工程教育專業認證背景下PBL教學模式的研究與實踐
——以電氣控制與PLC課程為例

張 楠 寧掌玄 劉 靜 王 平

1.山西大同大學機電工程學院，山西 大同 037003

2.山西大同大學煤炭工程學院，山西 大同 037003

3.大同煤炭職業技術學院，山西 大同 037003

隨著我國高等教育改革的不斷深入，傳統教育模式已經無法適應新時代高等教育的發展。我國2006 年成為《華盛頓協議》的正式成員國，工程教育認證制度對現有教學理念的轉變、人才培養質量的提升發揮了重要的推動作用，全社會已經把工程教育認證作為衡量一所學校辦學能力和專業質量的重要指標。從山西大同大學（以下簡稱“我?！保╇姎夤こ碳捌渥詣踊瘜I培養標準看，電氣控制與PLC 課程作為對畢業要求有著重要支撐作用的核心課程，在專業認證中的地位十分重要。本文在新工科及工程教育認證背景下，運用認證基本理念對其教學過程進行改革，以滿足課程教學目標對畢業要求的達成度。

一、傳統課程教學模式存在的問題

傳統教學模式在電氣控制與PLC 課程的教學過程中重理論、輕實踐，使學生在面對一個完整的項目時不知如何設計整體方案、如何規范繪制電路原理圖、如何進行硬件選擇及配置、如何進行布線安裝調試、遇到具體問題如何進行有效分析并解決。據調研，大多數高校在電氣控制與PLC 課程的教學過程中缺乏創新，因循守舊，雖然近些年來部分教師圍繞這門課程開展了諸如翻轉課堂、工學結合、項目制、工程案例、行動導向、成果導向等多種教學改革，但也只是在授課形式上做文章，沒有從根本上解決理論和實踐脫節的問題。面對這些問題，我校教研團隊結合新工科思想，采用PBL（Problem-Based Learning）教學模式，充分發揮“以結果為導向、以項目為引領、以任務為驅動、以理實融合為手段、以質量評價為落腳點”五位一體教學模式的優點，完善和改進電氣控制與PLC課程教學。

二、工程教育認證背景下教學模式改革

工程教育認證制度所體現的是高校辦學的底線思維，在此大背景下的課程教學就是以用人單位的實際需求作為畢業要求，合理制訂教學目標，優化構建教學內容，不斷更新教學方法，持續提升教學質量。

（一）以結果為導向制訂課程教學目標

根據工程教育認證的基本思想，教學目標必須與畢業要求相對應，并且能夠衡量和測評，結合我校電氣工程及其自動化專業的人才培養方案，電氣控制與PLC 課程的畢業要求主要包括以下幾個方面，具體如表1所示。

（二）以項目為引領構建課程教學內容

我校電氣控制與PLC 課程打破傳統以章節為單位組織授課內容的教學模式，整合優化了7個教學項目，基本涵蓋了教學大綱所規定的授課內容。教師可以在課程的緒論階段融入課程思政的相關內容，比如在對低壓電器的應用領域進行詳細介紹時，可從國外企業對高端智能電器市場的壟斷，并結合目前中國高新技術企業遭受到的不公平制裁，激發學生的愛國情懷，激發和提升學生的學習興趣與動力。在充分調動學生學習興趣的同時，通過對一個完整項目的學習，使學生在項目訓練和完成項目任務中找到自信和快樂，用潤物細無聲的方式增強學生學好專業課程、立志科技報國的信心。

（三）以任務為驅動改進課堂教學方法

工程教育認證特別強調在教學過程中發揮學生的主動性，這就要求授課教師必須積極探索新的教學方法，讓學生帶著疑問和任務進行學習，引導學生在“做中學、思中學、問中學”。我校教學團隊經過多年探索實踐，將授課內容優化整合為7個大項目，并針對培養和鍛煉學生某一方面的能力，將每個教學項目分解為多個目標任務，不同的任務采用不同的教學方法，采用“以學生為主、以教師為輔”的教學模式。教師引導學生積極主動地完成各項任務，讓學生不再感到無所事事，增強了課堂教學的有效性。

（四）以理實融合為手段培養學生綜合能力

目前想要從根本上消除傳統教學模式的弊端，只有探索實施理實融合的教學模式，將課堂理論教學直接搬進實訓中心和實驗室，讓理論知識和動手實踐同步進行，真正做到理實融合、學做一體。在理實融合的授課過程中引入項目案例，有針對性地布置課前任務，課上根據任務要求進行理論講解，對分組實踐過程中遇到的具體問題予以引導，既增強了團隊協作能力，又提升了學習效果。這種理實融合的教學方法，能避免學生出現聽覺疲勞，培養學生分析問題、解決問題的能力。

（五）以課程考核與目標達成度為落腳點評價課程教學質量

為了能夠更好地督促學生進行自主學習，本課程的學業成績主要由三部分組成，即平時成績、實踐成績、期末成績。其中平時成績包括課堂考勤成績、課后作業成績、階段測驗成績、在線網絡學習成績等；實踐成績包括實踐項目操作與考核成績、實踐報告成績;期末考試成績占比不少于60%，期末試卷中系統設計題和控制電路繪圖題的總分值占比不少于60%，綜合測評學生的專業技能。

三、工程教育認證背景下PBL教學內容設計

（一）PBL教學模式下教學內容設計

PBL 教學模式下教師以合作學習的方式組織課堂教學，科學設計教學內容，以電氣控制與PLC 課程為例將教學內容整合為7個教學項目，如表2所示。

（二）PBL教學模式下教學方法改革

針對表2 中7 個教學項目各自的特點分別設計了不同的教學方法。比如，根據項目1、2、3 的共同點可以采用對比教學法，將電氣控制和PLC 控制兩種控制方法進行對比教學，讓學生真正理解PLC 的“軟控制”比電氣的“硬控制”更可靠，更靈活。項目4 和項目5 可以采用案例教學法，通過采用經驗設計法和順序功能圖設計法對比發現，經驗設計法由于編程器內部關系較為復雜，實現起來較為繁瑣；而順序功能圖設計法程序簡單易懂且可以實現及時修改，容易實現控制。項目6 和項目7 最理想的授課模式是讓學生在校外實習基地進行現場教學，讓學生在生產現場理解、掌握PLC 的應用過程，使理論學習和生產實踐無縫對接，以提高學生的專業能力和職業素養。

（三）PBL教學模式下教學組織設計

PBL 教學模式以合作學習方法組織課堂教學，具體流程如圖1 所示，主要包括學生工作和教師工作兩大部分。學生工作有課前的分組協作、資料收集、線上學習；課中的成果發布、分組討論和匯報結果；課后的學習總結及反饋。教師工作有課前的任務發布和引導提問，課中的成果檢查、評價總結；課后總結教學中的不足、收集學習反饋、評價教學模式、優化教學內容?？筛鶕n堂教學情況，就教學任務、學習內容的掌握情況、教學問題的難易程度等進行反饋并做相應調整。

合作學習方法是實施PBL 教學模式的重要環節，但是每個學生都會存在個體差異，只有建立合理的評價機制才能避免“渾水摸魚”，保障合作學習的有效實施?？偨Y評價方式主要有以下三種：評價作業的表達準確性和圖形繪制的規范性，評價任務的達成度、設計方案的正確性和合理性，評價任務完成的難度、質量。

四、結語

我校經過近20 年的發展，電氣控制與PLC 課程的教學內容及組織形式基本實現了從傳統的授課模式向理實融合一體化教學模式的轉變。在新工科背景下，面向工程教育認證標準和畢業要求，學生的實踐動手能力明顯提升，在生產實習和綜合實踐過程中，學生就能夠自行選擇元器件、設計電路、安裝接線、編程調試，以及分析解決問題，確保了良好的教學目標達成度。