面向工程能力培養的《PLC控制技術》課程教學方法改革

陳永利，陳亞麗，楊明堂

(1.濟源職業技術學院，河南 濟源 459000；2.漯河職業技術學院，河南 漯河 462000)

《PLC控制技術》課程是工科院校電類專業的一門重要的專業核心課程，該課程融實踐與技能為一體，實踐性與操作性很強.傳統的教學模式存在不能將理論知識和實踐訓練緊密聯系的不足，為了加強學生實踐能力和創新能力的培養，提高學生利用課程基本理論解決自動化控制工程實際技術問題的能力，提出了面向工程能力培養的《PLC控制技術》課程教學方法改革[1]81-83.

1 傳統教學中存在的問題

1.1 傳統的教學模式陳舊，不利于培養學生的工程實踐能力

在傳統的《PLC控制技術》課程教學中，教師一般會在前幾周講授PLC的硬件結構、工作原理等抽象知識，然后再學習PLC的各種指令的作用，最后再學習各種指令的應用，再到實驗室實踐.這種以知識點為中心的教學模式，學生只是掌握了一些孤立的知識點，卻很難將各個知識點串起來，缺乏對PLC控制系統的整體認知能力，系統分析與綜合設計能力非常欠缺，更不會分析、設計和評價具體的PLC控制系統，不利于學生工程實踐能力的培養.

1.2 傳統的教學方法單一，不利于學生創新能力的培養

傳統的教學方法習慣于填鴨式教學，以教師灌輸為主，學生被動接受，不利于學生創新能力的培養. 學生由于認識問題，不重視《PLC控制技術》課程的學習.

1.3 教材陳舊，內容編排不利于學生理論聯系實際

教材仍沿用傳統的編排模式，系統性很強，與工程實際結合不夠，各個知識點相互獨立，學生學完知識點后不能與實際聯系，學而不知其所用，學生面對這樣的課本提不起興趣.

2 面向工程能力培養的教學改革思路

2.1 打破傳統的教學模式，重新構建教學內容

成立《PLC控制技術》教學改革團隊，打破原來以知識點為中心的教學模式，對《PLC控制技術》的教學內容進行解構和重構，將理論講授、實驗、實習合為一體，融入到工程項目案例中，并在實訓室完成對工程項目案例的學習和實踐操作，邊教邊學、邊學邊做，學做合一，使學生具備PLC控制系統的整體認知能力，提高學生的系統分析與綜合設計能力.

2.2 改變教學方法，使學生成為學習的主體

改變原來以教師為主體，學生被動接受的灌輸式教學方法.在教學過程中靈活運用引導文教學法、案例分析法、頭腦風暴教學法等多種教學方法，教師作為引導者和指導者，根據各個工程項目案例，提出問題，引導和指導學生分析問題、解決問題，最終掌握PLC控制系統的設計方法. 學生作為學習的主體，變被動學習為主動學習，有利于激發學生的學習積極性[2]157-161.

2.3 根據項目案例重新編寫教材

根據確定的項目案例重新編寫教材，將知識點融入到項目案例中，通過案例的學習，逐漸掌握各個知識點，各個知識點都與實際控制過程相結合，學生更容易掌握各個知識點的用途，學有所用，更符合學生的認知規律.

3 面向工程能力培養的教學方法實施

面向工程能力培養的教學方法不是對原有課程知識體系的簡單重復和驗證，而是對原有課程知識體系進行重新整理和加工，對原有知識體系進行解構和重構，使課程教學更趨于工程設計實際.

面向工程能力培養的教學方法以工程實例為支撐，將教師、學生、教學內容、方法手段融為一個有機整體，教師在做中教，學生在做中學，融教學做于一體，為學生更好的學習提供一個模擬工程平臺，從而培養和提高學生提出問題、分析問題、解決問題和總結問題的能力[3]125-127.

3.1 圍繞課程教學目標，精心設計適合教學的工程項目案例

圍繞課程教學目標，通過組織人員走訪相關企業，與行業專家、現場技術人員座談，與兄弟院校交流，進行畢業生問卷調查等活動，了解使用PLC控制技術進行產品生產和相關設備維護等職業活動內容，序化所得資料，并分析總結出若干典型工作任務.結合我校學生對專業知識的掌握及接受程度，經過提煉整理加工，遵循由低級到高級，由簡單到復雜的認知規律，設計適合于學生學習的工作任務.依據工作過程的組成要素，將學習型的工作任務進行整合、類比和抽象，開發設計出理論覆蓋面廣、貫穿課程整體內容且大部分學生能參與分析討論的工程項目案例.因此，我們對PLC控制技術課程教學內容進行解構和重構，將課程內容進行序化，選擇了5個典型的工程項目案例，如圖1所示.

圖1 PLC控制技術課程教學內容構建

3.2 靈活運用多種教學方法，逐步提高學生的工程能力

在工程項目案例教學中靈活運用引導文教學法、案例分析法、頭腦風暴法等多種教學方法，教師主要發揮指導、引導、咨詢的作用，學生采取自主學習，合作學習和探究性學習等學習方式，使學生“手、腦、口、心”并用.如：電動機的PLC控制、數碼管的PLC控制等采用引導文教學法，教師向學生展示相關的工程案例、生產實際錄像、崗位要求、動畫演示等引導材料，引導學生發現問題、分析問題，激發學生的學習興趣和學習主動性，明確學習任務和學習目標，提高學生解決實際問題的能力.如：機床的PLC控制，通過拓展教學片、多媒體課件、實習車間的設備這些手段來展示案例，教師提出具體的工況要求，由學生利用已掌握的知識，以小組的形式完成方案設計，教師對學生的方案進行分析，引出工業中的最佳設計方案.如：交通燈的PLC控制，學生根據已掌握的相關知識點，通過集體討論，集思廣益，表達自己的意見，通過同學之間的相互激勵引起連鎖反應，從而使學生獲得大量的構想，經過組合和改進，達到創造性地解決問題的目的.在教學過程中，通過多種教學方法的靈活運用，教師只是學習的引導著、指導者，學生成為學習的主體，由淺入深逐漸構建自己的知識體系，不僅掌握了系統的知識，而且培養了學生分析問題與解決問題的能力[4]137-138.

3.3 在實踐教學中有意識地對學生進行工程分析與設計能力的訓練

為了提高學生的工程分析與設計能力，實踐教學過程采用準備、實訓和分析總結三個階段完成.

準備階段：教師指導學生完成相關知識點的學習，并結合實驗、實訓裝置演示工程案例控制過程，包括實驗、實訓裝備的使用等.然后根據學生的興趣、知識點結構等對學生分組，發放工作任務單，學生通過小組協作模式，分析、討論、制定自己的工作計劃、決策方案.

實訓階段：該階段以學生實際操作為主.學生根據工作任務單制定工作計劃、決策方案，借助于實驗、實訓裝置，學生對設計方案進行仿真模擬，然后根據獲取的數據進行分析、比較，決定是否采用其它的設計方案.這樣不斷循環，最終由學生小組共同完成該實訓操作.通過該階段的訓練可以激發學生的學習興趣，使學生體驗工程分析和設計過程，培養學生分析問題、解決問題能力，還可以培養學生表達自己的意見以及與別人溝通、協作的能力.

分析總結階段：該階段由學生小組根據前兩個階段的工作，寫出任務完成分析報告，最后由教師給出評定.如：交通燈的PLC控制實施過程中，教師指導學生完成交通燈控制方面的軟、硬件知識，教師介紹實訓教學裝備操作規范，發放“交通燈的PLC控制”工作任務單；學生領取“交通燈的PLC控制”工作任務單后，進行分析討論、查找資料，并按照各自的設計思路畫出方框圖、設計原理圖并選擇元器件，學生將各自的設計方案在小組內進行論證，小組成員經過討論，在綜合考慮方案是否符合實際，是否經濟可行等，最終提出初步的“交通燈的PLC控制方案”；學生在實訓臺上進行硬件接線，程序設計與調試，每次實驗后對交通燈的工作狀態進行分析，然后修改“交通燈的PLC控制方案”，反復進行數次，直到小組認為“交通燈的PLC控制方案”較為完整；整理實訓數據、書寫實訓報告，與教師討論“交通燈PLC控制”結果[5]149-150.

4 結語

通過面向工程能力培養的教學方法在《PLC控制技術》教學中的應用與實踐，我們深刻體會到：面向工程能力培養的教學方法把理論知識與實踐技能有機地結合起來，不僅有利于學生理解和掌握課程的理論知識，更使他們懂得怎樣靈活應用這些知識. 激發了學生的學習興趣，調動了學生主動學習的積極性，有效提高了學生對PLC控制系統的整體分析與綜合設計能力.

[1] 周先輝.面向工程能力培養的《機械工程控制基礎》課程教學方法探索[J].高教論壇,2010(01).

[2] 左建勇.面向工程的實訓教學模式與案例分析[J].實驗室研究與探索,2011(7).

[3] 王慶九,鐘瑞明,顧大強.面向工程能力培養的機械基礎實驗教學方法探討[J].實驗室研究與探索,2011(11).

[4] 張振利,劉暉,王祖麟.面向工程以創新能力培養為目標的自動化專業實踐教學體系的改革與實踐[J].2011(34).

[5] 宋 菲,智海素,張翠明.高職電類專業技術基礎課程項目教學法的探討[J].教育與職業,2012(3).