新工科背景下電氣控制與PLC課程教學改革探索與實踐

沈偉 劉歡歡 程宏佳 郝龍

摘要：新工科的建設對當代高等教育提出了更高要求。企業(yè)對工程技術人才要求不斷提高，結合電氣控制與PLC課程的特點，對本課程及考核中存在的問題進行了教學改革探索與實踐，使之充分體現(xiàn)實踐與創(chuàng)新的結合，同時課程考核實行多元化，全面考察學生學習與創(chuàng)新能力，從而探索出一條新工科人才培養(yǎng)的新路徑。

關鍵詞：新工科;PLC;教學改革

前言

2017年2月，教育部啟動“新工科”建設計劃，先后形成“復旦共識”“天大行動”，對應用技術型高校的人才培養(yǎng)質量提出要求，目的是能夠更好的培養(yǎng)適應生產需求的應用技術型人才。電氣控制與PLC課程作為機械電子工程專業(yè)的一門必修課，重理論，輕實踐，使培養(yǎng)的學生只會“熟練”記憶PLC的基本指令，實踐技能嚴重欠缺，不能適應新工科人才培養(yǎng)的要求。在教育部大力推進新工科建設的戰(zhàn)略背景下，對電氣控制與PLC課程的教學內容與模式、實踐環(huán)節(jié)等都需要進行改革，以促進學生理論和實踐的平衡發(fā)展，滿足企業(yè)對PLC人才的要求。

一、新工科背景下電氣控制與PLC課程的現(xiàn)狀與問題

（一） “產”與“教”存在脫節(jié)

傳統(tǒng)的PLC教學方式與國家新型產業(yè)不相符，學生畢業(yè)后不能快速適應行業(yè)的發(fā)展，這是典型“產”與“教”的脫節(jié)。這種情況的出現(xiàn)，一方面會打擊學生學習PLC的積極性，降低學生對PLC課程的興趣;另一方面會使學生缺少實踐經驗，無法適應當今新型行業(yè)的發(fā)展。

（二）教學內容固化，知識點單一

目前已出版的PLC教材大部分按照傳統(tǒng)知識點的結構編排，知識點銜接不夠緊密。學生在學習時缺少創(chuàng)造性思維。而教材中的教學案例主要是以搶答器、交通燈等傳統(tǒng)教學案例為主，無法全面培養(yǎng)學生工程實踐能力。長此以往，學生只會機械的學習PLC的編程，而達不到學以致用的目的。

（三）實驗設備數量少，教學資源有限

以本院為例，電氣控制與PLC課程教學大綱要求課程為48課時，其中理論課42課時，實驗課6課時。教學內容包括：常用低壓電器、電動機基本控制電路、可編程控制器基本原理和指令系統(tǒng)介紹，最后介紹可編程控制器的應用，教師在授課時很難把知識講透講全，由于受課時量的限制，網絡和組態(tài)部分全靠自學完成，對于大部分學生來說，很難理解到位。實驗教學安排在理論教學后進行，實驗設備數量少，資源有限，且均為驗證性實驗，學生難以達到鍛煉的目的，實驗效果不理想。

二、新工科背景下我系培養(yǎng)PLC人才的優(yōu)勢

學校由天津理工大學與天津中環(huán)電子信息集團有限公司合作興辦，以育人為根本，堅持以社會需求為導向，在新工科背景下進行專業(yè)和課程的改革，致力于培養(yǎng)具有較強實踐能力、創(chuàng)新精神的高素質應用型專門人才。我系依托學校的優(yōu)勢資源，邀請具有一線實踐經驗的工程師參與專業(yè)人才培養(yǎng)方案的修訂和《電氣控制與PLC》課程教學文件和教學資源的建設，在教學內容、教學方式和教學手段等方面形成了鮮明特色。

（一）打造線上線下混合課程，激發(fā)學生學習的積極性

混合式教學模式不同于傳統(tǒng)的課堂教學模式，學生通過手機、電腦等移動終端在線上完成對教學視頻、測驗等資源的學習，教師與學生的交流互動可通過線下課堂完成。教師可通過移動終端方便的查看學生視頻觀看率、作業(yè)正確率等數據進行個性化分析，有助于教師對每一位學生的充分了解。

（二）企業(yè)工程師參與教學設計，提升學生實踐水平

在電氣控制與PLC課程教學過程中，采用教師為主導、學生為主體的教育理念，教學過程與昆山巨林科教實業(yè)有限公司研發(fā)的智能制造設備深度融合，將設備功能進行分解，提取知識點，對應到課程相關章節(jié)中。通過任務驅動、工學結合等教學方法，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維，從而提高學生對PLC知識點的理解。在實際教學環(huán)節(jié)里，包含了示范教學、案例教學、利用網絡資源自主學習等多種教學方法，將“巨林制造”的教育理念貫穿到每個環(huán)節(jié)，達到學以致用的目的，滿足企業(yè)的需求。

（三）充分利用公共實訓中心資料，打造精品課程

公共實訓中心是國家級的實訓中心，其設備種類齊全，數量充足。經調研，內置實驗設備完全符合PLC課程對實驗的要求。我系搬遷到天津海河教育園區(qū)，充分利用園區(qū)公共實訓中心的教學資源，與中心開展深度合作，能夠讓學生在掌握理論知識的基礎上，通過實驗進行鞏固和強化，促進學生實踐能力的提高。

三、新工科背景下PLC課程的改革和完善

（一）優(yōu)化教學內容，提升教學水平

隨著人工智能的不斷創(chuàng)新和發(fā)展以及高科技裝備的更新變化，PLC技術也不斷發(fā)展。通過去企業(yè)調研并搜集PLC技術在企業(yè)的應用實例，不斷優(yōu)化調整課程教學內容，形成以企業(yè)需求為導向、以新興技術為驅動的教學大綱。課程教學內容的設計把PLC技術與新興產業(yè)緊密結合起來，學生在學習PLC基本工作原理和基本指令的基礎上，把企業(yè)實際案例應用到教學過程中。

（二）企業(yè)參與課程建設，打造優(yōu)秀人才

企業(yè)工程師對專業(yè)實驗室的建設給予充分的指導，根據企業(yè)人才需要建設實驗室。同時，企業(yè)人員直接參與專業(yè)人才培養(yǎng)方案的修訂和電氣控制與PLC課程教學文件和教學資源的建設，其中包括大綱的編寫、實驗指導書和課程設計指導書的編寫等。學校與企業(yè)深度合作，充分了解企業(yè)之所需，使我系培養(yǎng)出的畢業(yè)生能夠順利進入優(yōu)秀企業(yè)中去，服務于企業(yè)生產。

（三）完善考核方式，培養(yǎng)優(yōu)秀人才

課程的考核方式不僅要客觀反應教學效果，同時也要引導學生正確的學習方向。傳統(tǒng)的電氣控制與PLC課程考核方式為期末考試占70%，實驗成績占20%，平時成績占10%。考試方式中規(guī)中矩，導致學生出現(xiàn)考前死記硬背的現(xiàn)象。根據電氣控制與PLC課程的特點，通過提高課中練習、課程設計、實驗項目等所占比例，突出對學生實際應用能力、團隊合作能力和創(chuàng)新能力的考核，形成能夠反映學生學習能力的考核系統(tǒng)。

結論

我國新興產業(yè)對新工科人才的需求不斷增加，傳統(tǒng)的電氣控制與PLC課程教學方法也要隨之更新和完善。本文以培養(yǎng)企業(yè)需求的應用型人才為目標，提出了新工科背景下電氣控制與PLC課程的改革方法。通過對PLC課程教學內容的不斷完善，引導學生在人工智能等新興產業(yè)對課程的應用，并通過引入企業(yè)生產應用實例，使學生理論與實踐有機結合，按照新工科理念實現(xiàn)人才培養(yǎng)中的科學、人文、工程的交叉融合，力爭培養(yǎng)創(chuàng)新型人才，通過實踐操作，使得學生具備一定的研究能力和實踐能力，成為企業(yè)需要的有用之才。

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項目名稱及編號：教育部2019年第一批產學合作協(xié)同育人項目“新工科背景下基于巨林智能制造實訓平臺的電氣控制與PLC課程應用與實踐”（825a47b5-7f3a-4cf0-b820-6d188b5a7550）