工程教育背景下“現代電氣控制技術”課程改革探討＊

敖章洪

（湖南文理學院計算機與電氣工程學院，湖南 常德415000）

1 引言

隨著時代的發展，傳統教育方式已不能滿足社會對人才的需求。這種情況下，中國大力推進“新工科”的建設，標志著工程專業教育改革進入一個嶄新的階段[1]。“新工科”要求所培養的專業人才應能適應新行業需求，解決實際工程問題[2]。高等工程教育普遍還存在著缺乏實踐性和創新性，教學中都存在重理論、輕實踐[3-4]，教材缺乏針對性[5]等問題。如今各大高校都在積極思考如何提高學生實際操作能力，培養學生的創新意識，以應對新一輪科技革命與產業變革。

本校計算機與電氣工程學院共有2 個專業開設“現代電氣控制技術”課程，分別是自動化和建筑電氣與智能化專業。“現代電氣控制技術”屬于專業方向選修課程，其重點是讓學生在掌握傳統的繼電器控制線路的基礎上，學會利用PLC（可編程控制器）對各種系統進行控制。本課程強調實際設計能力，應用性很強，對其進行改革很有必要。

2 存在問題

目前，“現代電氣控制技術”課程還是采用傳統的教學方法，主要存在以下幾個方面的問題。

2.1 理論課時不能滿足實際需求

目前執行的培養方案總課時為32 課時，其中22 課時為理論課，10 課時為實驗課。理論課時偏少，課程內容不能講透，學生在理論知識儲備上存在盲點，從而影響學習的積極性。

2.2 教學方法采用灌輸式教學

在教學過程中，還是以教師為主體，采用“填鴨式”“灌輸式”教學方法。上理論課時教師一般直接給出控制系統的整體接線圖和相應的控制程序，沒有調試和仿真運行過程。很多學生根本就不清楚怎么設計系統，為什么這么設計。上實驗課時，也是教師先講解實驗，給出對應的程序，學生只需要接好導線，依葫蘆畫瓢輸入程序運行，這導致學生沒有理解程序，對學生實操能力的鍛煉有限。

2.3 教學內容較僵化

教師在授課時，基本上是照搬教材的內容進行知識點的講解，講完基本指令后再介紹部分實例，在這過程中，學生很容易忘記前面所學的知識點，也容易造成稍不留神后面的內容就完全聽不懂的后果。

3 改革措施

3.1 修訂教學大綱，整合教學內容

對課程教學大綱進行修訂，增加理論課時到32 課時，實驗課時維持原來的10 課時。對“現代電氣控制技術”教學內容進行整合，可分為傳統電氣控制和PLC 控制兩部分，總體框架如圖1 所示。傳統電氣控制需要掌握常見低壓電氣設備和控制線路，PLC 控制要求掌握PLC 的硬件設計和軟件設計。教學內容上由簡到難，如傳統電氣控制先介紹最簡單的三相電機的啟停控制電路，再介紹三相電機正反轉控制電路，然后介紹用PLC 對上述電路進行控制。對每個電路涉及的知識點都進行細分，以實際電路講解知識點，而不是由知識點去看電路。這樣學生才知道自己應該學什么，學了能怎么用，用了能有什么效果。實驗環節以設計性、綜合性和創新性實驗為主，摒棄驗證性實驗，綜合考察學生分析問題、解決問題的能力，實驗實施過程如圖2 所示。

3.2 改革教學方法，提高學生實踐創新能力

教學中以學生為主體，注重學生自主思考、實際操作，創新思維能力的培養，可通過以下方法進行教學改革。

在授課過程中，最好將授課地點改在實驗室，這樣講解知識點時學生能通過試驗臺直接驗證結果，這樣可提高學生的學習積極性，同時，也能提高學生的實操水平。如果沒有條件，無法在實驗室進行授課，那么可以將授課地點改在機房，通過仿真軟件模擬實際系統的運行，這樣也可以及時驗證結果。通過這種“教-學-做”方式[6]提升學生的理解能力、動手能力，同時也能讓學生迅速掌握實驗設備和編程軟件。教學中采用案例式教學方法[7-8]，以實際工程為例，先擺出設計要求，再講解設計思路和涉及的知識點，鼓勵學生自行設計控制系統，最后給出設計的結果并進行實驗室實操驗證或仿真運行驗證，這樣可鍛煉學生獨立思考、設計、創新的能力，設計過程如圖3 所示。

圖1 總體內容框架

圖2 實驗教學實施過程

采用“翻轉課堂”[9-10]和線上進行教學。將基礎性的知識作為任務下發給學生，讓學生通過自學教材、線上觀看視頻、自行搜索資料等方式在課余時間完成，線下課堂以實例講解、答疑和討論為主，通過這種方式提高學生的交流能力、資料搜索能力、實踐創新能力。

3.3 改革考核方式，多角度評價學生

對考核方式進行改革[11]，不以傳統的“三七開”（平時成績占比30%，期末成績占比70%）評價學生，采用教學評價一體化[12]對學生進行評價。在整個學習過程中，以過程考核為主，降低期末成績占比。成績由平時成績和期末成績組成，各占50%，其中平時成績由學生出勤、回答問題次數、作業完成率、任務完成度等組成，期末成績分為筆試成績和實際操作成績，其中以實操成績為主。

4 結語

培養適應社會需求的高質量人才是高校不可推卸的責任，當前社會要求學生具有較強的工程應用能力。采用上述改革方法，可提高學生的學習積極性，鍛煉學生的實踐能力和創新能力，讓學生做到學以致用，能夠獨立思考問題，可對實際系統進行分析、設計、調試與運行，滿足社會的需求。

圖3 案例式教學方法框圖