基于SRTP式PLC課程實踐教學改革

摘要：針對傳統PLC課程中學生學習被動、實踐內容更新慢、無法與工程實際相結合的弊端，通過優化課程體系、更新實踐教學內容、健全科學考核制度等方面對該課程進行了一系列改革，實現了理論學習、SRTP式實踐訓練和課外創新活動的融會貫通，最終形成了一種以學生為中心，以工程實際為主導，以掌握知識為基礎，以培養能力為重點的教學模式。

關鍵詞：SRTP式實踐教學；PLC課程改革；創新人才培養

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）27-0071-02

“可編程控制器原理及應用”（PLC課程）是覆蓋面廣，涉及內容多，更新發展快，強調理論而又偏重實踐，與生產實際和工程應用結合緊密的課程。在傳統教學模式中，教師作為知識的傳授者，處于絕對的主動地位，學生在被動的環境中學習，主動性、創造性以及團隊合作意識都受到了極大的壓制，不利于學生創新能力的培養。[1]現代教育觀念強調教育要以學生為本，倡導學生自主學習、協作學習和研究性學習。在協作學習中，個人學習的成功與他人學習的成功是密不可分的，學習者之間保持融洽的關系和相互協作的態度，共享信息和資源，共同承擔學習任務。與個體化學習相比，協作學習更有利于提高學生對知識的理解能力以及創新能力和知識應用能力。[2]因此，本項目提出將大學生科研訓練計劃（Student Research Training Program，簡稱SRTP）的團隊協作、實踐創新的思想引入到PLC課程實踐教學中，通過卓越教師制訂的分層次綜合型、設計型實踐項目，學生以小組為單位自主選擇學習方式。結合黑龍江科技大學特色應用型人才培養的定位，根據這門課程實踐性強的特點，最終實現“兩個對接”，即：通過頂層設計、優化課程體系，實現教學內容與工程實際需要的對接；通過學生組隊完成綜合性、設計性實踐項目，實現理論學習與實踐創新能力培養需要的對接。

一、SRTP式PLC課程實踐教學模式改革

1.改革教學模式，加設實踐環節

以黑龍江科技大學電氣專業為例，在原有54理論學時的基礎上，加設兩周的實踐環節。實踐教學有自己獨立的實踐教學大綱及教學計劃。在學生系統掌握PLC理論學習之后，進入黑龍江科技大學國家級精品課建設的工業控制實踐基地和PLC應用實踐基地進行實踐教學，通過實踐教學平臺進行不同工控項目的訓練，將理論與實際相結合。

2.改革實踐教學方法，強化能力培養

構建科學、實用、高效的教學模式，改進教學方法。本著“做中學”“學中做”的理念，把實踐教學過程分為三個階段（初級階段、高級階段和創新階段），均采用“學生為主體，教師為主導”的教學模式，初級階段采用一人一組，保證對每一名學生的培養都能達到預期的目標；高級階段采用分組分層訓練，學生根據興趣自由組隊選題進行訓練，提高學生的學習能力；創新階段通過延長實驗室的開放時間，允許學生在正常的教學計劃之外到實踐基地完成創新工控項目，進一步強化學生的能力。

3.理論教師參與實踐環節

打破傳統的理論教學與實驗教學隊伍的界限，理論課教師必須同時參與實踐教學。學院分批選送教師到企業參與實際工控項目，教師經過企業實踐培訓，進行實踐項目的改進和實驗內容的更新，將理論真正用于實踐。將理論教學與實驗教學隊伍有機結合在一起，不僅可以保證整個教學的連貫性和穩定性，同時可以將許多教師在科研中的研究成果和碰到的新問題抽象出來，引入到實踐教學中來，大大提高教學水平。

二、SRTP式PLC課程實踐教學內容改革

本課程以工控領域實際需求為主導，積極更新實踐教學內容。根據在現今工控領域研究的熱門話題和重點課題擬定項目，建立分層次的項目庫，盡可能接近工程實際，并且學生可以將觸摸屏、組態軟件應用其中，提高工程實際運用能力。具體改革內容如下：

1.分層級實踐訓練

針對不同學生的特點和興趣，對學生學習的不同階段以及實踐能力分層次進行實踐項目訓練，項目內容按照難易程度和綜合運用程度劃分成基礎型、設計型、研究創新型。基礎型項目庫中包括基于PLC控制的三相電動機的全壓啟停控制、正反轉控制、Y/△降壓起動等項目，學生一人一組獨立完成，目的在于讓學生體驗到PLC控制的優越性，增強學習興趣；設計型項目庫中包括電機混合控制、天塔之光、液體混合、交通燈等項目，學生組隊按照興趣選取實踐項目，目的在于鍛煉學生編程思想、調試能力及解決問題能力；研究創新型項目庫中包括多層電梯控制、流水線機械手控制、運料小車往返控制等復雜的工控項目，學生利用課余時間組隊在開放實踐基地完成，目的在于提高學生科研能力和創新能力。[3]

2.跟蹤PLC技術新發展，更新教學設備

針對PLC發展情況及現今熱門的PLC機型，積極更新教學內容，并改進實踐設備。黑龍江科技大學于2011年進行課程改革，將原有的日本松下電工小型機全部更新成現在市場占有率最高的德國西門子S7-200和S7-300系列PLC，并編寫新版配套教材，積極更新實踐內容及設備，大大提高了學生的學習興趣，深刻體現了PLC與生產實際和工程應用結合緊密的自身特色。

3.引入新技術，滿足現代工業控制要求

PLC技術更新較快，且在真正工控領域應用時也離不開觸摸屏及上位機軟件，基于此，為更好地貼近實際，實踐教學引入smart700觸摸屏和亞控科技有限公司的組態王軟件。在學習的高級階段和創新階段時，學生可以在設計型和研究創新型項目庫中選擇合適的項目，進行實踐訓練，滿足現代化工控的要求，并且通過可視化的界面仿真設計，大大提高學生學習的興趣和實踐創新能力。

三、健全科學的PLC實踐教學考試制度

實踐教學考核制度是否合理直接關系到學生對實踐課的重視程度，因此要做到對每一個學生的成績進行公平、公正、合理的評定。[4]改變以往實踐成績完全由平時成績評定的缺陷，在實踐教學考核機制中增加實踐考試環節。

1.增加實踐考試環節

為準確把握學生的實踐教學效果，充分調動學生學習積極性，在實踐教學中增加了考試環節。實踐考試分成筆試和口試兩部分，各占50%。筆試環節由教師在基礎型項目庫中隨機抽取，重點考核學生對PLC指令的掌握程度及編程能力，在規定時間內一人一題獨立完成；口試環節由教師根據學生在設計型項目庫選取的項目進行提問，重點考核學生解決實際問題的能力和團隊合作能力，學生分組答辯。

2.實踐課評定方法

實踐課程的成績給定由平時成績、綜合設計實踐報告和實踐考試三部分構成。其中，平時成績占總成績30%，綜合設計實踐報告占總成績20%，實踐考試占總成績50%。

平時成績主要依據學生平時出勤情況、實踐項目完成情況及學習態度是否認真情況進行評定；綜合設計實踐報告主要依據學生書寫報告能力、獨立完成能力及實踐內容總結能力進行評定；實踐考試則重在考查學生PLC編程能力及解決實際問題能力。

四、利用工程實踐平臺實施SRTP式實踐教學

SRTP式實踐教學的實施關鍵是讓學生在研究中學習，在實踐中得以體驗，所以實踐教學環境的好壞直接影響實踐教學質量。本門課依托黑龍江科技大學國家級精品課電氣工程實踐平臺，積極更新實踐基地設備，提高實踐基地開放率，改善教學方式，大大提高了學生的科研素養。具體措施如下：

1.更新實踐平臺

根據教師在企業學習的積極反饋，在原有經典控制項目基礎上增加現今較新穎的PLC控制技術，開發新的實踐項目，力求更加貼近實際控制要求，真正做到高校與企業的融合，有利于培養高素質的卓越人才。

2.新增門禁監控系統，加大實踐基地開放率

由于本門課程加設的2周實踐環節需要在基地完成教學，在保證正常實踐教學環節的基礎上，為提供更加自由的學習環境以及更長的學習時間，實踐基地于2012年年末進行改造，引進門禁和監控設備，實施課余時間無人化管理，即在課余時間，積極鼓勵有能力學生到基地進行創新實踐，大大延長實踐時間，為提高學生的學習能力和創新能力提供有力保障。

3.組織學生參加創新實踐活動

依托黑龍江科技大學大學生科研立項，每年3月份組織學生進行PLC課程科研立項，由4～5人組成一隊，立項題目學生可以自擬，聘請實踐性強的教師作為指導教師，時間為3個月，6月份結題，并聘請相關專家鑒定，評出優秀學生并引導其參加科技競賽或教師的科研項目。此活動已經組織三年，指導學校級創新立項30余項，并在近兩年的全國大學生電子設計大賽上取得國家二等獎1項、省一等獎4項的好成績，獲獎率穩步上升。

通過建立分層次項目庫，現代化管理的實踐基地為實踐教學提供保障。大學生科研立項有效地促進了創新活動開展，使得PLC課程通過理論學習、CEPNUS式實踐訓練和課外創新活動的相互促進，實現了理論教學和實踐教學的融會貫通，從而形成了一種以學生為中心、以工程實際為主導、以掌握知識為基礎、以培養能力為重點的教學模式。目前該課程將在下一步實踐教學過程中優化網絡化平臺，使得參加實踐教學學生的答疑、資源下載以及日常管理都可以在網上進行，從而提高實踐基地的管理水平。同時通過進一步尋求企業支持，引入互動機制等途徑，建立高校、企業、教師與學生等多方面的良性互動，形成PLC課程的實踐創新培養模式，改進傳統PLC課程教學缺點，力求提高學生的實踐創新能力。

參考文獻：

[1]鄭爽，劉付剛，胥良.PLC實踐教學改革的探索與實踐[J].價值工程，2011，（23）：181-182.

[2]王愛民，崔建偉.SRTP和課外研學活動融入導師制的模式研究[J].電氣電子教學學報，2012，（5）：66-67.

[3]歐益寶.PLC 實驗系統構建模式研究[J].實驗室研究與探索，

2010，29（9）：73-75，82.

[4]郎朗，陳躍東，陳欣.PLC課程體系的多層次實驗結構的研究[J].電氣電子教學學報，2010，（2）：70-72.

[5]周建萍，王志萍，于會群.對提高“PLC實驗課”課程教學質量的探討[J].實驗室研究與探索，2012，31（10）：119-121.

（責任編輯：王祝萍）