以項目為載體提升工控組態(tài)課程的實效性

封居強 聶文艷 張星

摘要：隨著新經(jīng)濟的發(fā)展，我國提出了“新工科”的概念，重點強調(diào)了實用性、交叉性與綜合性，尤其突出了“一專多能”培養(yǎng)目標.然而由于各種原因，作為自動化專業(yè)的必修課的《工控組態(tài)軟件技術(shù)》在大多數(shù)院校的教學(xué)過程仍采用理論教授、電腦仿真的方式.本文提出以項目為載體，充放利用單片機、PLC實驗室資源，設(shè)計夸課程、夸學(xué)科的綜合型項目，使學(xué)生學(xué)習(xí)項目的設(shè)計到完成的過程.通過該課程的理論教學(xué)方法、實驗環(huán)節(jié)和考核方法進行了相關(guān)的探索改革，為軟件設(shè)計相關(guān)課程的改革提出指導(dǎo)性建議.

關(guān)鍵詞：新工科；工控組態(tài)；項目；改革

中圖分類號：TP273-4；G642.4 文獻標識碼：A 文章編號：1673-260X（2019）03-0074-03

1 課程改革原因

本校始終堅持以教學(xué)為中心，以應(yīng)用型人才培養(yǎng)為目標的辦學(xué)理念[1]，自動化專業(yè)是該校機械與電氣工程學(xué)院的省重點專業(yè)，為了該專業(yè)的發(fā)展，教師團隊一直致力于人才培養(yǎng)方案的修訂，《工控組態(tài)軟件技術(shù)》課程由2013版32（理論）+12（實驗），修訂為2016版版24+15，目前執(zhí)行的2017版為18+18.修訂的主要目的為適應(yīng)未來新興產(chǎn)業(yè)和新經(jīng)濟的發(fā)展需要，突出實用性.但由于目前工控組態(tài)軟件課程中的趨勢曲線、報警和事件系統(tǒng)、報表系統(tǒng)、實時數(shù)據(jù)庫、運行策略和主控制窗口組態(tài)等都是通過計算機模擬實現(xiàn)，不能連接工業(yè)過程設(shè)備，無法得到實際變量的數(shù)值，學(xué)生對電腦模擬的練習(xí)感到枯燥乏味，無法體驗到工業(yè)生產(chǎn)過程與工控組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)的時效性、集散型控制過程和友好的人機接口畫面[2]，最終造成學(xué)生理解不了、厭學(xué)、逃課，失去課程培養(yǎng)人才的基本目標的意義.

2 實驗性改革探索

基于“能力本位”的高職院校一直以項目化教學(xué)為過程，培養(yǎng)應(yīng)用型人才為目標[3].并且在項目化教學(xué)過程中取得了較好成果，汪倩倩以思政課為例闡述項目化教學(xué)取得的實效成果[4]、周云等以仿真工程專業(yè)課程為例介紹了以項目為載體開展的關(guān)聯(lián)性實驗取得較好成果[5].項目化教學(xué)能夠使學(xué)生充分地將理論和實踐有效的結(jié)合，積極地調(diào)動學(xué)生，讓學(xué)生主動參與項目運維的整過程[4]，鍛煉學(xué)生的動手能力，提高合作性、互動性和社會責(zé)任感，為社會培養(yǎng)“一專多能”的工程師.與高職院校相比較，本科教學(xué)過程采用以項目為載體、任務(wù)為驅(qū)動的教學(xué)改革目前存在兩種突出矛盾：

（1）本科教學(xué)以學(xué)生系統(tǒng)地掌握本學(xué)科、專業(yè)必需的基礎(chǔ)理論、基本知識為主的理論性課程教學(xué)[6]，實驗、實踐環(huán)節(jié)的課時量無法滿足以“高技能人才”培養(yǎng)目標的課時要求.

（2）本科教學(xué)以學(xué)生掌握本專業(yè)必要的基本技能、方法和相關(guān)知識的驗證性實驗為主的實踐教學(xué)[6]，無法滿足以“應(yīng)用型人才”為培養(yǎng)目標的實際動手操作與項目化綜合訓(xùn)練的要求.

本文主要根據(jù)《工控組態(tài)軟件技術(shù)》課程教學(xué)過程出現(xiàn)的“學(xué)無用、用不會”奇怪現(xiàn)象，針對以上兩種問題進行實驗性改革探索.

3 課程改革的特色

（1）引入對分易教學(xué)平臺，加強學(xué)生的課堂、課外學(xué)習(xí)過程的管控.課程開始前將學(xué)生名單、教學(xué)資源導(dǎo)入系統(tǒng)；全班81人的考勤過程僅需30秒完成；作業(yè)和問題集中在課后解答，問題和解答結(jié)果通過微信發(fā)送給每位同學(xué)，可以是文字也可以是語音，實現(xiàn)時時互動；實驗環(huán)節(jié)通過系統(tǒng)中自帶的隨機分組的方式進行分組實驗，避免學(xué)生學(xué)習(xí)能力的參差不齊.對分易教學(xué)平臺直觀易懂，便于使用，是課外教師教、學(xué)生學(xué)的有效的平臺，該平臺的課程主界面如圖1所示.

（2）授課過程，圍繞工程項目為載體，以電力系統(tǒng)、煤礦井下給排水系統(tǒng)、石油冶煉、煤化工提純等工業(yè)領(lǐng)域的數(shù)據(jù)采集、監(jiān)視和控制為主要研究對象，分析工控組態(tài)軟件在各領(lǐng)域應(yīng)用的開發(fā)系統(tǒng)的相同處和不同處，重點強調(diào)工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)如何從無到有的過程.

（3）重點要求學(xué)生鍛煉文獻綜述能力，鼓勵學(xué)生在相關(guān)領(lǐng)域的公開期刊上發(fā)表論文，培養(yǎng)學(xué)生論文寫作能力.

（4）采用論文+項目成果+項目完成過程視頻的方式考核，視屏錄制過程中重點考核學(xué)生對基本知識的理解和項目全局進度管控能力.

4 項目實施內(nèi)容

工控組態(tài)軟件技術(shù)課程改革采用的教材為機械工業(yè)出版的《組態(tài)軟件基礎(chǔ)及應(yīng)用（組態(tài)王King View）》，該書由昆明理工大學(xué)的殷群教授撰寫.教師根據(jù)每一章節(jié)的相關(guān)知識，設(shè)計項目，最終以考核的方式完成作業(yè).教學(xué)過程中共設(shè)計了7個項目，項目名稱、相關(guān)章節(jié)、相關(guān)課程與學(xué)科之間的關(guān)系見表1過程項目設(shè)計一欄表.

基于本教材的第9、10章內(nèi)容，利用過程控制實驗室內(nèi)的三菱FX-1N PLC主控的實驗裝置（見圖2）設(shè)計了6個項目作為期末考核項目，項目名稱、涉及主要知識點和設(shè)計目的的關(guān)系見表2期末考核項目設(shè)計一覽表.

5 總結(jié)

本課程的改革得益于本校實驗室開放政策，學(xué)生按照項目要求，利用課余時間在實驗室內(nèi)進行項目的設(shè)計.借用對分易教學(xué)平臺對學(xué)生進行管控，并進行全程輔導(dǎo)和答疑.通過項目過程視頻錄制的方式考核學(xué)生的基礎(chǔ)知識和操作能力，撰寫學(xué)術(shù)論文的方式考核學(xué)生的文獻綜述和寫作能力，綜合培養(yǎng)鍛煉學(xué)生獨立完了畢業(yè)設(shè)計的能力.通過考核，不難發(fā)現(xiàn)改革的成果惠及學(xué)生、教師和學(xué)校.學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性極高，項目的完成，增強了專業(yè)的認知度和自信心，圖3為學(xué)生完成考核項目1的視頻截圖；教師通過項目的整合基本完成了實驗裝置的上位機的開發(fā)，并指導(dǎo)學(xué)生在相關(guān)期刊發(fā)表論文；學(xué)校的實驗室資源得以充分利用是學(xué)校新工科建設(shè)發(fā)展的基石.

參考文獻：

〔1〕曹杰旺.淮南師范學(xué)院官網(wǎng)＼學(xué)院簡介[EB/OL].http：//www.hnnu.edu.cn/95/list.htm，2018-06.

〔2〕黃艷巖，鐘紹俊，許素安，富雅瓊.工控軟件及其應(yīng)用課程的教學(xué)改革探索[J].中國教育技術(shù)裝備，2016（14）：98-99.

〔3〕韓玲.基于應(yīng)用型人才培養(yǎng)的“以項目為導(dǎo)向的翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)論析——以“電子商務(wù)行業(yè)英語”為例[J].繼續(xù)教育研究，2017（3）：114-117.

〔4〕汪倩倩.以項目化教學(xué)提升高職思政課實效[J].中國高等教育，2015（19）：48-50.

〔5〕周云，曾明，鞠儒生，段紅.以項目為載體的仿真工程專業(yè)課程實驗體系設(shè)計[J].實驗技術(shù)與管理，2017，34（5）：194-197.

〔6〕吳巖.普通高等學(xué)校本科專業(yè)類教學(xué)質(zhì)量國家標準[S].2018.