“新工科”課程建設(shè)學(xué)教改革研究與實踐

李廣偉

摘 要：“新工科”建設(shè)理念的出現(xiàn)對《可編程邏輯控制器原理及應(yīng)用》課程教學(xué)提出了新的任務(wù)和新的教育教學(xué)模式。本文針對黑龍江工商學(xué)院電子信息工程系開設(shè)的《可編程邏輯控制器原理及應(yīng)用》課程的教學(xué)現(xiàn)狀，分析了教學(xué)效果及存在問題。從加強(qiáng)學(xué)生對課程的認(rèn)知程度、深化教學(xué)內(nèi)容、改變教學(xué)方式方法、強(qiáng)化實踐教學(xué)以及根據(jù)課程實際設(shè)計考核評價5個方面提出教學(xué)改革新思路，不斷推進(jìn)課堂形態(tài)從“教--學(xué)”到“學(xué)--教”的轉(zhuǎn)型。通過對課程的教學(xué)改革，激發(fā)了學(xué)生對本課程學(xué)習(xí)的興趣，增強(qiáng)了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力，強(qiáng)化了學(xué)生動手實踐的能力，達(dá)到了教學(xué)的目的。

關(guān)鍵詞：可編程邏輯控制器;學(xué)教方式;改革;新工科

中圖分類號：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009 — 2234（2019）01 — 0150 — 03

“可編程邏輯控制器”（簡稱“PLC”）是計算機(jī)領(lǐng)域應(yīng)用技術(shù)的一個分支，是綜合了計算機(jī)技術(shù)、自動控制技術(shù)和通信技術(shù)而發(fā)展起來的一種可操作性強(qiáng)的自動控制設(shè)備，當(dāng)前已成為工業(yè)控制領(lǐng)域的主流控制設(shè)備，同時該課程是我院“電氣工程及其自動化”和“機(jī)械電子工程”專業(yè)的核心課程。

當(dāng)代各種先進(jìn)教學(xué)流派的共同特點是：以培育學(xué)生健康向上的心理品質(zhì)為基礎(chǔ)，以創(chuàng)造條件使學(xué)生不斷獲得學(xué)習(xí)成功機(jī)會為主要原則，以引導(dǎo)學(xué)生走自學(xué)之路為主要方法，以培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣為主要手段，以鼓勵創(chuàng)新精神，培養(yǎng)創(chuàng)造能力為教學(xué)思想的核心。本文研究的內(nèi)容主要是為開設(shè)“PLC”課程的民辦本科院校提供教學(xué)改革參考，以適應(yīng)當(dāng)前國家提倡的培養(yǎng)新工科人才的標(biāo)準(zhǔn)，此教學(xué)改革方法主要是以專業(yè)技術(shù)能力及核心技術(shù)培養(yǎng)為目標(biāo)，在全局課程內(nèi)容設(shè)置上主要以專業(yè)核心技術(shù)、技能訓(xùn)練為主線，在理論教學(xué)、實踐教學(xué)的設(shè)計過程中緊緊圍繞基本課程的基本理論與拓展技能訓(xùn)練展開，強(qiáng)化學(xué)生對基本理論的有效理解和技術(shù)能力培養(yǎng)，建立以職業(yè)能力為取向的教學(xué)、實踐模塊化教學(xué)，把理論知識與配課實驗、實訓(xùn)有機(jī)結(jié)合在一起，縱向上前后銜接、橫向上相互溝通，以滿足“新工科”教育為核心課程教學(xué)改革的需要，突顯應(yīng)用型人才標(biāo)準(zhǔn)。因此，本文對該課程進(jìn)行改革的成果會對開設(shè)本門課程的相關(guān)院校具有一定的參考價值。

一、教學(xué)現(xiàn)狀分析

《可編程邏輯控制器原理及應(yīng)用》課程（以下簡稱“PLC”課程）理論性交織復(fù)雜、實踐性強(qiáng)，對知識的掌握程度、難度系數(shù)要求較高，對學(xué)生動手實踐能力要求高，并且該課程相對獨(dú)立，使用編程語言比較特殊（梯形圖），在理論教學(xué)過程中，學(xué)生很難聽懂，實踐教學(xué)中，學(xué)生只會照葫蘆畫瓢，難以有自己的創(chuàng)新觀點，教學(xué)效果有待提高。分析其內(nèi)在原因，主要存在以下幾個問題。

1.學(xué)生對所學(xué)課程認(rèn)知程度不夠。民辦本科院校的學(xué)生由于自身特質(zhì)所限，對該課程學(xué)習(xí)的欲望不高，對難度較高的課程不夠重視。其次，如果實驗、實踐、工程訓(xùn)練環(huán)境不貼近實際的工作環(huán)境，就無法創(chuàng)造真實的工作情境，這樣就很難引起學(xué)生的學(xué)習(xí)需要，激發(fā)不出學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

2.重理論，輕實踐。大多數(shù)高校在編制“PLC”課程大綱時，突出理論教學(xué)，忽視實踐教學(xué)，在閱讀諸多高校的人才培養(yǎng)方案時，一般院校開設(shè)的“PLC”課程總學(xué)時設(shè)置在38～64學(xué)時之間，實驗學(xué)時大約設(shè)置在6～10學(xué)時之間（有的可能設(shè)置在6～12學(xué)時之間），設(shè)計性、驗證性實驗次數(shù)大約在3～5（3～6）次，綜合性實驗學(xué)時比例偏低，這與該課程的性質(zhì)（側(cè)重實踐動手能力的培養(yǎng)）及人才培養(yǎng)的目標(biāo)是不相吻合的，違背“新工科”建設(shè)的要求。

3.教學(xué)的方式方法簡單。在“PLC”課程的理論課堂中，很多院校還是采用傳統(tǒng)的教學(xué)方法，即一根粉筆滿堂灌，雖說完成了教學(xué)的任務(wù)，但學(xué)生的學(xué)習(xí)效果欠佳，有的學(xué)生在課上會產(chǎn)生厭倦的情緒。即便有的老師采用PPT教學(xué)，絕大多數(shù)也是選用教材中精簡的多媒體課件，與課本內(nèi)容基本相同，只是減輕了教師書寫、陳述課本等的工作量，教師代替學(xué)生思考，強(qiáng)化教師為主體，阻礙了學(xué)生創(chuàng)新思維的發(fā)展。這種教學(xué)模式是不被學(xué)生認(rèn)可的，不符合“新工科”建設(shè)的最終目標(biāo)。

4.實驗、實踐教學(xué)缺乏創(chuàng)新。很多院校都建立了“PLC”課程實驗和實訓(xùn)室，有的院校所購買的設(shè)備都是由廠家設(shè)計好的，對授課教師培訓(xùn)一下就可以直接使用，實驗、實訓(xùn)的項目大多數(shù)是驗證性的，缺乏設(shè)計性與綜合性。甚至有的學(xué)校很少根據(jù)時代的發(fā)展、科技的創(chuàng)新和學(xué)生對實驗的掌握動手情況對實驗、實訓(xùn)項目進(jìn)行改進(jìn)更換，實驗、實訓(xùn)內(nèi)容創(chuàng)新方面乏力。學(xué)生在做實驗或?qū)嵱?xùn)項目時只要按部就班地按照實驗指導(dǎo)書輸入梯形圖代碼，最后運(yùn)行演示就可以了，這樣的實驗和實訓(xùn)很難煥發(fā)出學(xué)生對該門課程的學(xué)習(xí)興趣，滿足不了“新工科”建設(shè)的條件。

5.教師實踐能力匱乏，缺乏企業(yè)鍛煉機(jī)會。青年教師本身對課程的工程實踐經(jīng)驗不足，再加上多數(shù)學(xué)校與企業(yè)沒有建立一套有效的協(xié)同機(jī)制，不少教師缺乏深入企業(yè)實踐第一線鍛煉的機(jī)會，企業(yè)難以充分發(fā)揮在培養(yǎng)教師工程實踐能力方面的作用，致使青年教師在上“PLC”課程時不能很好地引用工程實例講授書本理論知識，缺少與工程實際接軌的與課程內(nèi)容結(jié)合的實例，在面臨指導(dǎo)實習(xí)學(xué)生處理實際工程問題上有一定難度。缺乏工程實踐能力的青年教師培養(yǎng)出來的學(xué)生同樣缺乏工程實踐能力，如此反復(fù)，則學(xué)生工程能力水平每況愈下。

6.考核評價體系單一，不利于鍛煉學(xué)生的創(chuàng)新能力。傳統(tǒng)的考核評價模式是筆試、實驗成績和平時測評，特別是實驗成績的考核只是學(xué)生上交實驗報告或現(xiàn)場操作，老師僅從完成實驗的角度對學(xué)生的報告或操作進(jìn)行考評，考核評價體系單一，缺乏對創(chuàng)新實踐能力的考評，無法有效培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新實踐能力。

二、教學(xué)改革與實踐

從“PLC”課程的認(rèn)知、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、實踐教學(xué)以及考核評價5個方面進(jìn)行改革，操作如下。

1.提高學(xué)生對“PLC”課程的認(rèn)知程度。課程的認(rèn)知是開課之前對該課程了解學(xué)習(xí)的重要階段，旨在幫助學(xué)生正確認(rèn)識所學(xué)的課程，加深對所學(xué)課程的感情認(rèn)知，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)該課程的方法，激發(fā)學(xué)習(xí)本課程的自豪感，具有激勵學(xué)生學(xué)習(xí)動力、啟發(fā)學(xué)生掌握正確的學(xué)習(xí)方法等多重作用。在“PLC”課程的第一次課時，課程不在課堂中進(jìn)行，而是在模擬PLC工廠實訓(xùn)基地（我院應(yīng)用的是工業(yè)自動化控制生產(chǎn)線）中進(jìn)行學(xué)生的認(rèn)知驅(qū)動，教師在這個環(huán)節(jié)中扮演“工人”師傅的角色，操作工業(yè)自動化平臺，讓學(xué)生體驗“PLC”課程在工業(yè)中的實際應(yīng)用，從演示中讓學(xué)生了解在工業(yè)控制中都用到“PLC”哪些理論知識，應(yīng)該怎樣去學(xué)，讓學(xué)生對“PLC”課程產(chǎn)生興趣，鞏固學(xué)生最初的求知欲望，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)清“PLC”課程在工業(yè)中的地位，從而形成一種比較穩(wěn)固的學(xué)習(xí)動機(jī)。在教師演示完之后，教師還要及時地加以引導(dǎo)和總結(jié)，使這種認(rèn)知更加清晰和深刻。

2.教學(xué)內(nèi)容改革。在修訂人才培養(yǎng)方案時，在課程學(xué)時設(shè)置中加大實踐教學(xué)學(xué)時的比例，根據(jù)人才培養(yǎng)方案修改“PLC”課程的課程大綱，增加實驗學(xué)時的學(xué)時數(shù)，使理論學(xué)時和實驗學(xué)時比例達(dá)到“新工科”建設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)，本文采用的1：1，如“PLC”課程總學(xué)時為64學(xué)時，可以將理論學(xué)時和實驗學(xué)時分別設(shè)置為32學(xué)時，將原來的教學(xué)大綱中安排的部分理論學(xué)時安排在實驗室進(jìn)行。通過校企合作單位、校企聯(lián)合辦學(xué)，可以安排學(xué)生進(jìn)行校外的專業(yè)實習(xí)基地，讓學(xué)生深入生產(chǎn)現(xiàn)場，接觸到實際的設(shè)備平臺，教師或者工程師在現(xiàn)場進(jìn)行案例教學(xué)，同時與企業(yè)工程師、技術(shù)人員的交流和學(xué)習(xí)，了解PLC設(shè)備的操作過程和實際運(yùn)行情況。

3.教學(xué)方法的創(chuàng)新改革。現(xiàn)在教學(xué)方法的突出特點是，以發(fā)展學(xué)生能力為出發(fā)點，充分發(fā)揮教師主導(dǎo)作用，充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，尤其注意學(xué)生學(xué)習(xí)方法的研究，引導(dǎo)學(xué)生由苦學(xué)變樂學(xué)，由學(xué)會變會學(xué)。教法改革應(yīng)服從應(yīng)用型本科人才素質(zhì)培養(yǎng)，以大面積提高教學(xué)質(zhì)量為目標(biāo)。教學(xué)改革要實現(xiàn)幾個轉(zhuǎn)變：應(yīng)該變單純傳授知識轉(zhuǎn)變?yōu)樵趥魇谥R過程中重視能力培養(yǎng);變教師為中心轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生為主體;變平均發(fā)展轉(zhuǎn)變?yōu)橐虿氖┙蹋l(fā)展個性;變重教法輕學(xué)法轉(zhuǎn)變?yōu)榻谭▽W(xué)法同步改革。

當(dāng)下的“PLC”課堂教學(xué)改革，重點關(guān)注“學(xué)什么、怎樣教”。首先，教師教學(xué)活動中確定學(xué)生的主體地位，發(fā)揮學(xué)生的主體作用，這是衡量課堂教學(xué)改革的基本準(zhǔn)則，也是培養(yǎng)學(xué)生的思維能力及自學(xué)能力為教學(xué)方法改革的導(dǎo)向，目的在于減輕學(xué)生負(fù)擔(dān)，提高教學(xué)改革的質(zhì)量。在課程學(xué)習(xí)之初，教師可以采用“啟發(fā)式”、“討論式”和“教學(xué)做”教學(xué)相結(jié)合，任課教師可以先把課程知識點中所涉及到的項目按小組形式分配給學(xué)生，在授課過程中，緊密圍繞課程知識點的主題不斷給學(xué)生提示，啟發(fā)學(xué)生的思維，讓學(xué)生產(chǎn)生興趣，在課程學(xué)完之后，讓學(xué)生將理論課程內(nèi)容與自己分配的項目相結(jié)合，融會貫通。在教學(xué)過程中，還可以安排部分章節(jié)讓學(xué)生上臺講解，教師針對學(xué)生講解的內(nèi)容，提出問題，讓其他同學(xué)參與討論，討論的過程中，教師不斷啟發(fā)學(xué)生，引導(dǎo)學(xué)生積極思考，增加師生互動，不斷活躍課堂氣氛，調(diào)動學(xué)生的積極性，這樣就把傳統(tǒng)的“教學(xué)”變成了以學(xué)生為主體的“學(xué)教”模式，要把學(xué)習(xí)的主動權(quán)交還給學(xué)生。

隨著多媒體的快速發(fā)展，使枯燥無味的課堂教學(xué)變得更加生動多彩。首先，備課中教師可以根據(jù)實際教學(xué)的內(nèi)容，制作PPT課件和FLASH動畫演示課件，運(yùn)用多媒體教學(xué)手段，演繹成為屏幕上生動的動畫。教師在制作多媒體課件和FLASH動畫演示課件時，將理論內(nèi)容與涉及的實驗內(nèi)容有效的聯(lián)接起來，突出對梯形圖程序的編寫以及對結(jié)果進(jìn)行仿真的FLASH動畫演示，將仿真結(jié)果以FLASH動畫演示的形式展現(xiàn)給學(xué)生，將枯燥乏味的理論課堂變得生動多彩，這樣會增加學(xué)生對本課程的學(xué)習(xí)興趣，進(jìn)而有效調(diào)動學(xué)生主動學(xué)習(xí)的積極性，從而煥發(fā)出學(xué)生內(nèi)在的潛能。

4.實踐教學(xué)改革。現(xiàn)在大多數(shù)“PLC”實訓(xùn)項目都是廠商提供好的，內(nèi)容都比較固定，并且提供完整的梯形圖代碼，學(xué)生實訓(xùn)時只需要按照實訓(xùn)指導(dǎo)書中的步驟機(jī)械的輸入程序代碼即可。這種實訓(xùn)很難培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性和創(chuàng)新性。因此，對實踐教學(xué)改革可以嘗試以下方案，適當(dāng)減少實訓(xùn)指導(dǎo)書的項目，增加具有創(chuàng)造性和創(chuàng)新性的綜合性、設(shè)計性的實訓(xùn)項目，對于部分對“PLC”特別感興趣的學(xué)生增設(shè)研究性創(chuàng)新型實訓(xùn)項目，以培養(yǎng)學(xué)生綜合設(shè)計能力及動手實踐能力。

同時，實踐教學(xué)須以實訓(xùn)室、企業(yè)現(xiàn)場教學(xué)為依托，轉(zhuǎn)變觀念為先導(dǎo)，逐步轉(zhuǎn)變以課堂教學(xué)為主、教師為主的傳統(tǒng)教學(xué)方式，積極嘗試案例教學(xué)、現(xiàn)場教學(xué)、團(tuán)隊學(xué)習(xí)、情景教學(xué)、項目嵌人等教學(xué)方法和手段，啟發(fā)學(xué)生獨(dú)立思考、自主學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的合作精神和創(chuàng)新意識，提高學(xué)生的實踐動手能力和解決實際問題的能力;培養(yǎng)學(xué)生好學(xué)、樂學(xué)的優(yōu)良學(xué)風(fēng)和學(xué)習(xí)主體意識，不斷完善學(xué)生的自主學(xué)習(xí)環(huán)境，使學(xué)生的學(xué)習(xí)途徑逐漸多元化。并延伸課內(nèi)實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，開放專業(yè)實訓(xùn)室，同時積極開拓企業(yè)生產(chǎn)實習(xí)基地，使學(xué)生真正直接參與安裝、調(diào)試與檢修過程，形成職場化的教學(xué)氛圍，從而提高學(xué)生實踐、創(chuàng)新和創(chuàng)業(yè)能力。

5.培養(yǎng)教師工程實踐能力。“PLC”課程是實踐性強(qiáng)的專業(yè)課程，這就要求開設(shè)工科專業(yè)的院校教師需要有深厚的理論功底和良好的傳授能力，還要有對實驗設(shè)備安裝、調(diào)試能力，還能參與技術(shù)研究與改造。鼓勵青年教師到企業(yè)豐富工程實踐經(jīng)驗。鼓勵青年教師到企業(yè)豐富工程實踐經(jīng)驗，深入了解企業(yè)，掌握最新的行業(yè)動態(tài)，拓寬他們的工程研究視野，補(bǔ)充他們欠缺的工程實踐背景，將青年教師“學(xué)校—學(xué)校”的培養(yǎng)模式轉(zhuǎn)變?yōu)椤皩W(xué)校—企業(yè)—學(xué)校”的三明治式的成長模式。同時在以后的教學(xué)工作中青年教師要與企業(yè)保持長期聯(lián)系，時刻了解行業(yè)動態(tài)和先進(jìn)技術(shù)。除此之外，高校可以根據(jù)各專業(yè)的實踐情況定期組織青年教師到企業(yè)進(jìn)行參觀、實習(xí)，參與產(chǎn)品的研發(fā)設(shè)計，與企業(yè)工程師一起討論學(xué)習(xí)。

6.考核評價改革。相關(guān)開設(shè)本門課程的院校對“PLC”課程考試往往采用的是閉卷考試或開卷考試的方式。由于“PLC”課程自身的特點，單一試卷考試方式很難測評出學(xué)生的綜合運(yùn)用能力和自身創(chuàng)新能力。為了更好的把測評的要點轉(zhuǎn)至到學(xué)生在實踐中發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力上來，以體現(xiàn)“新工科”建設(shè)的根本目的，本文改變傳統(tǒng)的以一張試卷定學(xué)生成績的考核方式，采用閉卷（或開卷）考試、出勤和作業(yè)筆記、專題論文、實驗效果（實驗報告和實驗動手能力）等4種方式來綜合考評學(xué)生的成績。為了使學(xué)生的成績更加精準(zhǔn)地反映學(xué)生的對知識掌握情況，綜合成績考核可參考表1的項目進(jìn)行。

三、結(jié)束語

本文總結(jié)了“PLC”課程學(xué)教改革的理論教學(xué)內(nèi)容、理論教學(xué)模式、實踐教學(xué)模式和考評方式，形成了以“PLC”課程為核心的課程體系結(jié)構(gòu)。通過改革，學(xué)生明確了學(xué)習(xí)目標(biāo)，積極性有了很大的提高，增強(qiáng)了學(xué)生的動手實踐能力。

今后，我們只有積極地不斷創(chuàng)新教學(xué)改革思路，構(gòu)建合理、科學(xué)的課程體系結(jié)構(gòu)，才能培養(yǎng)出符合“新工科”建設(shè)的高素質(zhì)應(yīng)用技術(shù)型人才，以滿足企業(yè)、社會的需要。

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〔責(zé)任編輯：侯慶海〕