電氣控制與PLC分層次教學(xué)模式探索

孫茜，李晶，李成

（1.北京工商大學(xué)人工智能學(xué)院，北京 100048；2.北京聯(lián)合大學(xué)智慧城市學(xué)院，北京 100101；3.北京航空航天大學(xué)儀器科學(xué)與光電工程學(xué)院，北京 100191）

0 引言

高校是為國家培養(yǎng)人才的第一陣地，在人才培養(yǎng)中，教學(xué)工作是保證人才培養(yǎng)質(zhì)量的關(guān)鍵，是一項(xiàng)涉及多因素的系統(tǒng)工程。教學(xué)質(zhì)量主要取決于三個方面：教師、學(xué)生和課程。高校的人才培養(yǎng)目標(biāo)最終都要落實(shí)到每一門具體的課程，通過課程教學(xué)來實(shí)現(xiàn)。然而，由于專業(yè)不同，每一門課程的內(nèi)容不同，特別是面對不同學(xué)生群體的時候，如何使不同類型的學(xué)生得到充分的學(xué)習(xí)自由，達(dá)到更好的學(xué)習(xí)效果，是必須要考慮的問題。我們嘗試進(jìn)行分層次教學(xué)模式來培養(yǎng)學(xué)生，以引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣為出發(fā)點(diǎn)，針對不同類型的學(xué)生給予不同層次的教學(xué)資源及學(xué)術(shù)指導(dǎo)[1-3]。

電氣控制技術(shù)是以各類電動機(jī)為動力的傳動裝置與系統(tǒng)為對象，以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的控制技術(shù)，在石油、化工、電力、紡織等各行業(yè)中都得到了廣泛應(yīng)用，是實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)自動化的重要技術(shù)手段[4]。因此，電氣控制與PLC課程是自動化專業(yè)的核心課程，也是分層次教學(xué)改革的核心課程，對整個專業(yè)的課程建設(shè)及人才培養(yǎng)有示范的作用，并且對本專業(yè)教學(xué)質(zhì)量的提高，具有十分重要的戰(zhàn)略意義。

1 課程建設(shè)方法

1.1 突出價值引領(lǐng)作用

按照黨中央的要求，深入學(xué)習(xí)貫徹全國高校思想政治工作會議、全國教育大會和北京教育大會精神，緊緊圍繞“培養(yǎng)什么樣的人、如何培養(yǎng)人以及為誰培養(yǎng)人”這個根本問題，著力探索推進(jìn)本門課程的建設(shè)。習(xí)近平總書記強(qiáng)調(diào)，“要把立德樹人內(nèi)化到大學(xué)建設(shè)和管理各領(lǐng)域、各方面、各環(huán)節(jié)，做到以樹人為核心，以立德為根本”[5]。“課程思政”建設(shè)強(qiáng)化了師德師風(fēng)建設(shè)，促進(jìn)了專業(yè)課建設(shè)和人才培養(yǎng)，進(jìn)而為社會主義建設(shè)培養(yǎng)合格的接班人。因此，課程建設(shè)中要突出課程思政元素，如愛國、創(chuàng)新、做人做事的道理在電氣控制與PLC課程中的價值引領(lǐng)核心地位。堅(jiān)持社會主義辦學(xué)方向，鞏固馬克思主義在高校意識形態(tài)領(lǐng)域指導(dǎo)地位的重要陣地，全面貫徹黨的教育方針，把本門課程作為落實(shí)立德樹人根本任務(wù)的核心課程來建設(shè)。深化“問題導(dǎo)入式”專題教學(xué)，在堅(jiān)持基于學(xué)生特點(diǎn)、需求、能力的分層次教學(xué)上下功夫，著力提高學(xué)生的綜合素質(zhì)[6]。

1.2 調(diào)研學(xué)生情況

我校自動化專業(yè)2018級學(xué)生共有56名，學(xué)習(xí)本課程的前序基礎(chǔ)課程包括電路原理、模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)、數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)等。其中，約有10%的同學(xué)參加過學(xué)科競賽，使用過PLC，了解PLC的基本原理及應(yīng)用，大多數(shù)同學(xué)對電氣控制及PLC沒有過基本了解。有30%的同學(xué)在學(xué)習(xí)本門課程前，表示出具有較大的學(xué)習(xí)興趣。

1.3 優(yōu)化教學(xué)資源

針對上面調(diào)研的本班學(xué)生情況，建立以電氣控制基本原理、PLC基本結(jié)構(gòu)及原理以及其應(yīng)用為主的，層次主線清晰、結(jié)構(gòu)科學(xué)合理的課程體系。

以課堂教學(xué)為主，有效結(jié)合在線網(wǎng)絡(luò)平臺：愛課程、中國大學(xué)慕課、學(xué)堂在線、網(wǎng)易公開課中的電氣控制與PLC的相關(guān)課程。結(jié)合自動化專業(yè)分層分類的人才培養(yǎng)理念，將電氣控制與PLC的教學(xué)內(nèi)容與學(xué)生特點(diǎn)和學(xué)生選課需求進(jìn)行有機(jī)的整合，使課程內(nèi)容組織既考慮核心能力的形成又符合認(rèn)知規(guī)律，既注重必備的基礎(chǔ)性核心知識，又廣泛地吸收和整合國內(nèi)外先進(jìn)研究成果，體現(xiàn)學(xué)科領(lǐng)域前沿。

同時，將授課教師科研成果引入教學(xué)實(shí)踐中，以科研課題及典型工程應(yīng)用項(xiàng)目開發(fā)為背景，在課堂教學(xué)中形象生動地講授有關(guān)電氣控制與PLC在具體工程實(shí)際中應(yīng)用的案例，以便激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)本課程的興趣。從而教師在“實(shí)踐中教”，學(xué)生在“實(shí)踐中學(xué)”，教學(xué)相長，充分發(fā)揮教師和學(xué)生兩方面積極性和主動性，加強(qiáng)學(xué)生創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的培養(yǎng)。課程建設(shè)了電氣控制與PLC基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)平臺，可完成對電機(jī)、交通信號燈、數(shù)碼管、電梯等的控制，培養(yǎng)了學(xué)生軟硬件系統(tǒng)開發(fā)設(shè)計能力[7-8]。

1.4 實(shí)施分層次教學(xué)模式和實(shí)踐教學(xué)方法

首先我們根據(jù)班級學(xué)生的基本情況調(diào)研結(jié)果，按照學(xué)生的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)、興趣點(diǎn)、職業(yè)規(guī)劃等制定相應(yīng)的教學(xué)模式，具體如下：（1）針對學(xué)習(xí)基礎(chǔ)不好，興趣不濃厚的學(xué)生，我們采用有引導(dǎo)式、探究式教學(xué)模式，采用教具、前沿技術(shù)等方案，吸引學(xué)生的興趣，提高其第二課堂時間，督促其通過網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)資源，按照自己實(shí)際情況，補(bǔ)充提高相關(guān)前期課程如高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理、電路分析、模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)、數(shù)字電子技術(shù)等基礎(chǔ)性課程，而后提供學(xué)生參觀相應(yīng)工廠，增加其學(xué)習(xí)興趣。（2）針對有一定學(xué)習(xí)基礎(chǔ)，興趣點(diǎn)在應(yīng)用上的學(xué)生，我們采用對工程師的培養(yǎng)模式，主要采用案例教學(xué)模式，通過具體的案例講解，讓其了解電氣控制與PLC在應(yīng)用中常見的問題，在實(shí)驗(yàn)課環(huán)節(jié)，讓其動手實(shí)現(xiàn)電機(jī)、交通燈、電梯等被控對象的控制，鍛煉其解決實(shí)際問題的能力。另外在延續(xù)教學(xué)時間，指導(dǎo)其通過網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)資源，關(guān)注實(shí)際應(yīng)用中遇到的困難實(shí)例及解決辦法，而后結(jié)合相關(guān)企業(yè)的實(shí)際需求，提供學(xué)生相應(yīng)的橫向課題，提高其實(shí)踐動手能力。（3）針對學(xué)習(xí)基礎(chǔ)好，興趣點(diǎn)在創(chuàng)新設(shè)計上的學(xué)生，我們采用對設(shè)計人員的培養(yǎng)模式，主要采用引導(dǎo)教學(xué)模式，課堂講解PLC基本理論知識，實(shí)驗(yàn)設(shè)計具備二次開發(fā)環(huán)境的科研項(xiàng)目，讓學(xué)生了解前沿動態(tài)知識，了解學(xué)術(shù)前沿知識，增加其學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生攻難克險的拼搏精神。對于有意愿繼續(xù)深造的學(xué)生，安排其去相對應(yīng)的一留學(xué)科所在高校，進(jìn)行實(shí)踐課環(huán)節(jié)，使之站在更高的平臺，具備更廣闊的視野。依托優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源，建設(shè)具有教學(xué)過程自主性、教學(xué)方法針對性和教學(xué)手段多樣性特色的多元化理論教學(xué)新模式。在完整的教學(xué)過程中，課前激發(fā)學(xué)生興趣自主預(yù)習(xí)，課中通過教學(xué)互動鼓勵自主參與，課后自主復(fù)習(xí)和訓(xùn)練。并且針對重點(diǎn)、難點(diǎn)和實(shí)際應(yīng)用具有針對性的精講和細(xì)講，采用啟發(fā)式、案例式、研討式等多種教學(xué)方式，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行自主設(shè)計開發(fā)。同時，結(jié)合學(xué)校現(xiàn)有的BB網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺資源，采用多樣化的教學(xué)手段，提升電氣控制與PLC課程的教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果。

1.5 課程考核

本課程的任務(wù)是使學(xué)生掌握電氣控制與PLC的基本原理和使用方法，具備常用電路和程序的理解、分析、設(shè)計、使用能力；具有組建以PLC為基礎(chǔ)的控制系統(tǒng)的能力；奠定學(xué)生的工程設(shè)計與應(yīng)用能力、創(chuàng)新實(shí)踐能力和創(chuàng)新思維能力。培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)作風(fēng)，提高科學(xué)素養(yǎng)，能在解決工程問題中，具有社會責(zé)任感，在實(shí)踐中理解并遵守職業(yè)道德和規(guī)范，履行責(zé)任，樹立可持續(xù)發(fā)展的價值觀。課程按考試課考核方法記分，總計100分。教師可依據(jù)學(xué)生使用實(shí)驗(yàn)設(shè)備的能力、觀察和分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的能力、主動排除故障的能力、實(shí)驗(yàn)結(jié)果和數(shù)據(jù)的正確性以及學(xué)生的課堂紀(jì)律、實(shí)驗(yàn)態(tài)度、保持實(shí)驗(yàn)室衛(wèi)生等方面的表現(xiàn)進(jìn)行綜合考核。考核成績由四部分組成：（1）試卷考核占70%，主要考察學(xué)生掌握課堂講解的基本知識及應(yīng)用的能力。（2）調(diào)研報告占10%：要求學(xué)生針對電氣控制與PLC的常用應(yīng)用領(lǐng)域及最新應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)行調(diào)研，能夠講清楚PLC如何實(shí)現(xiàn)控制，設(shè)計時需要考慮哪些因素等。（3）實(shí)驗(yàn)報告占10%：本門課比較重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)，安排學(xué)生完成電機(jī)的基本啟停、啟動和制動控制以及交通燈、數(shù)碼管、電梯的控制等，需完成實(shí)驗(yàn)報告要求的內(nèi)容。（4）出勤、作業(yè)占10%。

2 課程評價方法

評價一門課程講授是否成功，主要依靠評價體系。以往單一的考核標(biāo)準(zhǔn)，對于短時間來看便于學(xué)生完成學(xué)業(yè)，早日為社會服務(wù)，然而在倡導(dǎo)終身學(xué)習(xí)的理念中，特別是以建設(shè)“金課”為最終目標(biāo)的課程設(shè)計中，亟需設(shè)計一個綜合考慮教師、學(xué)生、課程等多方面因素的考核體系。本課程采用教學(xué)質(zhì)量的彈性多元評價方法。（1）從教師角度思考，根據(jù)獲取的授課效果數(shù)據(jù)，綜合考慮教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)課件、問題交互、知識延展等因素，探索教評學(xué)視角下彈性教學(xué)質(zhì)量評價模式；（2）從學(xué)生角度思考，根據(jù)獲取的學(xué)習(xí)行為特征，綜合考慮基本模塊、知識掌握、興趣激勵、交叉融合等因素，探索學(xué)評教視角下彈性教學(xué)質(zhì)量評價模式；（3）通過作業(yè)試卷、師生座談、電子郵件、問卷調(diào)查等形式，對評價內(nèi)容進(jìn)行彈性量化或質(zhì)性處理，開展診斷性、形成性、終結(jié)性和延展性的多元評價，實(shí)施全程性課程教學(xué)質(zhì)量管理。

3 結(jié)論

電氣控制與PLC是高校自動化專業(yè)的核心課程，本門課程的建設(shè)對本專業(yè)其他課程具有示范作用。在課程建設(shè)中，首先要突出課程思政的價值引領(lǐng)作用，要將社會主義核心價值觀內(nèi)容凝練成思政元素，將其有機(jī)的融入在課堂、實(shí)踐教學(xué)中，使學(xué)生深刻體會到自己肩負(fù)著民族復(fù)興的重任。其次，應(yīng)認(rèn)真把握課程的教學(xué)規(guī)律，提出分層次、遞進(jìn)式的教學(xué)模式，針對不同基礎(chǔ)、不同特點(diǎn)的學(xué)生，進(jìn)行分層次培養(yǎng)，能夠更好地促進(jìn)學(xué)生的成長，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)，為國家培養(yǎng)更多有用之才。