基于“項目式+工具鏈”的課程教學改革探索與實踐

［摘 要］ 學習成果既是教學的起點，也是學生能力達成的終點。OBE理念中的“產出導向”在教學過程中如何貫徹落實，關系到學生學習成果的達成度。以“電氣控制與可編程控制器”課程為例，通過構建“課內+課外”項目群及工具鏈體系，以能力輸出為目標，以項目式驅動為主線，以工具鏈橫向貫穿輔助，采用翻轉課堂、小組討論、測試練習、課內實驗等教學模式，實現學生“學中做”“做中學”的有機統一。實踐證明該模式能夠提升學生對所學知識的理解能力、綜合應用能力、解決實際工程問題的能力及終身學習能力等，為學生知識輸出的能力培養提供了保障。

［關鍵詞］ 產出導向；項目式驅動；工具鏈；教學模式

［基金項目］ 2021年度西安航空學院校級教學改革項目“基于OBE+CDIO的項目式學習活動設計及評價體系研究”（2021GJ1008）

［作者簡介］ 逯九利（1979—），女，河南濮陽人，博士，西安航空學院電子工程學院研究員級高級工程師，主要從事測控技術研究。

［中圖分類號］ G642.0 ［文獻標識碼］ A ［文章編號］ 1674-9324（2024）10-0149-04 ［收稿日期］ 2023-01-30

引言

近年來，為提高應用型本科院校電類專業人才培養質量，適應社會需求并與國際化教育理念接軌，許多高校紛紛引入OBE教育理念，旨在以學生學習產出為目標，對整個教學過程進行培養模式及課程體系的創新與改革［1-2］。在整個培養體系中，如何通過課程內容、教學方式改革促進學生實踐能力和專業素質的提高，是工程教育認證能否貫徹執行的關鍵一環，也是能否實現學生將知識內化吸收并高效輸出的重要一環。因此，各高校在課程教學改革創新方面進行了積極探索和實踐。

“電氣控制與可編程控制器”課程是一門實踐性、應用性較強的專業課，對學生的操作能力、工程應用能力、終身學習能力等要求較高，在眾多課程改革研究中，主要依據CDIO和OBE教學理念，以“項目式驅動”為主線，通過學生練習、翻轉課堂、案例教學、小組競賽、互助學習等方式［3-7］進行課程內容及教學方式的創新和實踐。本文在現有項目案例的基礎上，通過構建“課內+課外”項目群及工具鏈體系，以工程能力培養為目標，以項目實施為主線，以工具鏈為輔助手段，通過學生在學中做、做中學，完成解決復雜工程問題的能力、項目管理能力、團隊協作能力等各項能力的培養，為培養適應社會發展需求的應用型人才奠定基礎。

一、“電氣控制與可編程控制器”課程現狀

（一）課程簡介

“電氣控制與可編程控制器”是我校測控技術與儀器專業的一門基礎類課程。主要內容包括：常用低壓電器、典型電氣控制電路、PLC基本編程基礎、基本指令、梯形圖設計方法、功能指令和PLC的設計應用等。通過學習，學生具有應用電氣控制的基本理論知識，合理選取主要控制電器進行電氣控制線路分析及設計的能力；能夠運用可編程控制器的基本理論、基本邏輯指令、功能指令等，采用經驗法及順序控制法完成邏輯控制系統的程序設計及應用調試。

（二）課程教學現狀

在課程教學實施過程中，盡管在教學大綱及教學設計中融入了一些OBE教學理念，強調學生中心、產出導向和持續改進，但在教學方式上主要以講授+案例+隨堂練習+實驗的形式展開，在項目式驅動、工具掌握等方面的展開程度并不充分，導致學生在知識輸出、綜合應用及解決復雜工程問題能力提升等方面沒有達到預期效果，教學方式對課程目標達成度的支撐度不足，存在的問題見表1。

由表1可知，目前的教學模式距工程教育專業認證理念下的課程要求還有一定的距離，存在“說”和“做”、“要求”和“執行”“兩張皮”的現象，而對于實踐性要求較高的課程而言，堅持理論與實踐相結合、“學”與“做”相統一的知行合一的模式是其中的解決措施之一。因此，本文從“項目式驅動”和“工具鏈輔助”兩個維度出發，對“電氣控制與可編程控制器”課程進行教學模式改革，從而提升學生的工程綜合應用能力，促進OBE理念的有效落實。

二、“電氣控制與可編程控制器”課程教學改革措施

（一）“課內小項目+課外綜合項目”的項目式教學設計

針對教學中學生知識內化輸出時間較少的問題，在教學過程中，將教學內容重新進行課時分配，對于概念性知識、基礎知識等，通過課外推送的方式讓學生自主學習；對于重點、難點、方法論等方面的知識進行重點講解，并通過讓學生獨立完成多個項目的設計及實現，不斷加強學生對知識的理解和靈活應用，達到舉一反三的效果。同時，為加強學生的科研思維、工程思維及解決復雜工程問題的能力，課外布置綜合性應用訓練項目，引導學生步步實現項目，讓學生的學習更加接近企業的需求，為學生后續就業或繼續深造奠定一定的基礎。通過課內課外的項目驅動，提升學生學習、思維、創新、團隊協作、溝通等方面的能力。以項目式驅動的課內課外項目設計見圖1。

課內項目以“容易+中等”難度的項目為主，主要培養學生對本章節知識點的熟練掌握程度及舉一反三的能力，以“個人”為單位完成，通過隨堂練習、課后推送、課內實驗等方式滲透至教學過程中；課外項目為綜合性項目，并結合企業實際項目功能需求，難度較高，以“小組”為單位完成，主要培養學生的團隊協作、溝通、創新思維、知識遷移及綜合應用等能力，依托CDIO理念，在課前、課中和課后進行分階段連續性實施，以總結報告和小組匯報作為考核評價依據。

（二）“理論+仿真+實物”的一體化工具鏈輔助的教學模式

“工欲善其事，必先利其器”，對于實踐性較強的“電氣控制與可編程控制器”課程而言，為更好地輔助學生自主學習及知識輸出，構建了“理論+仿真+實物”的一體化工具鏈輔助體系，為學生的有效學習提供支撐。其中電氣控制部分借助電工技能培訓平臺、電工仿真教學軟件、CADe SIMU仿真軟件等，構成了以“部件知識—系統設計—仿真驗證”為鏈條的電氣控制學習系統，為電器器件結構原理、電器控制線路原理及設計等方面提供了有力手段和途徑；PLC控制部分借助PLC S7-200編程軟件STEP 7-MicroWIN及其仿真軟件、S7-200 SMART PLC的編程軟件STEP 7-Micro/WIN SMART、CPU模塊及相關硬件等，構成了以“多型號編程環境+仿真/實物驗證”為鏈條的工具鏈輔助的PLC程序驗證系統。通過學習系統及驗證系統的實施，為學生電氣控制線路設計能力及PLC軟件編程能力的提升奠定了堅實的基礎。

三、評價與考核

課程考核由過程性考核和終結性考核兩部分組成，總成績為100分，過程性考核占30%，終結性考核占70%。過程性考核由平時成績和項目考核成績組成，終結性考核由期末考試成績來確定。

圖2為兩個學期測控技術專業的成績分布。由圖2可知，第二學期較第一學期在最低分和平均分方面均有所提高，表明“項目式驅動+工具鏈輔助”的教學模式比較適合學生的學習習慣，學生對知識的內化吸收和能力產出有所提升。

結語

本項目依據工程教育專業認證要求，在歸納梳理現有課程教學中的問題及不足的基礎上，以“電氣控制與可編程控制器”課程為例，通過“課內課外項目式驅動”教學設計+“理論+仿真+實物”一體化的工具鏈輔助教學模式的優化，促進“產出導向、以學生為中心、持續改進”的OBE教育理念的有效落地。通過一個學期的教學實踐反饋，表明該方法能夠提升學生自主學習、知識產出、溝通協作等方面的能力，為其他課程改革提供了理論依據和支撐。

參考文獻

［1］唐永鋒，楊玉東，季仁東.電類專業應用型工程技術人才培養模式創新實踐［J］.教育教學論壇，2019（48）：155-157.

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Exploration and Practice of Curriculum Teaching Reform based on “Project-based+Tool Chain”

LU Jiu-li， HE Hong

（College of Electronic Engineering， Xi’an Aeronautical Institute， Xi’an， Shaanxi 710077， China）

Abstract： Learning outcomes are both the starting point of teaching and the end point of students’ ability. How to implement the “output orientation” in the OBE concept in the teaching process is related to the achievement of students’ learning outcomes. Taking the course of Electrical Control and Programmable Controller as an example， this paper aims to achieve the organic unity of students’ “doing in learning” and “learning by doing” by building “in-class+extracurricular” project group and tool chain system， taking ability output as the goal， project-driven as the main line， and horizontal implementation of the tool chain through flipped classroom， group discussion， test exercises， in-class experiments and other teaching modes. Practice has proved that this model can improve students’ ability to understand the knowledge they have learned， comprehensive application ability， ability to solve practical engineering problems and lifelong learning ability， and provide guarantee for the cultivation of students’ ability of “knowledge output”.

Key words： output orientation; project-driven; tool chain; teaching model