“以賽代考”考核方式在PLC教學改革中的應用

王琰琳 紀利琴 吳姍姍

摘要：結合應用型人才的培養目標，針對傳統《PLC及應用》理論考試模式對實踐動手環節弱化等缺點，提出了“以賽代考”的考核方式取代傳統的理論考試.并結合考核要求，對課程的教學過程及手段等進行了相應的改革，以培養學生獨立思考的習慣及提高學生的工程實踐能力.

關鍵詞：以賽代考;考核方式;PLC及應用;改革

中圖分類號：G642? 文獻標識碼：A? 文章編號：1673-260X（2019）02-0166-03

隨著智能制造業的迅速發展和“中國制造2025”計劃的提出，對于應用型本科高校，特別是與智能制造業息息相關的自動化類專業，如何能夠培養學生獨立思考和提高學生的工程應用能力，成為當前教學中亟待解決和突破的問題.在傳統的教學中，由于過于追求最終的分數，而造成學生“高分低能”的現象時有發生，即許多卷面成績優異的學生在給予實際控制要求時，無從下手，無法解決實際的問題，針對這一現象，以“西門子杯”中國智能制造大賽為依托，提出并采用了“以賽代考”的考核方式，進一步推進“以賽促學”“以賽促改”的課程教學改革.

1 教學模式改革

1.1 傳統教學模式分析

傳統教學模式采用理論與實驗線性進行的方式，即理論課在理論教室采用PPT結合板書的方式講授，在理論課程進行到相應的章節或者完全結束后，結合理論課展開實驗，如圖1所示.

《PLC及應用》為一門實踐性很強的課程，內容包括低壓電器設備的使用、電氣控制線路的分析與設計、PLC軟硬件的設計.在傳統教學模式下，無法進行元器件的拆接線和實踐驗證.例如，在講授低壓電器的原理時，僅能通過PPT的模擬動畫來了解低壓電器的工作原理，即便是“觸點”這一簡單的概念，文字表述都較為抽象，無法給學生很直觀的認識.

1.2 “以賽代考”為依托的改進教學模式分析

“以賽代考”的考核方式提出，大大提高了對學生實踐能力的要求，原有的講解式教學不再適應這種新的考核方式，因此，改進的新的教學方式將理論課安排在實驗室進行，在理論講解中引入實物，在程序講解中加入上機實踐環節，充分將理論與實踐結合，而不是傳統的理論課和實驗課的分離教學，很大程度上，提高了課程的應用能力培養，如圖2所示.

2 實踐方式改革

2.1 原有實踐方式分析

在傳統教學模式下，由于理論和實踐的分離執行，理論課中的實踐時間為0.這就使得在其后的實踐環節的設置中，對應的要降低實踐環節的難度，特別是在前2～3個實驗中，將大量時間放在軟件和指令的使用上.所以在實驗項目設置上，前2～3個項目僅為驗證性的基礎實驗，在進行過程中教師講授占了很大一部分比例，無法給學生充分的時間去獨立思考和調試，這對學生應用能力的培養非常不利.

2.2 新理論教學模式下的新實踐方式分析

為更好踐行“以賽代考”的考核方式，在的新理論教學模式下，由于在理論教學過程中，學生就已經掌握了軟件的使用，并且驗證了指令的用法，甚至于一些簡單的程序.

以Y-△降壓啟動為例，在傳統的教學方式中，該例在理論教學中對電氣控制線路、PLC控制線路、程序設計，均需要進行詳細的分析，由于學生無法直觀的用現象來理解而該例又是降壓啟動中的一個經典實例，所以在實踐課程設置的時候，該例將結合軟件的使用作為一個基礎性實驗.而實際上，程序主體內容非常小，該例在學習過前期的正反轉控制、時間順序控制之后，學生完全可以在課堂上獨立完成驗證.在實驗課的設置上，就可以將此類基礎實驗刪除，以綜合性設計性實驗取而代之.并且由于學生已經通過理論課的多次實踐驗證理論的過程中，掌握了硬件的鏈接和軟件的使用，在實驗課上，所開展的綜合性設計性實驗將交由學生完全自主去分析控制要求、設計硬件、設計程序，最終通過不斷的調試，完成實驗任務，很大程度上鍛煉了學生的分析和實踐能力.

在此基礎上，再進行課程實訓時，可以引入在傳統教學方式下，沒有充分時間教學的上位機界面使用及設計.在最終課程所有理論和實踐環節結束后，學生可以自己獨立完成從控制要求分析、下位機軟硬件設計、上位機界面設計等完整的設計流程.

3 “以賽代考”考核方式實施

3.1 考核范圍

采用“以賽代考”考核方式取代原有的筆試考核之后，原有知識點考核范圍不變，包括低壓電器基礎知識、電氣控制線路基礎知識、PLC外圍電路設計、PLC程序設計.

3.2 命題要求

命題分為設計和提問兩個部分，其具體要求設計如下：

（1）賽題可涉及生產生活各個方面，分為基本功能和擴展功能2個部分.基本功能難度相對簡單，能夠實現系統的基本運動功能即可.擴展功能分為硬件擴展和功能擴展兩個部分，硬件擴展部分要求學生根據系統的擴展要求，分析和連接外圍電路;功能擴展部分基于原有基本功能的基礎上，將系統復雜化，充分考查學生的邏輯分析能力、編程能力和實踐動手能力.

（2）教師現場提問部分要基于系統，結合課程教學大綱，提出軟硬件各類問題，可以富有啟發性，使學生進一步的拓寬設計思路，具體問題由提問教師根據現場調試情況決定.

3.3 考核方式

改革后的考核方式，既是對本課程的最終考核，也是對“西門子杯”中國智能制造挑戰賽（以下簡稱“西門子杯”）的選拔.競賽模式參考“西門子杯”的設置，并在此基礎上，結合學生特點和課程特點進行相應調整，具體方式如下：

（1）考核（比賽）采用2人一組，現場抽題，限時2小時調試的方式進行.

（2）學生通過對系統的分析、硬件的設計和連接、程序的編寫，完成基本功能，方可合格.再根據系統性能進一步的優化和完成擴展功能.

（3）教師現場根據系統提問學生，問題涉及本課程相關知識點，學生需正確回答出教師的問題，方可視為獨立完成.

4 改革成效

4.1 學生課堂積極性顯著提高

將比賽引入教學，在枯燥的理論知識中加入實踐，充分提高了學生的興趣和積極性，將學生從被迫做實驗變成主動做實驗.在傳統教學模式下，學生不能直接觀察現象，不易發現問題，很少進行提問，這也就意味著學生很少進行深入的思考.而改革之后，在日常的教學中，學生提問明顯增多，并且在發現問題的時候，能夠主動思考如何去解決問題，而不是遇到問題僅依靠教師解決.

4.2 考核成績更加客觀公正

在以往的紙質考試中，一部分學生會采用背題目的方式應付考試，一方面不可避免地會造成許多課堂學習效果不是很好的學生，通過記憶的方式走捷徑得到較好的成績;另一方面，紙質類的考試，特別是程序的編寫，都是根據步驟酌情給分，實際程序運行的時候，并不一定能夠實現功能.而變成以賽代考以后，要求必須調試出現象以完成控制要求，這樣學生就必須主動的分析問題，解決問題，真正將系統所需功能用軟硬件結合實現，正是因為有這種壓力，學生能夠注重日常的練習，較以往動手能力增強很多，最終的成績也更能客觀的說明學生平時的學習情況.成績也較以往有了顯著提升，如表1所示：

4.3 參加學科競賽的主動性和成績有了明顯提升

通過實踐能力的加強和競賽獎項的鼓勵，學生對學科競賽產生了濃厚的興趣，以“西門子杯”中國智能制造挑戰賽近3年參賽為效果為例，2016未實行以賽代考的方式，僅有6名同學參加，2017年、2018年人數增長為10人.同時成績也有了顯著提升，如表2所示：

其中2017年二等獎中，包括國家二等獎1項，2018年一等獎中，包括國家一等獎1項.

此外，通過改革，學生的實踐能力得到了鍛煉，可以根據所學知識，舉一反三的獨立的去學習新的軟件、研究用法、實現功能.在“西門子杯”競賽中，采用與課堂上S7-200型PLC的S7-1200型PLC進行控制，學生也可以很快地熟悉新的博途軟件編程軟件、WINCC監控軟件的使用與設計，在使用中能夠類比之前所學的類似軟件解決問題和發現新功能，比較不同PLC和編程軟件的不同、優缺點，而不是僅僅局限于課堂所學的知識，真正可以把所學的東西用活.

5 結語

《PLC及應用》課程，以“西門子杯”中國智能制造挑戰賽為依托，通過考核方式的改革，推進了整個教學過程的改進，充分強調了實踐在《PLC及應用》課程中的地位，使得學生對于課程的學習由應付考試改為主動上機調試學習，提高了學生的學習的興趣和實踐的主動性，教學效果較以前有了顯著提升.

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