PLC原理與應用基礎課程研討型教學探索

吳迪　周淵深

[摘 要]可以結合工程教育理念和研討型教學法，探討PLC原理與應用基礎的教學改革，并依據工程教育的教學目標、教學組織理念、教學評價理念，結合一線教學實踐，從教學目標設定、教學組織設計、考核評價方式三方面入手，結合研討型教學法，提出對PLC原理與應用基礎課程的教學改革思路。

[關鍵詞]工程教育；研討型教學法；實踐模式

[中圖分類號] G642.3 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2017）06-0039-02

PLC作為工業生產的四大支柱之一，其相關課程已經成為各大高校電氣工程及自動化專業的必修課程。PLC原理與應用基礎包含了計算機控制、工廠電氣控制、傳感器及信息技術等多個領域，教師在教學過程中要突出其在工程實際中的應用。為此，很多教育工作者將CDIO理念中的“做中學”概念引入課程教學，利用大量的工程事例，引導學生在動手中學習相關的知識點。這種方式雖然增強了學生的實際應用能力，但由于教學總課時的限制，大量的項目操作壓縮了學生基礎知識的學習時間，學生的基礎知識體系建構很不完善。與此同時，如果知識點的學習主要是通過項目來完成，那學生就必須跟著教師的思路來完成項目，這樣學生會缺乏獨立思考的時間，這也不利于學生創新性思維的培養。

為此，筆者將研討型教學法與CDIO理念相結合，根據本專業對畢業生的能力要求和PLC課程的教學特點，重新分配學時，選擇合適的教學模式和教學媒體對PLC原理與應用基礎課程的教學改革進行了實踐。

一、CDIO理念與研討型教學模式的改革思路

CDIO理念是以社會需要為教育目的，以構思（Conceive）—設計（Design）—實現（Implement）—運行（Operate）四個階段為培養藍本的教育思想。它強調學生主體、一體化學習、團隊協作、在實際工作環境中完成知識的學習。研討型教學法是指學生在理解和掌握課程基本內容的基礎上，通過教師的引導，以研討的形式理解知識、發現問題、研究問題，最終學會獨立解決問題。較之于其他的教學法，研討型教學法可以更好地在課堂上實現和發揮學生的主體作用，強化對學生知識體系的建構和創新思維的培養。

基于CDIO理念的研討型教學模式是在遵循CDIO基本思想的基礎上，突出研討型教學法在教學中的應用，借研討型教學法強化學生知識框架的建立和創新性思維的培養，提升PLC課程的質量和水平，從基礎知識、基本技能、職業素養三方面實現對從事PLC工作的高素質技能型人才的培養。

二、新理念下的教學組織過程

（一）基于CDIO課程理念的教學目標設定

作為電氣工程專業的核心專業課程，PLC原理與應用基礎課程的目標是培養能夠勝任工業控制系統的基本設計、安裝、調試與維修工作，而且能對系統進行優化改進，乃至提出新的研發思路的復合型高級工程技術人才。結合PLC原理與應用基礎的課程需要，我們從知識、能力、素養三個層面設定教學目標，共同架構起課程的目標體系。

1.知識層面：掌握可編程序控制器的基本原理。2.能力層面：（1）學生能夠掌握常用電氣控制電路程序設計的方法；（2）學生能夠完成簡單應用型題目的程序設計；（3）學生能夠建構起自己的PLC原理的知識體系。3.素養層面：（1）學會團隊協作，能夠通過團隊協作完成PLC的設計任務，能夠依據各自的角色分工完成各自的工作任務；（2）學會創新思維，可以有針對性地對PLC項目的構思、設計、實施與運行提出自己的見解與看法。

（二）基于CDIO課程組織理念的教學組織設計

在PLC原理與應用基礎上，筆者將項目設計與學生創新能力培養融合到各章節的教學過程中，從教學過程和考核評價方式兩方面實現PLC課程的教學組織改革。

1.教學方式。構建以學生為中心，以任務為驅動，以團隊項目學習為載體，以研討型教學法為路徑的教學方式。研討型教學法強調在師生在共同探討中完成教學，它突出強化了學生的主體性和能動性，將主動學習與經驗學習進行銜接，將思考與模擬進行結合，最終實現CDIO提倡的一體化教學。

PLC原理與應用基礎課程教學的核心是讓學生學會設計一個工程項目。在工程項目的設計和實踐中，實現構思（Conceive）—設計（Design）—實現（Implement）—運行（Operate）全過程。可以將PLC原理與應用基礎分為兩個部分，設定基礎知識與項目設計兩大內容。首先，由教師完成PLC各類基礎知識的講解，幫助學生建構起專業知識體系；其次，由教師講解項目設計的基本思路，對學生進行分組，引導學生自主完成項目設計。

（1）基礎知識講解與知識體系建構。教師在講解硬軟件基礎知識及設計的基本流程中，突出知識體系的建構。（2）項目設計。①建構基于項目的團隊學習模式。教師布置項目內容，依據真正企業的方式及實際工程需要對學生進行分組，每4人為一組，分別代表項目經理、設計師、安裝、質檢。分組后，教師再次強調基本設計流程，學生自主學習設計環節中的細節部分。②落實以研討為主要形式的項目設計環節。學生以小組形式設計項目，組長對組內成員進行分工，學生按照C-D-I-O四個環節進行思考，完成設計。③學生分組陳述設計方案，教師引導班級討論。分組設計完成后，選取3-4組在課堂上進行本組項目設計方案匯報。由項目負責人對項目進行陳述。教師根據陳述內容，依據CDIO四個環節提出問題，小組的4個成員按照不同的分工、不同的職能角度進行回答。小組陳述完畢后，教師組織全班進行設計方案討論。討論結束后，教師不做總結，請各小組課下對討論的內容進行消化吸收，并對自己的設計方案進行修改。④學生改進方案。學生在項目討論完成后，根據課堂討論的內容，對自己的項目設計進行修改，在保留自己的設計特色的基礎上根據課堂上討論的知識對本組項目進行完善。⑤學生進行項目運行的實驗室模擬實踐。學生把修改過的項目設計方案上交，教師批改，給出建議；學生拿著修改后的設計方案去實驗室完成實驗。通過硬件組裝、接線、程序運行等來模擬實現、運行環節。

2.考核評價方式。CDIO學習評價的重要標準是考核學生在知識、能力、素質方面的學習效果，以此改進教學過程。其“教學評價過程按照確定學習效果、保持評價方法和學習效果相一致、利用多元方法收集和分析數據以及運用數據分析結果改進教學四個循環往復的步驟進行”。[2]PLC課程的考核評價方式參照上述四個步驟進行。

（1）確定學習效果。在PLC的課程教學中，項目教學法和研討型教學法貫穿始終。學生上一項目的完成效果可以作為下一項目考核時的參照依據。簡單而言，就是教師重點關注學生在設計執行第一個項目時所普遍忽略的知識與共性的錯誤，看這些問題是否在第二個項目的設計過程中會繼續出現。如果繼續出現，可以再次組織學生通過討論強化其對應的知識點。

（2）保持評價方法和學習效果相一致。落實到PLC課程中，就是評價的嚴格程度與學習效果進行掛鉤，在設計項目的過程中，如果遇到前面項目多次提到的知識點、考核點時，則提高相應的考核標準，將考核點進一步細化，并且考核標準更為嚴格化。

（3）利用多元方法收集和分析數據，并運用數據分析的結果改進教學。在PLC課程的教學中，教師可以通過學生完成任務的表現、設計項目的效果等方式進行數據收集，綜合利用教師評價、學生評價、過程評價、結果評價等多種教學評價方式，通過項目考核，實現培養學生嚴謹的知識框架與創新思維的教學目的。①突出過程評價與結果評價結合的評價理念。過程評價重點關注學生在自主設計、陳述過程中專業知識的運用、能力的培養與團隊合作執行任務的情況。結果評價重點關注學生最終方案的專業程度與可執行程度。課堂陳述討論結束后，學生以組為單位將修改后的設計方案上交，每個小組組長根據小組成員的工作評分，教師綜合分組研討、現場陳述答辯、小組長意見為設計方案打分。②課程整體考核。PLC課程整體考核依據CDIO大綱的內容執行。課程成績由五部分組成：出勤、課堂表現、作業、實踐教學、期末理論考試。

三、結語

CDIO理念在引入國內教育的過程中，必然需要與國內的實際情況相結合，唯有多元化的探索才能為教育改革實踐提供新的路徑。筆者將CDIO教育理念與研討型教學相結合，在電氣工程專業大三年級兩個班級的PLC原理與應用基礎課程中進行了實踐。相比傳統的教學法，學生參與的主動性明顯提高，在項目設計、陳述、運作等環節，都表現出了比以往更為濃厚的興趣。通過課程考核及反饋，學生在知識體系建構、實踐能力培養上也有了明顯的進步。

[ 參 考 文 獻 ]

[1] 任玲，張寧，岑紅蕾.“數字電子技術”研討型課程探索[J]. 電氣電子教學學報，2013（4）：51-52.

[2] 崔軍，汪霞.國際高等工程教育課程改革案例研究——美國麻省理工學院課程模式[J].中國高等教育評論，2013（00）：194-207.

[3] 埃德維爾德著，顧佩華，沈民奇，陸小華譯.重新認識工程教育——國際培養模式與方法[M].北京：高等教育出版社，2009.

[4] 尹錦明，李木泉，杜建文.基于CDIO教育理念的基礎工程教學改革實踐[J].大學教育，2013（4）：80.

[責任編輯：陳 明]