工程教育背景下“現(xiàn)代電氣控制技術(shù)”課程改革探討＊

敖章洪

（湖南文理學(xué)院計(jì)算機(jī)與電氣工程學(xué)院，湖南 常德415000）

1 引言

隨著時(shí)代的發(fā)展，傳統(tǒng)教育方式已不能滿足社會(huì)對(duì)人才的需求。這種情況下，中國(guó)大力推進(jìn)“新工科”的建設(shè)，標(biāo)志著工程專業(yè)教育改革進(jìn)入一個(gè)嶄新的階段[1]。“新工科”要求所培養(yǎng)的專業(yè)人才應(yīng)能適應(yīng)新行業(yè)需求，解決實(shí)際工程問(wèn)題[2]。高等工程教育普遍還存在著缺乏實(shí)踐性和創(chuàng)新性，教學(xué)中都存在重理論、輕實(shí)踐[3-4]，教材缺乏針對(duì)性[5]等問(wèn)題。如今各大高校都在積極思考如何提高學(xué)生實(shí)際操作能力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，以應(yīng)對(duì)新一輪科技革命與產(chǎn)業(yè)變革。

本校計(jì)算機(jī)與電氣工程學(xué)院共有2 個(gè)專業(yè)開設(shè)“現(xiàn)代電氣控制技術(shù)”課程，分別是自動(dòng)化和建筑電氣與智能化專業(yè)。“現(xiàn)代電氣控制技術(shù)”屬于專業(yè)方向選修課程，其重點(diǎn)是讓學(xué)生在掌握傳統(tǒng)的繼電器控制線路的基礎(chǔ)上，學(xué)會(huì)利用PLC（可編程控制器）對(duì)各種系統(tǒng)進(jìn)行控制。本課程強(qiáng)調(diào)實(shí)際設(shè)計(jì)能力，應(yīng)用性很強(qiáng)，對(duì)其進(jìn)行改革很有必要。

2 存在問(wèn)題

目前，“現(xiàn)代電氣控制技術(shù)”課程還是采用傳統(tǒng)的教學(xué)方法，主要存在以下幾個(gè)方面的問(wèn)題。

2.1 理論課時(shí)不能滿足實(shí)際需求

目前執(zhí)行的培養(yǎng)方案總課時(shí)為32 課時(shí)，其中22 課時(shí)為理論課，10 課時(shí)為實(shí)驗(yàn)課。理論課時(shí)偏少，課程內(nèi)容不能講透，學(xué)生在理論知識(shí)儲(chǔ)備上存在盲點(diǎn)，從而影響學(xué)習(xí)的積極性。

2.2 教學(xué)方法采用灌輸式教學(xué)

在教學(xué)過(guò)程中，還是以教師為主體，采用“填鴨式”“灌輸式”教學(xué)方法。上理論課時(shí)教師一般直接給出控制系統(tǒng)的整體接線圖和相應(yīng)的控制程序，沒(méi)有調(diào)試和仿真運(yùn)行過(guò)程。很多學(xué)生根本就不清楚怎么設(shè)計(jì)系統(tǒng)，為什么這么設(shè)計(jì)。上實(shí)驗(yàn)課時(shí)，也是教師先講解實(shí)驗(yàn)，給出對(duì)應(yīng)的程序，學(xué)生只需要接好導(dǎo)線，依葫蘆畫瓢輸入程序運(yùn)行，這導(dǎo)致學(xué)生沒(méi)有理解程序，對(duì)學(xué)生實(shí)操能力的鍛煉有限。

2.3 教學(xué)內(nèi)容較僵化

教師在授課時(shí)，基本上是照搬教材的內(nèi)容進(jìn)行知識(shí)點(diǎn)的講解，講完基本指令后再介紹部分實(shí)例，在這過(guò)程中，學(xué)生很容易忘記前面所學(xué)的知識(shí)點(diǎn)，也容易造成稍不留神后面的內(nèi)容就完全聽不懂的后果。

3 改革措施

3.1 修訂教學(xué)大綱，整合教學(xué)內(nèi)容

對(duì)課程教學(xué)大綱進(jìn)行修訂，增加理論課時(shí)到32 課時(shí)，實(shí)驗(yàn)課時(shí)維持原來(lái)的10 課時(shí)。對(duì)“現(xiàn)代電氣控制技術(shù)”教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行整合，可分為傳統(tǒng)電氣控制和PLC 控制兩部分，總體框架如圖1 所示。傳統(tǒng)電氣控制需要掌握常見低壓電氣設(shè)備和控制線路，PLC 控制要求掌握PLC 的硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)。教學(xué)內(nèi)容上由簡(jiǎn)到難，如傳統(tǒng)電氣控制先介紹最簡(jiǎn)單的三相電機(jī)的啟停控制電路，再介紹三相電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制電路，然后介紹用PLC 對(duì)上述電路進(jìn)行控制。對(duì)每個(gè)電路涉及的知識(shí)點(diǎn)都進(jìn)行細(xì)分，以實(shí)際電路講解知識(shí)點(diǎn)，而不是由知識(shí)點(diǎn)去看電路。這樣學(xué)生才知道自己應(yīng)該學(xué)什么，學(xué)了能怎么用，用了能有什么效果。實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)以設(shè)計(jì)性、綜合性和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)為主，摒棄驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，綜合考察學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，實(shí)驗(yàn)實(shí)施過(guò)程如圖2 所示。

3.2 改革教學(xué)方法，提高學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力

教學(xué)中以學(xué)生為主體，注重學(xué)生自主思考、實(shí)際操作，創(chuàng)新思維能力的培養(yǎng)，可通過(guò)以下方法進(jìn)行教學(xué)改革。

在授課過(guò)程中，最好將授課地點(diǎn)改在實(shí)驗(yàn)室，這樣講解知識(shí)點(diǎn)時(shí)學(xué)生能通過(guò)試驗(yàn)臺(tái)直接驗(yàn)證結(jié)果，這樣可提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，同時(shí)，也能提高學(xué)生的實(shí)操水平。如果沒(méi)有條件，無(wú)法在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行授課，那么可以將授課地點(diǎn)改在機(jī)房，通過(guò)仿真軟件模擬實(shí)際系統(tǒng)的運(yùn)行，這樣也可以及時(shí)驗(yàn)證結(jié)果。通過(guò)這種“教-學(xué)-做”方式[6]提升學(xué)生的理解能力、動(dòng)手能力，同時(shí)也能讓學(xué)生迅速掌握實(shí)驗(yàn)設(shè)備和編程軟件。教學(xué)中采用案例式教學(xué)方法[7-8]，以實(shí)際工程為例，先擺出設(shè)計(jì)要求，再講解設(shè)計(jì)思路和涉及的知識(shí)點(diǎn)，鼓勵(lì)學(xué)生自行設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)，最后給出設(shè)計(jì)的結(jié)果并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室實(shí)操驗(yàn)證或仿真運(yùn)行驗(yàn)證，這樣可鍛煉學(xué)生獨(dú)立思考、設(shè)計(jì)、創(chuàng)新的能力，設(shè)計(jì)過(guò)程如圖3 所示。

圖1 總體內(nèi)容框架

圖2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)施過(guò)程

采用“翻轉(zhuǎn)課堂”[9-10]和線上進(jìn)行教學(xué)。將基礎(chǔ)性的知識(shí)作為任務(wù)下發(fā)給學(xué)生，讓學(xué)生通過(guò)自學(xué)教材、線上觀看視頻、自行搜索資料等方式在課余時(shí)間完成，線下課堂以實(shí)例講解、答疑和討論為主，通過(guò)這種方式提高學(xué)生的交流能力、資料搜索能力、實(shí)踐創(chuàng)新能力。

3.3 改革考核方式，多角度評(píng)價(jià)學(xué)生

對(duì)考核方式進(jìn)行改革[11]，不以傳統(tǒng)的“三七開”（平時(shí)成績(jī)占比30%，期末成績(jī)占比70%）評(píng)價(jià)學(xué)生，采用教學(xué)評(píng)價(jià)一體化[12]對(duì)學(xué)生進(jìn)行評(píng)價(jià)。在整個(gè)學(xué)習(xí)過(guò)程中，以過(guò)程考核為主，降低期末成績(jī)占比。成績(jī)由平時(shí)成績(jī)和期末成績(jī)組成，各占50%，其中平時(shí)成績(jī)由學(xué)生出勤、回答問(wèn)題次數(shù)、作業(yè)完成率、任務(wù)完成度等組成，期末成績(jī)分為筆試成績(jī)和實(shí)際操作成績(jī)，其中以實(shí)操成績(jī)?yōu)橹鳌?/p>

4 結(jié)語(yǔ)

培養(yǎng)適應(yīng)社會(huì)需求的高質(zhì)量人才是高校不可推卸的責(zé)任，當(dāng)前社會(huì)要求學(xué)生具有較強(qiáng)的工程應(yīng)用能力。采用上述改革方法，可提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，鍛煉學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力，讓學(xué)生做到學(xué)以致用，能夠獨(dú)立思考問(wèn)題，可對(duì)實(shí)際系統(tǒng)進(jìn)行分析、設(shè)計(jì)、調(diào)試與運(yùn)行，滿足社會(huì)的需求。

圖3 案例式教學(xué)方法框圖