基于工程教育專業認證PLC原理及應用課程的教學改革與探索

鄭 爽 郭明良 王玉萍 李忠勤 湯旭日

（黑龍江科技大學電氣與控制工程學院 黑龍江·哈爾濱 150022）

工程教育認證強調專業教學設計和教學實施以學生接受教育后所取得的學習成果為導向，目的在于推動專業人才培養質量不斷提升。電氣工程及其自動化以及相關機械類專業，作為國家重點建設對傳統工科專業進行升級改造提出的“新工科”專業，旨在培養造就一批多樣化、創新型卓越工程科技人才，為我國產業發展和國際競爭提供智力和人才支撐[1-3]。結合我校應用型人才的培養目標，采用工程教育專業認證OBE教學理念進行電氣專業課程改革，是提高本科工程人才創新能力和工程實踐能力培養水平的必然選擇。

1 《PLC原理及應用》現狀分析

PLC技術廣泛應用于工業控制領域，該領域的高速發展迫切需要大量具有的創新精神和實踐能力強的寬口徑高素質人才，《PLC原理及應用》課程作為電氣工程及其自動化專業的主干專業課程之一，實踐性強，知識覆蓋廣，內容更新快，又與生產實際和工程應用結合緊密[4]。該課程于2014年被評為校級優秀課程后，一直堅持課程改革，以適應技術發展。課程組于2011年已經將學習內容由原來的松下電工更新成西門子200系列PLC，并且在實踐教學上也一直在更新項目，取得一些成績。但作為主干課之一，教學內容更新慢、教學方法陳舊、考核方式單一，傳統的老師講、學生聽教學方式使學生的主動性、創造性受到極大的壓制，限制了學生思維的活躍性，不利于培養學生的創新意識和合作精神。客觀分析，目前《PLC原理及應用》課程的教學現狀不完全滿足專業認證的要求，仍有待改進。

2 《PLC原理及應用》課程體系的構建

OBE教育理念作為工程教育專業認證遵循三個基本理念之一，特別強調學生學到了什么而不是老師教了什么，特別強調教學過程的輸出而不是其輸入，特別強調研究型教學模式而不是灌輸型教學模式，特別強調學生主動學而不是被動聽[5]。立足于我校建設礦業特色鮮明的應用型科技大學的辦學定位，課程組緊緊圍繞以“思想道德素質高、工程實踐能力強”為特色的高素質應用型人才培養目標，將OBE教學理念中反向設計原則引入《PLC原理及應用》課程的教學環節中，以社會對工控人員的能力需求作為出發點進行教學設計，建成與工程師制度相銜接的課程體系，促進工程教育與工業界的聯系，增強工程教育人才培養對產業發展的適應性[6-7]。

2.1 基于OBE教學理念，優化課程體系

課程組緊密圍繞培養目標和全體學生畢業要求的達成進行資源配置和教學安排，并將畢業生和用人單位的反饋意見作為重要參考依據。經過反復論證和考察，積極整合、更新課程內容，于2019年再次將課程內容升級成最新的S7-1200系列PLC。為加強各教學環節之間的銜接性，合理制定教學計劃，課程組鼓勵教師之間加強溝通，始終堅持通過線上、線下等形式集體備課，各位教師先后分別學習瀏覽了幾大平臺與該課程相關的教學資源，相互比較，集中討論，協同進行。對照畢業生核心能力和要求，以工控領域實際需求為主導反向設計，基于OBE的教學理念，構建出“理論教學+實驗教學+工程實踐+課程設計+競賽培訓+畢業設計”六位一體課程體系，將理論教學、實驗教學和實踐教學有機融合，使學生的理論水平與實踐能力、創新能力同步提高，合理提升了學業挑戰度和課程難度，強化了能力培養，真正做到與工控現場的應用技術無縫連接，與時俱進，為學生未來就業奠定扎實的理論基礎，增強了工程教育人才培養對產業發展的適應性。

2.2 應用OBE教學理念，強化實踐教學

為全面提升學生應用PLC解決復雜工程問題的能力，拓展課程深度，該課程開設一周的PLC工程實踐的必修課，并為學有余力的學生開設PLC學習俱樂部。結合我校應用型人才的培養目標，課題組自主研制了S7-200實驗臺、S7-300實踐裝置、S7-1200實驗臺等實驗設備和實踐裝置，始終保持與教學內容高度契合并持續改進，編寫了系列特色配套教材，豐富了實踐被控對象。在實施過程中，應用OBE反向設計教學理念，根據現今工控領域的熱點和重點，構建分層次PLC教學實踐項目資源庫，項目按照難易程度和綜合程度劃分，根據學生理論學習和實踐能力差別，針對不同學生的特點、興趣以及學習的不同階段和實踐能力，以小組為單位，分層次進行理論學習和實踐項目訓練，做到了因材施教，有的放矢，合理進行理論和實踐教學，提高了學習效率。

2.3 融合OBE教學理念，突出學生為中心

以學生為中心，以“理論認同、感情認同、實踐認同”為著力點，從師與生，教與學，學與用，知與行等多個環節進行教學，創造性的將課堂教學采用“主講+助教”多教師協同授課教學模式，小班授課。課程組教師互為主講和助教，每次課每一個班級都有兩名教師參與課堂，課堂上，教學按“課前測試+線上學習點評+課前測試反饋+線上內容拓展+分組討論+匯報交流+教師點評”的模式進行，兩位教師分工明確，各司其職。線上內容拓展和教師點評由主講教師負責，線上學習點評和課前測試反饋由助課教師負責，兩位教師在學生分組討論時共同為學生解決難題，這種方式可有效提高學生的學習效率，真正做到以學生為中心的教學理念。理論教學采用研究型教學模式，以激發學生創新能力為主，教師有目的的引導同學自己討論；實驗教學以小組為單位組織學生進行，利用課程組自主研發的“《PLC原理及應用》自助實驗平臺”，把實驗室建在了學生的電腦里，保證學生邊學邊做，促進了理論與實踐有機融合，最后通過匯報交流、教師點評等有效的組織形式和科學評價的實施，全面轉變教師的教學觀念和學生的學習習慣，使學生的團隊精神和創新思維得到鍛煉和提升，真正提高學生工程設計能力和新技術應用開發能力。

3 結語

經過幾年的努力，以該課程被評為“國家級一流課程”“黑龍江省高等學校課程思政建設示范課程”為標志，課程改革獲得了成功；以學生先后在“西門子杯”中國智能制造挑戰賽等相關創新比賽中屢獲佳績為標志，學生應用PLC解決復雜工程問題的能力得到了提升。以學生高質量就業為標志，教學效果受到了畢業生和用人單位的認可。課程改革一直在路上，下一步繼續圍繞OBE教育理念，充分利用畢業生和用人單位的反饋意見，進一步產教融合，契合企業需求，建立高校、企業、教師與學生等多方面的良性互動；繼續擴充線上、線下授課規模，增加學生受益范圍，爭取收獲更顯著的成效。