安裝、調(diào)試能力，還能參與技術(shù)研究與改造。鼓勵青年教師到企業(yè)豐富工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。鼓勵青年教師到企業(yè)豐富工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，深入了解企業(yè)，掌握最新的行業(yè)動態(tài)，拓寬他們的工程研究視野，補(bǔ)充他們欠缺的工程實(shí)踐背景，將青年教師“學(xué)校—學(xué)校”的培養(yǎng)模式轉(zhuǎn)變?yōu)椤皩W(xué)校—企業(yè)—學(xué)校”的三明治式的成長模式。同時在以后的教學(xué)工作中青年教師要與企業(yè)保持長期聯(lián)系，時刻了解行業(yè)動態(tài)和先進(jìn)技術(shù)。除此之外，高校可以根據(jù)各專業(yè)的實(shí)踐情況定期組織青年教師到企業(yè)進(jìn)行參觀、實(shí)習(xí)，參與產(chǎn)品的研發(fā)設(shè)計，與企業(yè)工程師一起討論學(xué)習(xí)。

6.考核評價改革。相關(guān)開設(shè)本門課程的院校對“PLC”課程考試往往采用的是閉卷考試或開卷考試的方式。由于“PLC”課程自身的特點(diǎn)，單一試卷考試方式很難測評出學(xué)生的綜合運(yùn)用能力和自身創(chuàng)新能力。為了更好的把測評的要點(diǎn)轉(zhuǎn)至到學(xué)生在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力上來，以體現(xiàn)“新工科”建設(shè)的根本目的，本文改變傳統(tǒng)的以一張試卷定學(xué)生成績的考核方式，采用閉卷（或開卷）考試、出勤和作業(yè)筆記、專題論文、實(shí)驗(yàn)效果（實(shí)驗(yàn)報告和實(shí)驗(yàn)動手能力）等4種方式來綜合考評學(xué)生的成績。為了使學(xué)生的成績更加精準(zhǔn)地反映學(xué)生的對知識掌握情況，綜合成績考核可參考表1的項目進(jìn)行。

三、結(jié)束語

本文總結(jié)了“PLC”課程學(xué)教改革的理論教學(xué)內(nèi)容、理論教學(xué)模式、實(shí)踐教學(xué)模式和考評方式，形成了以“PLC”課程為核心的課程體系結(jié)構(gòu)。通過改革，學(xué)生明確了學(xué)習(xí)目標(biāo)，積極性有了很大的提高，增強(qiáng)了學(xué)生的動手實(shí)踐能力。

今后，我們只有積極地不斷創(chuàng)新教學(xué)改革思路，構(gòu)建合理、科學(xué)的課程體系結(jié)構(gòu)，才能培養(yǎng)出符合“新工科”建設(shè)的高素質(zhì)應(yīng)用技術(shù)型人才，以滿足企業(yè)、社會的需要。

〔參 考 文 獻(xiàn)〕

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〔責(zé)任編輯：侯慶海〕