高校電氣控制與PLC課程一體化教學(xué)改革與實(shí)踐

李宏偉 韓瑜 胡山 陳志亮 關(guān)蓓蓓

摘要：電氣控制與PLC課程作為高校自動化類專業(yè)的核心課，屬于實(shí)踐性較強(qiáng)的課程，以強(qiáng)化PLC的實(shí)踐應(yīng)用為出發(fā)點(diǎn)，構(gòu)建以能力培養(yǎng)為核心的一體化教學(xué)體系，并在教學(xué)中以任務(wù)驅(qū)動實(shí)施，較好地體現(xiàn)了課程教學(xué)目標(biāo)，有助于達(dá)成人才培養(yǎng)的目標(biāo)。研究成果對其他高校教師有一定的參考作用。

關(guān)鍵詞：PLC;一體化;教學(xué)目標(biāo);學(xué)習(xí)情境

中圖分類號：G642.0? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ?文章編號：1674-9324（2019）43-0139-02

一、引言

可編程控制器（簡稱PLC）系統(tǒng)從客戶的需求出發(fā)，具有實(shí)用性比較強(qiáng)、易于控制、使用方便、體積小、能耗小、穩(wěn)定性強(qiáng)及可靠性高的特點(diǎn)，在生產(chǎn)企業(yè)的應(yīng)用十分廣泛。為了使培養(yǎng)出的人才更加適應(yīng)社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求，高校自動化類專業(yè)基本都開設(shè)了電氣控制與PLC課程，并且作為專業(yè)核心課程開展教學(xué)，其地位受到越來越多的師生重視。通過該課程的學(xué)習(xí)，結(jié)合其他配套專業(yè)課程，高校能夠培養(yǎng)出勝任各類自動化生產(chǎn)控制系統(tǒng)的安裝、調(diào)試、維護(hù)等工作的應(yīng)用型高級專門人才[1]。

由于PLC具有很強(qiáng)的實(shí)用性，因此電氣控制與PLC課程在教學(xué)過程中應(yīng)注重實(shí)踐能力的培養(yǎng)。很多高校在教學(xué)過程中，對該課程基本上是以理論教學(xué)為主，實(shí)驗(yàn)教學(xué)為輔，甚至有的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和理論知識不能完全對應(yīng)。鑒于此，結(jié)合當(dāng)前對人才的實(shí)際需求，擬對該課程知識重新整合，按照一體化教學(xué)模式開展教學(xué)，以期取得更好的教學(xué)效果。

二、課程情況介紹

電氣控制與PLC課屬于專業(yè)核心課程。對于自動化類專業(yè)人才培養(yǎng)方案來說，它是根據(jù)人才培養(yǎng)定位來構(gòu)建課程體系，結(jié)合國家要求，第一學(xué)年以公共基礎(chǔ)課為主，如思想政治課、數(shù)學(xué)課、機(jī)械基礎(chǔ)等;第二學(xué)年以專業(yè)學(xué)科平臺課為主，包括電路、電子技術(shù)、電力電子技術(shù)、電機(jī)與拖動基礎(chǔ)等;第三學(xué)年以專業(yè)課程為主，包括電氣控制與PLC、傳感器技術(shù)、單片機(jī)技術(shù)等[2]。電氣控制與PLC課程的開設(shè)，需要其他專業(yè)基礎(chǔ)課作為支撐。

三、構(gòu)建一體化的教學(xué)體系

（一）指導(dǎo)思想與思路

電氣控制與PLC課程一體化教學(xué)體系的構(gòu)建，要體現(xiàn)職業(yè)教育教學(xué)理念，緊密圍繞應(yīng)用型高級專門人才培養(yǎng)目標(biāo)，以職業(yè)能力培養(yǎng)為核心，充分體現(xiàn)職業(yè)性、學(xué)術(shù)性，既要考慮到學(xué)生專業(yè)能力的培養(yǎng)，結(jié)合國家職業(yè)資格要求，又要考慮到本科人才培養(yǎng)目的，充分體現(xiàn)“教、學(xué)、做”一體化，以實(shí)現(xiàn)人才培養(yǎng)目標(biāo)與社會需求的達(dá)成度。

因此，該課程一體化教學(xué)體系的構(gòu)建，要充分考慮學(xué)生專業(yè)綜合能力的培養(yǎng)，突出課程實(shí)踐性，凸顯課程核心地位，通過對實(shí)際崗位工作分析，提煉課程核心要素，然后基于典型工作任務(wù)，構(gòu)建若干學(xué)習(xí)情境、工作任務(wù)，以工作能力為導(dǎo)向，以專業(yè)能力提升為目標(biāo)，構(gòu)建出完整的一體化教學(xué)體系。經(jīng)過實(shí)踐檢驗(yàn)，再進(jìn)一步完善，使培養(yǎng)出的人才真正與崗位對接，與社會發(fā)展相適應(yīng)。

（二）確定課程教學(xué)目標(biāo)

電氣控制與PLC課程的教學(xué)目標(biāo)要圍繞學(xué)生專業(yè)核心能力來確定，目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力、構(gòu)建系統(tǒng)化的設(shè)計(jì)與維護(hù)能力，并為后續(xù)的專業(yè)課程學(xué)習(xí)奠定扎實(shí)的基礎(chǔ)。學(xué)生通過學(xué)習(xí)該課程，要形成硬接線及軟件編程方面的邏輯思維，在知識、能力與素質(zhì)等方面達(dá)到如下目標(biāo)：

1.知識目標(biāo)：（1）掌握繼電接觸器控制電路中常用的電氣符號;（2）掌握典型繼電接觸器控制系統(tǒng)的主電路、控制電路和保護(hù)環(huán)節(jié);（3）熟悉PLC體系結(jié)構(gòu)、工作原理及所選定PLC的指令系統(tǒng)和編程工具;（4）掌握并熟練運(yùn)用梯形圖語句編程，了解符號語句的編程方法;（5）熟悉PLC模擬量單元、PID指令及其在調(diào)節(jié)控制中的應(yīng)用;（6）熟悉PLC通信功能及其聯(lián)網(wǎng)技術(shù);（7）熟悉PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)。

2.能力與素質(zhì)目標(biāo)：（1）培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)綜合實(shí)踐的認(rèn)知能力與動手能力;（2）培養(yǎng)學(xué)生的系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力;（3）培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)能力與職業(yè)素養(yǎng)，初步符合崗位需求的能力。

（三）構(gòu)建課程教學(xué)內(nèi)容體系

依據(jù)課程教學(xué)目標(biāo)及構(gòu)建思路，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，進(jìn)行現(xiàn)場調(diào)研和網(wǎng)絡(luò)調(diào)研之后，由企業(yè)工程師、校內(nèi)外專家共同討論，確定典型工作任務(wù)。然后，根據(jù)典型工作任務(wù)，進(jìn)行學(xué)習(xí)情境的提煉，形成如圖1所示的學(xué)習(xí)情境。該課程有7個(gè)學(xué)習(xí)情境，它們既相互聯(lián)系，又各自成章。從內(nèi)容的難易程度上，是按照由易到難、由簡單到復(fù)雜的方法安排的。總體內(nèi)容的安排完全按照以能力為中心的理念進(jìn)行，教師授課地點(diǎn)選擇在實(shí)訓(xùn)室，按照邊講邊練、注重實(shí)踐的原則合理安排學(xué)習(xí)情境的各項(xiàng)任務(wù)[3]。

根據(jù)典型工作任務(wù)的分析結(jié)果，結(jié)合教學(xué)實(shí)際，對于每個(gè)學(xué)習(xí)情境又安排了若干學(xué)習(xí)任務(wù)。每個(gè)學(xué)習(xí)任務(wù)的內(nèi)容編排充分體現(xiàn)理實(shí)一體的教學(xué)模式，既包含相應(yīng)的理論知識分析，又包含相應(yīng)的工作任務(wù)內(nèi)容。對于每個(gè)工作任務(wù)，按照一體化模式需求，也安排了評價(jià)驗(yàn)收表。每個(gè)學(xué)習(xí)情境的任務(wù)也是按照由易到難、由簡單到復(fù)雜的思路進(jìn)行編排、選擇的。

總的來說，學(xué)習(xí)情境以及情境下的工作任務(wù)要按照必需原則和夠用原則來安排，各工作任務(wù)內(nèi)容要與生產(chǎn)實(shí)際相結(jié)合，切實(shí)圍繞課程教學(xué)目標(biāo)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

四、一體化教學(xué)的實(shí)施

（一）必備條件——設(shè)備及場地

開展一體化教學(xué)需要標(biāo)準(zhǔn)化的或接近標(biāo)準(zhǔn)化的教學(xué)場地，須包含教學(xué)區(qū)、討論區(qū)、實(shí)踐區(qū)、材料區(qū)等。此外，還需要實(shí)踐操作設(shè)備，且設(shè)備數(shù)量要達(dá)到教學(xué)要求。該項(xiàng)教學(xué)改革在實(shí)施過程中要充分利用現(xiàn)有場地，在保證設(shè)備套數(shù)的基礎(chǔ)上，切實(shí)采用邊講邊練的一體化模式開展教學(xué)活動。設(shè)備的開放程度較好，完全滿足教學(xué)需求。整個(gè)實(shí)驗(yàn)線路的構(gòu)建，完全由學(xué)生根據(jù)任務(wù)安排自主完成，效果良好[4]。

（二）實(shí)施流程

該課程的一體化教學(xué)是基于工作過程系統(tǒng)化的一體化教學(xué)模式[5]。實(shí)施過程包括集中講解、布置任務(wù)、分組操作、巡回指導(dǎo)、專題點(diǎn)評和成果驗(yàn)收評價(jià)。教學(xué)實(shí)施過程中，依據(jù)設(shè)定流程開展各項(xiàng)學(xué)習(xí)，由任務(wù)驅(qū)動教學(xué)，由評價(jià)考核學(xué)習(xí)結(jié)果，學(xué)生既在做中學(xué)，又在學(xué)中做、學(xué)中思。整個(gè)教學(xué)過程凸顯了課程的實(shí)踐性，以及其廣泛的生產(chǎn)應(yīng)用性。

五、課程教學(xué)改革實(shí)施效果

該課程已經(jīng)對3屆學(xué)生進(jìn)行教學(xué)，形成了較為系統(tǒng)的教學(xué)資源和校本教材，并且教材在修訂后即將出版。通過調(diào)查可知，學(xué)生對PLC知識和技能的掌握程度較好，教學(xué)效果顯著，值得借鑒與推廣。

六、結(jié)語

一體化教學(xué)模式的改革雖然實(shí)施多年，教師也具備了較為豐富的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，但在數(shù)字化教學(xué)資源方面還是欠缺的，需要設(shè)計(jì)一些網(wǎng)絡(luò)化的資源，如微課、習(xí)題庫、案例等。有了這些資源，課程教學(xué)體系與內(nèi)容才會更加完備。此外，對于開展一體化教學(xué)的場地，也需要逐步優(yōu)化，以期從硬件方面更加符合一體化教學(xué)的要求。

總之，當(dāng)前高校教學(xué)改革進(jìn)入深水區(qū)，探索專業(yè)課程的教學(xué)方式方法，需要教師大膽嘗試，樂于實(shí)踐，有效提升高校教學(xué)效果。

參考文獻(xiàn)：

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[5]黃海龍，等.PLC控制技術(shù)課程改革的研究與實(shí)踐[J].遼寧工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（社會科學(xué)版），2018，（6）：1-3.