應用型本科“PLC 應用綜合實踐”課程的教學改革＊

梁棟，張陳，巢淵，張衛平

（江蘇理工學院機械工程學院，江蘇常州 213000）

1 研究背景

隨著工業4.0 進程的逐漸推進，工業自動化領域的需求日益旺盛，但產業人才缺口巨大。PLC 作為典型的工業自動化產品，對專業人才的能力要求、職業素養要求更高[1]。改革“PLC 應用綜合實踐”課程以及實訓教學內容是推進機械電子工程專業教學水平提高的重要手段，有助于充分調動起學生的學習興趣，增強學生實踐動手水平。當前，各個開設有機械電子工程專業的院校正在積極探索適合“PLC 應用綜合實踐”教學的新模式，力爭找到“PLC 應用綜合實踐”教學的新途徑，解決阻礙學院實驗實訓教學改革的困惑。為了提高教學質量，培養學生在機電行業里的科研精神，本次課程改革依據成果導向理念，并結合專業特色，以機電技術能力培養為主線，同時開展對于應用型本科機械電子工程專業教學模式改革的探討，建設包含課程教學、課內實訓、綜合訓練等內容，既與理論教學有機結合又相對獨立的實訓教學模式[2-3]。

2 “PLC 應用綜合實踐”教學改革必要性

現開設有機械電子工程專業的院校，由于實訓設備、教學時間、學生能力等問題，正在積極探索適合“PLC 應用綜合實踐”課程教學的新模式，力爭找到“PLC 應用綜合實踐”課程教學的新途徑。

“PLC 應用綜合實踐”課程以及實訓教學模式改革是一項系統工程，涉及到教師、學生、教材、教學方式、教學內容等的變化[4]。學院本著求真務實的態度，著眼于課程的整體優化，構建科學合理的課程以及實驗教學體系，提高人才培養質量，擬從以下幾個方面進行改革。

2.1 應用型本科院校“PLC 應用綜合實踐”課程性質及定位改革

“PLC 應用綜合實踐”教學應突出行業特色，結合學院和機電行業人才培養方向，立足生源的個性發展的特點[5]，找準定位，改革實訓教學內容。在相關學科專業和課程建立包括基礎實驗、綜合實驗、設計實驗等，針對不同能力層次的學生既做到與理論教學有機結合又相對獨立的PLC 應用實踐教學體系，真正做到因材施教，分層培養適用于本地區實際情況的專門人才[6]。

2.2 應用型本科院校電氣控制與PLC 特色教材改革

電氣控制與PLC 相關教材已有十余種，但市面上的教材內容良莠不齊。應用型本科院校要加強教材建設，組織力量編寫適合于應用型本科院校的教學體系的教材，體現出應用型本科院校教學對象和所在行業的特色。

2.3 加強應用型本科院校行業特色的教學內容

針對本專業側重實踐能力和實際操作能力的特點，加強實踐性教學環節的安排，采用與學生訪談的方式，對學生的學習需要和特點進行詳細分析，同時結合本專業的工程實踐和企業工作需求，制定出具體的教學方案。后續教學實施中也要針對學生不同的學習基礎和接受能力適當調整教學內容和教學方法，保證教學質量和教學效果。

2.4 建立課外學習小組，鼓勵學生參與科研活動

培養和發展學生的拼搏精神和團隊合作精神。高校教師有責任引導學生參加教師的科研課題以及相關的國賽省賽，這些科研項目也是實訓內容的后續研究和拓展，參與的學生不僅可以培養和提高創新能力，而且也為后續的科學研究做能力儲備。

2.5 改革考試方式

改革傳統的“期末試卷決定考試成績”的考核方式。考核的內容以理論的提升為主導、應用與設計能力培養為目的來調整考核內容。將過程考核部分的分值提高到不低于期末考試成績值的程度。通過程序調試、改錯能力、完成性、邏輯性和大作業報告等方面進行考查。

3 “PLC 應用綜合實踐”教學措施

每一課程的教學改革都不是突擊任務，不可能一蹴而就。“PLC 應用綜合實踐”課程教學的重點在于改變現有的教學內容和教學方法，以便增強學生的學習興趣，培養學生的創新能力，體現出機電行業的需求[7]。課程改革是一項系統工程，為使學生能在實訓中提高其自身的主觀能動性、自學能力和創新能力，教師須合理選擇教學內容，打破傳統教學模式，變“教”為“學”。實踐教學改革的措施如圖1 所示。

圖1 實踐教學改革措施

針對“PLC 應用綜合實踐”教學不再適應行業的發展，本文擬從3 個方面提出具體的教學措施。首先對現有教學內容不符合工業自動化的發展提出問題，結合機電專業與PLC 的融合特點，分別從PLC 發展背景、PLC 在工業自動化領域的重要性、現有的國家工業4.0 發展戰略文件確定本課程的教學框架和實施方法。其次根據現有的“PLC 應用綜合實踐”教學所反映的一些關鍵問題，如教材缺少規劃、PLC 實驗內容與理論內容結合的特色不明顯、部分實驗實訓的配套器材設備臺套數不足、教學中的自主性實驗內容較少、課程的最后的考核方式需完善等5 個方面。最后從借鑒成熟經驗和改革現有的教學活動2 個方面提出解決問題的具體措施。

通過與企業需求的對接，以企業的實際應用為出發點制定教學任務。課堂的教學目標以工程問題分解做引例，讓學生接觸前沿的技術要點，做到培養目標動態化、時效化、實用化的特點。根據教育部應用型本科人才培養規劃的要求，實踐教學改革措施擬從以下方面展開。

鼓勵學生參與教師的科研項目，并以項目內容為研究重點成立課外學習小組，以培養學生的科研熱情和創新精神為最終目標。

創建對學生完全開放的實驗室，培養學生自主學習能力，使學生的實驗過程不受時間和題目的限制，可以自主進行與個人興趣相投的實驗內容。

改變現有的考核方式，使實訓考核與理論考核的分值相當，堅決摒棄“重理論，輕實踐”的考核方式。

通過與機械自動化企業間相互溝通，共同探討教學資源的建設、管理與應用，探索應用型本科院校與對口支持企業之間實現教學資源共享、節省教學建設資源建設費用和建設周期之路。

4 實踐教學的改革內容

為進一步提高學生在實驗實訓中的動手的能力和創造性，本次教學改革提出將工業場景應用與“PLC應用綜合實踐”教學進行融合，發揮企業的時效性、新穎性對課堂教學活動內容的作用，讓課堂的教學形成協同效應，確保將價值引領與知識傳授相結合的教學理念融入人才培養全過程，提升教學效果。筆者以“PLC 應用綜合實踐”課程為例，從以下2 個方面闡述實踐性課程的改革內容。

一方面在講授教學內容AD、DA 模塊編程與接線時，以工業中典型的安全事故為切入點，圍繞“安全高于一切，效益就是生命”這一主題展開教學設計。通過展示違規用電、私自亂拉電線等圖片，說明觸電后產生的危害，以此規范學生們的操作行為。然后將事例升華，從大國工匠精神激勵學生的奉獻精神，從“復興號動車”和“國產大型客機的成功研制”的2個案例引導學生樹立良好的職業素養。

另一方面，在實踐訓練中引導學生的團隊協作能力。課程設計了一個綜合性的訓練，讓學生們能根據各自所長在團隊中發揮自己的能力，積極承擔責任。本任務一般由3～4 人組成一組，學生們可自由組合，為了任務能按時按量完成，一般要求一個綜合素質能力較好的同學擔任Product Owner。Product Owner 作為小組的核心，分配領取的任務以及協調小組之間的合作。領取任務后組長負責與成員討論，根據個人所長共同完成，過程中及時向老師匯報進度，老師及時指導、反饋給小組意見。任務完成后由小組成員一起匯報他們最近的系統設計程序、遇到的問題、解決方案等，具體的評分老師占30%，班級的其他成員占40%，小組成員互評占30%。

5 結語

應用型本科院校“PLC 應用綜合實踐”課程以及實訓研究就目前而言還不多，文章立足于校企合作這一新的辦學體制與辦學特色、立足于普通應用型本科院校學生群體特征與應用型人才培養方案，來探討課程以及實訓內容的定位、教材建設以及教學法的改革，使所學課程和學生的實際所需相聯系，真正做到因材施教。

首先針對現有教材側重理論的現象，編訂出符合應用型本科機械電子工程專業實際需求，且能將課程理論和實踐有機地結合的特色教材；通過教學實踐，探索出能體現機電專業特色的PLC 綜合實踐教學內容與培養方案，倡導以學生為主導的創新學習過程和改革訓練機制，強調教師在引導和激勵學生進行創新精神和創新能力的培養；通過對本地區自動化制造業所需人才素質要求、專業素養進行實地調查、分析、論證的基礎上，完善優化課程體系，實現了培養實用新型專門人才。其次根據學生的學習基礎和接受能力，適當調整教學內容和訓練大綱，對“PLC 應用綜合實踐”課程中的教學模式和方法、訓練類型的設置、訓練評價方式等進行改革，確保教學質量和教學效果。再者實行學生科研訓練計劃，引導學生在教師的指導下進行三菱PLC 外圍硬件技術相關的科研訓練；實行學生科研立項制度，學院通過科研促進教學，用以提高學生的科學素質，培養學生的科學精神。最后通過對訓練教學內容和教學方法進行改革與創新，可以使課程的訓練教學與理論教學更好地結合，教學效果得到顯著增強。學生在學習完該門課程后，能夠對機電一體化控制產品的硬件選型和程序設計有較為深入的認識，為學生后續課程的學習和參加社會生產實踐打下堅實的基礎。