案例加項目式教學法在應用本科PLC技術課程中的探索

雷學堂，邵建設，熊志利

(黃岡師范學院 電子信息學院，湖北 黃州 438000)

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案例加項目式教學法在應用本科PLC技術課程中的探索

雷學堂，邵建設，熊志利

(黃岡師范學院 電子信息學院，湖北 黃州 438000)

針對應用型本科院校少學時的PLC應用技術課程教學,嘗試了一種案例加項目式教學法。文中討論了案例加項目式教學的授課計劃制訂、教學內容設計、教學過程組織，將該方法試點的效果跟往屆的教學效果進行了對比分析，根據試點情況提出了使用該方法應注意的幾個問題。實踐表明該方法使教學效果得到了較大改善,學生的實踐能力得到提高、知識面得到拓展，適合少學時應用型本科工程技術類課程的教學。

案例加項目教學法；PLC技術；授課計劃；教學內容；教學過程

可編程控制器(PLC)是自動控制技術、微計算機技術和通信技術相結合的通用工業(yè)控制裝置，廣泛地應用于機電一體化、工業(yè)自動化控制等各個領域。它是電氣類和自動化類專業(yè)的專業(yè)必修課程，也是很多電子信息類專業(yè)的專業(yè)選修課程。內容主要包括PLC的軟、硬件結構和基本工作原理、指令系統(tǒng)和梯形圖編程的基本方法，以及開發(fā)PLC控制系統(tǒng)的基本方法。該課程的課時安排，高職院校一般在90～120學時，本科電氣類和自動化類專業(yè)一般是64～72學時，而本科電子信息類一般只有32～48學時[1-4]。

案例式教學法和項目式教學法在高職院校已經普遍應用多年，實踐證明該方法對培養(yǎng)應用型才是有效的。隨著地方本科院校的人才培養(yǎng)目標定位向應用型人才培養(yǎng)的轉型，嘗試在地方本科院校借鑒高職院校成功的案例式教學法和項目式教學法具有一定的現實意義。

考慮到地方本科院校培養(yǎng)的是“寬口徑、厚基礎”的應用型人才，作為專業(yè)選修的PLC技術課程的課時較少(48學時)。嘗試了采取課內與課外相結合、案例加項目教學的方法，將教材內容融入到案例當中，教師以案例分析的形式來講解理論知識和應用技術，學生在課堂上通過實際操作來實現所講案例，在課外完成跟所分析案例相似的項目設計，并在下一次課堂上進行答辯檢查。

1　案例加項目式教學的授課計劃制訂

1.1案例加項目的授課計劃

高職院校一般安排6～12學時完成一個PLC項目，整個項目都由教師全程指導，教學過程一般都是：①由教師提出問題(布置任務)；②學生搜索和查閱資料并分組討論解決問題的初步方案；③教師根據各小組的學習情況,集中講解學習過程中的共性難題，并引導各小組制訂可行的詳細解決方案；④各小組根據制訂的解決方案，分工協作，通過設計安裝硬件線路和編寫調試軟件程序，實現各自的方案；⑤各小組演示自己的解決方案，并對其他同學提出的問題進行答辯；⑥教師對各小組的學習過程以及任務完成情況進行評價[5-9]。借鑒高職院校的經驗，以案例加項目的教學形式, 教學過程采用高職院校普遍采用的6個環(huán)節(jié)，將PLC技術課程內容分成12個單元，每個單元4學時，由課內的教師講解指導和課外學生的項目設計組成。 PLC技術課程案例加項目式教學授課計劃見表1。

1.2案例加項目的授課計劃說明

為解決授課內容的完整性和有限課時之間的矛盾，同時又能符合案例加項目的教學形式，在教學案例和設計項目的選取上，結合現有的實驗設備、結合PLC前沿技術，按照循序漸進的原則來選取教學案例和設計項目，設計了12個教學單元。教學計劃中引入了現代工業(yè)控制廣泛流行的觸摸和上位機組態(tài)方面的知識和技術(該部分占整個教學內容的20%)。

表1　PLC技術課程案例加項目式教學計劃

2　案例加項目教學內容的設計

2.1通過分析典型應用實例講解基本理論和應用技術

將每一個單元要講解的理論知識和應用技術，融入1～3個工程實際應用的案例中，通過對工程實際中典型應用案例的分析和講解，總結出本次課需要傳授的理論知識和應用技術。通過典型案例來創(chuàng)設教學內容的情境，提示新舊知識之間的聯系，而不是讓學生記憶和背誦教師講授內容,有利于學生建構當前所學知識的意義,能有效激發(fā)學生的學習興趣。

以“電機基本控制”單元為例，本單元要求學生掌握空氣斷路器、熔斷器、接觸器、熱繼電器、中間繼電器、按鈕、刀開關、主令開關等基本電氣元件的作用和工作原理，經電動機的點動、自鎖、互鎖三種基本控制技術，通過電動機的點動控制、啟—保—停控制、正反轉控制這三個典型應用案例的分析，來講解前述幾種電氣元件的作用、工作原理和三種基本控制技術。又如，通過步進梯形圖的交通燈控制案例分析來講解步進梯形圖的結構和編程方法。

2.2將已經分析過的教學案例作為實驗項目讓學生在課堂上實現

將分析過的教學案例作為本次課的實驗項目，能有效鞏固所學的知識和技術，并將所學的知識和技術轉化為工程應用能力，在實踐過程中會出現各種各樣的細節(jié)問題,通過解決這些細節(jié)問題來拓展學生的知識面、進一步加深學生對所學知識的理解。

以“電機基本控制”單元為例，教師在對案例分析中講解了基本的電氣元件和三種典型控制電路，通過實驗做出這三種電路的過程中，學生必須弄清楚各種電氣元件的結構、參數、各種基本控制電路的安裝接線方法、調試方法和步驟；再如，學生在通過步進梯形圖指令實現交通燈控制的過程中，學生必須弄清楚步進梯形圖的結構、編程方法、每一步如何實現所需的功能、轉移條件如何選取和設置等一系列問題。通過對實踐中出現的問題的解決，將所學的知識和技術內化為學生的內在能力。

2.3將相關或相似案例的工程應用作為學生的課外設計項目

課堂上的案例分析和學生實現案例的實際操作完成后，學生根根據教師布置的設計項目，在課外搜索和查閱資料，并分組討論解決問題的初步方案；教師通過網絡了解各小組的項目進展情況，回答學生的問題，并引導各小組制訂可行的詳細解決方案；各小組根據制訂的解決方案，分工協作，通過設計安裝硬件線路和編寫調試軟件程序，實現各自的方案。

3　案例加項目教學過程的組織

考慮到課時限制問題，利用了課外學時，將教學過程中主要由學生自己完成的②③④環(huán)節(jié)安排到課外，在此過程中出現的問題，學生通過QQ或電話跟教師交流，操作過程中的問題由專職實驗管理人員解答。采取4節(jié)課連堂，將理論教學也搬到實驗室進行，教學過程和時間分配如圖1。

4　案例加項目式教學的效果

為進行橫向和縱向比較，采用往屆的期末試題，試題由基礎知識題型(20分)、理解題型(15分)、應用題型(20分)、分析題型(15分)、綜合題型(15分)、設計題型(15分)組成。試點班級跟往屆班級的得分率如表2所示。

表2　試點班與往屆班得分率比較表

從平均得分率來看，試點班采取案例加項目的教學方法的平均得分率提高了近10個百分點。從不同題型的得分率來看，兩種教學方法的的差別較大。采取案例加項目的教學方法，其應用、分析、綜合、設計題型的得分率明顯提高，表明學生在課堂上通過動手操作實現案例加上課外的項目設計，對培養(yǎng)學生的應用分析和綜合設計能力效果明顯；但對基礎知識的掌握和理解有所下降,這也表明教師選取的案例對知識點的覆蓋不是很全面，學生在學習過程中過分專注于實踐操作，而忽視了對基礎知識的記意和理解。

圖1　案例加項目教學四節(jié)連堂的教學環(huán)節(jié)和時間分配圖

5　案例加項目教學應注意的幾個問題

(1)案例和項目的選取應充分考慮與所講授知識和技術的相關性。

(2)采取課內加課外案例加項目的教學來解決少學時的問題。

(3)讓已經完成實驗項目的學生指導未完成的學生來保證課內實驗的進度。

(4)實時調整小組的人員組成，小組內項目負責人輪流擔任，能有效避免個別學生學習主動性不強，過分依賴小組其他成員的現象。

(5)充分考慮現有實驗設備和對現有設備的二次開發(fā)后能完成實驗來選取教學案例和設計項目。

(6)結合工程中的實際應用適當擴充教學內容，有利于激發(fā)學生的興趣也有利于提高學生的工程實踐能力。

案例加項目式教學法使學生主動性明顯增強，學生自主解決問題、分析問題的能力大大提高。 案例分析完成后，通過課堂上案例實現的實際操作，使得每個學生都有自己解決問題的機會，增強了每個個體的獨立性，而以小組為單位的課外項目設計，讓幾位同學共同完成某一個項目 ，培養(yǎng)了互相之間的協作能力。該教學方法對教師的要求比較高，既要選擇合適的項目，考慮知識點的涵蓋，還要把握項目的復雜和難易程度，并且對每個學生的能力應有一定把握。

[1]李瑩，馮小玲.項目法在高職PLC教學中的應用[J].職教論壇，2012，(2),24-25.

[2]張磊，汪志佳，魯妍，等.高職《PLC與變頻器使用與維護》課程的項目化教學[J].職教論壇，2013，(5),57-59.

[3]徐麗春.基于項目教學法的《機電控制與PLC》教學模式[J].職教論壇，2012，(20),42-44.

[4]馮紹勇.高職院校PLC課程入門項目中的知識點篩選策略[J].職教論壇，2014，(11),74-76.

[5]戴茂良.項目教學法在PLC課程教學中的應用[J].職業(yè)技術教育，2008，(35),39-40.

[6]吳江賢.項目導入法在PLC課程教學中的應[J].職業(yè)技術教育，2008，(29),48-49.

[7]馬玉玲.項目教學法在PLC課程教學中的應用[J].中國職業(yè)技術教，2006，(10),54，59.

[8]楊國強，胡建華.項目教學法在中職“電氣控制與PLC技術”中的應用與探究[J].中國職業(yè)技術教育，2011，(23),88-90.

[9]王永紅.高職電氣自動化專業(yè)項目課程設計與實施案例分析[J].職業(yè)技術教育，2009，30(14),22-23.

責任編輯王菊平

G712

A

1003-8078(2016)03-0095-04

2015-11-11

10.3969/j.issn.1003-8078.2016.03.23

雷學堂,男，湖北羅田人，副教授，碩士，主要研究方向為信號處理及工業(yè)自動化教學和研究。

黃岡師范學院校研項目(xfg2015005,重點；2014CK01，重點)。