基于成果導向的《電氣控制與PLC技術》教學探索與實踐

祁鯤 李萍

摘要：將成果導向教育理念應用到《電氣控制與PLC技術》課程教學實踐中，在思想上實現從學科導向向目標導向、從教師中心向學生中心、從質量監控向持續改進的三個轉變，在實踐上在教學大綱編寫、教學策略設計以及考核方式設置三方面進行了教學實踐探索，教學效果良好。

關鍵詞：電氣控制與PLC技術；教學；成果導向

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2018）15-0111-02

《電氣控制與PLC技術》課程是自動化、電氣工程及其自動化等專業的一門專業課，其培養目標是使學生了解現代工業自動化實用技術，掌握常用的電氣控制線路和可編程控制技術，能夠閱讀、理解、設計基本的電氣控制線路，能夠獨立地用可編程控制器解決一些簡單的工程實際問題；同時通過課程實驗，掌握簡單的電氣控制線路設計方法，認識和使用可編程控制器，培養學生的工程實踐意識。該課程具有實踐性強、軟硬結合、強弱電結合的特點，同時也深受廣大學生的喜愛，曾被我校2012屆電氣工程及其自動化專業畢業生評為對個人成長最有幫助的專業課程。2013年我國被接納為“華盛頓協議”簽約成員，自此，具有國際實質等效的工程教育專業認證的帷幕已經在我國拉開。工程教育專業認證遵循成果導向、以學生為中心和持續改進三個基本理念[1]，這些理念對于保障和提高工程教育人才培養質量來說是非常重要的。用成果導向教育理念引導工程教育改革具有重要的現實意義。但是多年以來，傳統的授課方式一直致力于如何“教好”，卻很少關注教學活動中學生的實際需求、教育活動的開展是否從本質上促進學生的成長、人才培養目標與畢業導向是否符合學生的發展意愿等，而這正是以成果為導向的教學理念所倡導的，也正是我們所缺乏的，因此亟待通過教學改革的實施進一步將此理念落實在教學實踐中。

一、教學理念轉變

成果導向教育（Outcome based education，簡稱OBE，是指教學的目標是學生通過教育過程最后所取得的學習成果，其基本理念是所有學習者都能成功，是以全體都能學會為前提，以學生為中心、成果為導向而設計的[3]。OBE衡量學生能做什么，而不是學生知道什么，要求學生將掌握內容的方式，從解決有固定答案問題的能力拓展到解決開放問題的能力；OBE以最終目標為起點，反向進行課程設計，開展教學活動；教學的出發點不是教師想要教什么，而是要達成的成果需要什么；OBE強調以學生為中心，教師指導而不是教師主宰。

基于OBE理念的《電氣控制與PLC技術》課程教學改革，首先需要在思想上實現三個轉變[2]：

1.從學科導向向目標導向轉變。成果導向的教學活動是目標導向的，與傳統工程教育正好相反，它遵循反向設計原則，從內部需求和外部需求出發，由需求決定培養目標，繼而由培養目標決定畢業要求，再由畢業要求決定課程體系。因此培養目標要以需求為導向，畢業要求要以培養目標為導向，課程體系和課程教學要以畢業要求為導向，資源配置要以支撐畢業要求與培養目標的達成為導向。

2.從教師中心向學生中心轉變。以學生為核心，重點突出學生的主體作用，主要表現在，教學設計主要取決于學什么，教學過程主要取決于怎么學，教學評價主要取決于學得怎么樣。以學生為中心的工程教育要求整個教學設計與教學實施都要緊緊圍繞促進學生達到學習成果（畢業要求）來進行，培養目標與畢業圍繞學生的發展來確定；教學內容根據對學生的期望而設計；評價的焦點是學生學習效果與表現；是面向全體學生而不是個別優秀學生。

3.從質量監控向持續改進轉變。成果導向的工程教育是一個持續改進的過程。它建立一種有效的持續改進機制，能夠持續地改進培養目標，以保障其始終與內部需求和外部需求相符合；持續地改進畢業要求，以保障其始終與培養目標相符合；持續地改進教學活動，以保障其始終與畢業要求相符合。

二、教學實踐探索

基于OBE理念的《電氣控制與PLC技術》課程教學實踐探索，主要基于以下三個方面：

1.編寫基于OBE理念的《電氣控制與PLC技術》課程教學大綱。打破傳統思維定式，徹底轉變思想，以學生的發展為核心，以學生的能力培養為重點，以反向培養為基本思想，重新修訂課程教學目標，整合課程教學內容，修訂課程考核方案，切實提高學生的知識水平和實際解決問題的能力。例如，根據專業工程應用實際需求，確定教學課程的目標與畢業要求。

教學目標包括以下三方面：（1）知識：通過教師講授、課堂研討、課外作業、實驗設計與驗證等教學手段，使學生熟悉常用低壓電器，掌握基本的電氣控制線路及其設計方法；熟悉PLC的基本原理、常用指令、編程方法以及PLC控制系統設計方法。（2）能力：通根據本專業工程應用實際需求，通過本課程的學習，畢業生應獲得以下三個方面的能力：①分析和解決工程問題的能力：能夠閱讀、理解、設計基本的電氣控制線路，能夠獨立地用PLC進行控制線路設計，解決工程實際問題。②使用現代工具的能力：能運用PLC編程軟件進行梯形圖編程。③自主學習的能力：具有自主學習能力與獲取新知識能力，能不斷學習并適應行業發展。（3）認知：通過實驗操作，掌握基本的電氣控制線路設計方法，認識和使用PLC，培養學生的工程實踐意識。

畢業要求指標點涉及以下六條：（1）掌握扎實的理論知識，并能運用到實際中去解決工程問題，并改進之。（2）能夠應用數學、自然科學和工程科學的專業知識，對復雜工程問題的現有及可能的總體解決方案做比較研究，并獲得有效結論。（3）能夠在相關控制領域設計針對復雜工程問題的表達方案，并體現創新意識。（4）能比較和選擇研究路線，獨立設計實驗方案、開展工程相關實驗并正確整理實驗數據，分析、解釋實驗結果。（5）能夠應用計算機技術、控制技術、通信技術、檢測技術等解決工程領域的復雜工程問題。（6）具有自主學習能力與獲取新知識能力，能不斷學習并適應行業發展。

同時基于以上教學目標與畢業要求指標點，明確具體的目標達成途徑，如課堂講授、研討、作業、實驗操作等。

2.設計基于OBE理念的《電氣控制與PLC技術》課程教學策略。從灌輸式、封閉性、理論課堂向互動性、開放型、能力課堂轉變，采取多樣化的教學手段。以PLC指令系統之定時器/計數器指令一節為例，改變傳統的從指令功能介紹到相關例題講解的滿堂灌輸模式，重構課堂模塊，以課堂講授、研討、作業、實驗操作等形式達成教學目標。首先給出本次課程主要內容、重難點以及教學目標、畢業要求指標點；然后以“十字路口交通燈控制”的實例作為切入點，引導學生思考如何實現采用PLC控制方式解決這樣一個工程實際問題，帶著問題進入學習。教師首先以課堂講授的方式介紹定時器指令功能，然后采用課堂研討的方式循序漸進地引導學生完成設計，鼓勵學生之間的團隊合作，從如何設置定時器參數以滿足交通燈的延時點亮與周期性循環功能，再到如何運用定時器觸點的邏輯運算實現各個交通燈的準確輸出，最后檢查雙線圈輸出完善程序完成設計。這個過程是以教師與學生的不斷交流互動為基礎的。課堂之后還可以輔以作業、實驗操作以進一步促進知識的掌握與能力的提高。

3.設置基于OBE理念的《電氣控制與PLC技術》課程考核方式。明確課程考核方式包括期末考試、平時表現（考勤、學生作業等）、實驗環節等，調整了期末考試的題型和實驗考核方式。期末考試試卷取消了選擇、填空等題型，僅設置簡答和設計題，并以設計題為主。實驗環節以設計型實驗為主，同時設置實驗考試環節，采取隨機抽取題目并限時完成的方式進行考查。以此重點考查學生對于電氣控制線路以及PLC控制線路設計的綜合能力，避免對知識不加理解死記硬背的現象。

三、結語

在2016—2017學年中，將成果導向教育理念應用到我校自動化與電氣工程及其自動化專業的《電氣控制與PLC技術》課程教學實踐中，實踐表明，學生學習的主動性得以激發，課堂氣氛更加活躍，實驗積極性更高，知識掌握程度更好，教學效果良好。

綜上，成果導向教育作為一種先進的教育理念，在美國等一些國家已有了多年的理論與實踐探索，至今已形成了一套比較完整的理論體系和實施模式，而且已證明是高等工程教育改革的正確方向，符合未來教育教學改革的趨勢，具有重要的現實意義。

參考文獻：

[1]李志義.解析工程教育專業認證的成果導向理念[J].中國高等教育，2014，（17）：7-10.

[2]李光梅.成果導向教育理論及其應用[J].教育評論，2007，（01）：51-54.

[3]李志義，朱泓，劉志軍，夏遠景.用成果導向教育理念引導高等工程教育教學改革[J].高等工程教育研究，2014，（02）：29-34+70.