電氣控制與PLC應用技術課程改革的研究

毛昀 段友蓮 張寧寧

[摘要]本研究在陳述了應用型本科教育發展需求和電氣控制與PLC應用技術課程在自動化專業人才培養中的重要地位，分析了目前電氣控制與PLC應用技術課程教學過程中存在的主要問題，并針對存在的問題制訂了課程改革的措施，最后對改革的成果進行了說明。

[關鍵詞]電氣控制與PLC應用技術;課程改革;應用型本科

[中圖分類號]G642.0 [文獻標識碼]A [文章編號]2095-3437（2019）12-0080-03

一、研究背景

習近平總書記在2018年9月召開的全國教育大會上指出，要提升教育服務經濟社會發展的能力，著重培養創新型、復合型、應用型人才。應用型本科人才應表現在以下幾個方面：具有較強的實踐動手能力、學習能力，較快的適應能力，較高的創新意識，較好的綜合素質。應用型本科人才培養是建立在高層次的技能型、實用性、職業性的專才基礎上的通才教育。

應用型本科教育，是以本科教育為主，面向區域經濟社會，以學科為依托，以應用型專業教育為基礎，以社會人才需求為導向，以培養知識、能力和素質全面而協調發展，面向生產、建設、管理、服務一線的高級應用型人才為目標定位的高等教育。因此，應用型本科自動化專業在建設的過程中應堅持以需求為導向，以能力為根本，做到理論和實踐相結合，重在培養創新能力。采用“本科學歷+職業素質”的人才培養模式，重視培養學生的工程技術應用能力、技術創新能力和綜合素質，培養適應地方經濟社會發展需要的專業基礎扎實、職業素養好、實踐能力強、發展后勁足的高級應用型人才。

應用型本科教育是我校轉型發展的方向，培養應用型人才是教育、教學的目標。電氣控制與PLC應用技術課程作為我校自動化專業一門重要的核心專業課程，其教學目標是通過本課程的學習使學生基本掌握工業自動化控制系統的先進控制技術和控制系統設計方法，培養學生具備控制系統設計、安裝、調試的能力，提高學生的工程實踐應用能力，滿足社會對此類技術人才的需求。

二、存在的問題

電氣控制與PLC應用技術是一門實用性很強的課程，重點在于培養學生的專業技術應用能力，但是目前的教學過程仍然采用傳統的課堂教學。由于教學內容、教學組織形式、教學方法、考核方式以及實踐條件等各方面因素的限制，造成學生學習基礎理論不夠扎實，動手實踐較少，獨立思考和動手解決問題的能力較差，不能做到學以致用，畢業走上工作崗位后不能快速勝任崗位工作。就目前調研的結果來看，電氣控制與PLC應用技術課程的教學已經不能滿足行業、企業的需求，不能滿足新疆地方經濟發展需要。通過到畢業生就業的相關企業進行調研，發現目前的教學過程中存在的問題，主要有以下幾點：

（1）大部分師生對應用型本科人才培養模式的認識和對強化實踐教學重要性的認識還停留在表面，沒有認識到培養學生動手實踐能力的重要意義，對強化實踐教學缺乏深層次質的認識。有些教師即使在觀念上已有認識，但囿于實驗室硬件條件、自身知識和能力水平、校園環境和氛圍、課程建設基礎等因素所限，普遍存在觀望、等待、敷衍等現象。

（2）教學手段和方法比較單一和傳統。除了實驗部分，其他的理論知識教學基本停留在“一支粉筆一本書”的傳統教學模式上。盡管有些教師課堂教學內容采用了多媒體的展示方式，但歸根結底還是停留在理論灌輸式的教學形式，很難提高學生的學習興趣。根據教學大綱要求，先理論后實踐，但在實際的傳授過程中，由于受實驗教學條件的限制，往往理論課教學所占的比例較大，教師側重于理論教學內容，而對后期的實際操作訓練關注程度不夠。理論課和實踐課銜接不夠緊密，缺乏應用型項目的實踐訓練。從目前掌握的情況來看，很多學生由于對教師傳授的理論感到過于空洞、單調、乏味，從而降低了對理論課學習的積極性，影響了對基礎理論知識的掌握。在實際操作訓練時理論基礎不足，不會、不敢動手操作，嚴重影響了課程教學目標的實現。

（3）教學內容需進一步調整和完善。在當前教學大綱中，課程以電動機為主要控制對象，介紹電氣控制系統中的常用低壓電器元件、電動機基本控制線路、$7-200PLC控制程序及控制系統的設計方法。盡管包含了工廠電氣控制技術及PLC原理和應用的主要知識，但在實際的工業應用中還遠遠不夠。首先在常用的低壓電器元件中沒有結合工業應用實際，只介紹了元件的工作原理和符號，忽略了元件的選型計算;其次在電動機的基本控制電路教學中對電動機的調速控制介紹得比較少;再次是在PLC部分教學中選擇了$7-200系列PLC作為典型產品進行學習，重點是讓學生學習編程方法，但是缺少模擬量控制的內容;最后是忽略了PLC的通信能力，以往的教學過程基本上都沒有涉及。

（4）實踐教學師資力量有待提高。教師中能夠獨立完成課程應用實踐的所占比例不高，許多年輕的教師從高校（主要是教學型和研究型大學）畢業后直接進入我校從事教學工作，缺乏工程實際應用和實踐教學環節的專業訓練，自身還不能稱之為應用型人才，難以勝任相關的實踐教學環節的工作。

（5）課程考核標準?，F行的學生考核評價機制采用期末閉卷考試，以理論知識的考核為主，平時成績和實驗成績只占很少比例，無法真正考核學生綜合素質的水平，不能滿足實踐教學改革的需要，不能起到強化鼓勵實踐教學的作用，學生只會機械地記憶背誦理論知識。

三、改革措施

教學應該以服務社會為宗旨，以保證就業為導向，因此改革現有的傳統教學模式，更新相關的教學內容，強化實踐教學環節，改革考核評價方式方法，充分調動學生學習的積極性和主動性，提高學生實際動手操作能力，全面提升學生的綜合素質勢在必行。

（一）課程內容整合

傳統的課程內容以電動機為主要控制對象，介紹電氣控制系統中的常用低壓電器元件、電動機基本控制線路、PLC控制程序及控制系統的設計方法?？紤]到電氣CAD制圖在自動化控制領域中電氣控制系統設計環節的重要地位，應加入電氣CAD制圖部分的內容。還應增加S7-300PLC的編程、通信相關知識，學習使用不同類型PLC，培養學生舉一反三的學習能力。隨著技術的發展，單純傳統的電氣控制線路比較少見，在學生掌握了電氣控制基本原理的基礎上，可增加變頻器和軟啟動的知識，以提高學生解決實際應用問題的能力。考慮到學時的限制，將原有的理論課電氣控制與PLC應用技術和實踐課電氣控制與PLC應用實踐的課時進行整合，延長課程時間周期，在學習理論知識的同時進行實踐，從基礎做起，一步步提高學生的實踐應用能力。

（二）課堂組織形式轉變

電氣控制與PLC應用技術是一門重要的專業課，對這門課程的教學，過去一直沿用傳統的教學模式，以教師為中心，在教學的過程中教師處于主導地位，學生被動地接受知識的傳授，即教師在課堂上講理論，學生在實驗室做實驗驗證。這樣的教學模式使課程目標完成不佳，教師很費力氣，而學生在理論上仍然是一知半解，對實踐技能也沒有很好地掌握，滿足不了學生以后從事相關工作的需要，更沒有達到培養高技能應用型人才的目標。針對這種情況，我們對該課程進行了模塊化教學的改革。模塊化教學是把學生需要掌握的知識和技能分成幾個大的模塊，每個模塊再細分成具體的，具有實際應用價值的任務，學生根據實際情況獨立完成學習內容，解決任務中遇到的困難，從而提高學生的興趣，調動學生學習的積極性。教師對學生遇到的普遍性問題進行指導，最后對完成任務的學生進行檢查評估，對包括完成任務過程中知識的應用、解決問題的能力及團隊協作等給予評分。

（三）教學方法改革

課題組依托世行項目，樹立“能力本位，學生中心”的課堂教學思想，使用積極的教學法開展課堂教學活動，有效地提高了教學質量。

學習是通過閱讀、聽講、研究、觀察、理解、探索、實驗、實踐等手段獲得知識或技能的過程，是一種使個體可以得到持續變化（知識和技能，方法與過程，情感與價值的改善和升華）的行為方式。這表明學習必須是學習者的主動行為，教師的責任就是激發學習的主動性，協助學生完成學習的過程。教學過程應該是一個教師與學生合作的過程，雙方共同合作完成教與學的任務。世界公認的最有效的學習活動是實踐，人們能夠自己學完之后講給別人聽、做給別人看。因此，教師的任務就是要讓每個學生都能獲得更多的講給別人聽、做給別人看的機會。當一個人要“講給別人聽、做給別人看”的時候，必然要做一系列的準備工作，必然要學習一些自己不知道的知識，由此產生一系列的學習活動。因此，教學過程能否順利進行，就看教師是否能夠引導學生展開學習活動。學生是學習活動的主體，教師就是學習活動的組織者與協助者，教師教學的目標是幫助學生獲得解決問題的能力，而不是純粹講授課程內容。在課堂中有效地使用積極教學法，能夠更好地達到能力培養的要求。我們在電氣控制與PLC應用技術的課程教學過程中踐行積極教學法，以學生為中心，以學生的學習為課堂主體，通過設計啟發式的教學情境提高學生的學習興趣，讓學生自己動手實踐，引導學生逐漸從不想學、不會做向主動學、試著做轉變。

（四）重新制訂考核評價標準

應用型本科教育強調的是學生對知識的應用能力，傳統的考核方式遠不能滿足模塊化課程在考評上的需要。所以，采用合理的考核評價方式才能有效地考核學生的學習成果，激勵學生學習的興趣。

傳統的考核方式基本采用卷面筆試的形式，這種方式無法遷移到真實的工作場景中。很難考查出學生在真實場景中的實際應用能力。但是理論知識是應用的基礎，最終的考核在內容上對理論知識的掌握要求是必不可少的，因此在考核中理論知識占總評成績30%的比例。模塊化教學是按實際應用對需要學習的知識進行重新組合，是以培養學生工程應用能力為目的，按照真實的或者模擬的工業生產過程設置任務，并以此對知識進行組合，因此平時課堂學習過程的評價也非常重要，能夠讓學生清楚地了解自己目前處于何種水平，哪些能力還不足，還需要改進。哪些地方已經達到學習目標要求。根據學生學習的進度制訂形成性評價量表，這一部分占總評成績30%的比例。最后，根據學生需要達到的能力目標的要求設計合適的任務，對完成任務的過程進行考察以及對工作成果進行評判，制訂詳細的評價量表。這一部分占總評成績40%的比例。

（五）提高教師實踐教學能力

大部分教師都習慣于在講臺上講授知識，一方面是因為自己缺乏企業實踐的經歷，沒有相關的知識儲備;另一方面是因為實踐教學能力在目前的職稱晉升機制中并沒有太大的比重，造成教師提高自身實踐教學能力的主觀意愿并不強。但是教師實踐教學能力的提升對指導學生開展實踐教學有重大意義。為了提高教師們的實踐教學能力，學院采取了以下措施：

（1）選派青年教師深入企業一線進行實踐鍛煉，參與企業生產，掌握企業對本專業人才知識結構、能力水平、職業素養的要求。通過企業鍛煉一方面可以讓教師做到理論聯系實際，了解企業的生產過程，在今后的教學過程中應用一些貼合實際的案例，讓課堂更生動，讓知識與時代不脫節;另一方面可以拓寬教師的知識面，可以把和企業生產相關的課程有機地整合，從而更深刻地認識每一門課程的重要意義。

（2）組織教師指導學生參加職業技能大賽。通過賽前的培訓和參與比賽，教師可以認識到自身不足，不斷彌補自身的短板，提高自身的理論水平和實踐動手能力，進一步加深對理論知識的認識，這是在實驗室完成無數驗證性的實驗都做不到的。教師在指導學生的過程中還能不斷提高自己的實踐教學水平，同時也可以提高自身分析問題解決問題的能力。

四、小結

經過一個學期的試點，我們對電氣控制與PLC應用技術課程教學做了一些改革，也得到了一些教學效果：首先，學生學習的積極性有了很大的提高，學生從學不懂、不想學慢慢向必須學、主動學轉變;其次，試點班的學生在企業進行產教融合學習的過程中獲得了企業的好評，動手能力有了很大的提升;最后，通過參與課程改革，青年教師的實踐能力也有了一定的提高。以上種種都說明了課程改革是必要的也是有效的。