面向工程能力培養(yǎng)的《PLC控制技術(shù)》課程教學(xué)方法改革

陳永利，陳亞麗，楊明堂

(1.濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南 濟(jì)源 459000；2.漯河職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南 漯河 462000)

《PLC控制技術(shù)》課程是工科院校電類專業(yè)的一門重要的專業(yè)核心課程，該課程融實(shí)踐與技能為一體，實(shí)踐性與操作性很強(qiáng).傳統(tǒng)的教學(xué)模式存在不能將理論知識和實(shí)踐訓(xùn)練緊密聯(lián)系的不足，為了加強(qiáng)學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，提高學(xué)生利用課程基本理論解決自動化控制工程實(shí)際技術(shù)問題的能力，提出了面向工程能力培養(yǎng)的《PLC控制技術(shù)》課程教學(xué)方法改革[1]81-83.

1 傳統(tǒng)教學(xué)中存在的問題

1.1 傳統(tǒng)的教學(xué)模式陳舊，不利于培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力

在傳統(tǒng)的《PLC控制技術(shù)》課程教學(xué)中，教師一般會在前幾周講授PLC的硬件結(jié)構(gòu)、工作原理等抽象知識，然后再學(xué)習(xí)PLC的各種指令的作用，最后再學(xué)習(xí)各種指令的應(yīng)用，再到實(shí)驗(yàn)室實(shí)踐.這種以知識點(diǎn)為中心的教學(xué)模式，學(xué)生只是掌握了一些孤立的知識點(diǎn)，卻很難將各個知識點(diǎn)串起來，缺乏對PLC控制系統(tǒng)的整體認(rèn)知能力，系統(tǒng)分析與綜合設(shè)計(jì)能力非常欠缺，更不會分析、設(shè)計(jì)和評價具體的PLC控制系統(tǒng)，不利于學(xué)生工程實(shí)踐能力的培養(yǎng).

1.2 傳統(tǒng)的教學(xué)方法單一，不利于學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)

傳統(tǒng)的教學(xué)方法習(xí)慣于填鴨式教學(xué)，以教師灌輸為主，學(xué)生被動接受，不利于學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng). 學(xué)生由于認(rèn)識問題，不重視《PLC控制技術(shù)》課程的學(xué)習(xí).

1.3 教材陳舊，內(nèi)容編排不利于學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際

教材仍沿用傳統(tǒng)的編排模式，系統(tǒng)性很強(qiáng)，與工程實(shí)際結(jié)合不夠，各個知識點(diǎn)相互獨(dú)立，學(xué)生學(xué)完知識點(diǎn)后不能與實(shí)際聯(lián)系，學(xué)而不知其所用，學(xué)生面對這樣的課本提不起興趣.

2 面向工程能力培養(yǎng)的教學(xué)改革思路

2.1 打破傳統(tǒng)的教學(xué)模式，重新構(gòu)建教學(xué)內(nèi)容

成立《PLC控制技術(shù)》教學(xué)改革團(tuán)隊(duì)，打破原來以知識點(diǎn)為中心的教學(xué)模式，對《PLC控制技術(shù)》的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行解構(gòu)和重構(gòu)，將理論講授、實(shí)驗(yàn)、實(shí)習(xí)合為一體，融入到工程項(xiàng)目案例中，并在實(shí)訓(xùn)室完成對工程項(xiàng)目案例的學(xué)習(xí)和實(shí)踐操作，邊教邊學(xué)、邊學(xué)邊做，學(xué)做合一，使學(xué)生具備PLC控制系統(tǒng)的整體認(rèn)知能力，提高學(xué)生的系統(tǒng)分析與綜合設(shè)計(jì)能力.

2.2 改變教學(xué)方法，使學(xué)生成為學(xué)習(xí)的主體

改變原來以教師為主體，學(xué)生被動接受的灌輸式教學(xué)方法.在教學(xué)過程中靈活運(yùn)用引導(dǎo)文教學(xué)法、案例分析法、頭腦風(fēng)暴教學(xué)法等多種教學(xué)方法，教師作為引導(dǎo)者和指導(dǎo)者，根據(jù)各個工程項(xiàng)目案例，提出問題，引導(dǎo)和指導(dǎo)學(xué)生分析問題、解決問題，最終掌握PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法. 學(xué)生作為學(xué)習(xí)的主體，變被動學(xué)習(xí)為主動學(xué)習(xí)，有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性[2]157-161.

2.3 根據(jù)項(xiàng)目案例重新編寫教材

根據(jù)確定的項(xiàng)目案例重新編寫教材，將知識點(diǎn)融入到項(xiàng)目案例中，通過案例的學(xué)習(xí)，逐漸掌握各個知識點(diǎn)，各個知識點(diǎn)都與實(shí)際控制過程相結(jié)合，學(xué)生更容易掌握各個知識點(diǎn)的用途，學(xué)有所用，更符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律.

3 面向工程能力培養(yǎng)的教學(xué)方法實(shí)施

面向工程能力培養(yǎng)的教學(xué)方法不是對原有課程知識體系的簡單重復(fù)和驗(yàn)證，而是對原有課程知識體系進(jìn)行重新整理和加工，對原有知識體系進(jìn)行解構(gòu)和重構(gòu)，使課程教學(xué)更趨于工程設(shè)計(jì)實(shí)際.

面向工程能力培養(yǎng)的教學(xué)方法以工程實(shí)例為支撐，將教師、學(xué)生、教學(xué)內(nèi)容、方法手段融為一個有機(jī)整體，教師在做中教，學(xué)生在做中學(xué)，融教學(xué)做于一體，為學(xué)生更好的學(xué)習(xí)提供一個模擬工程平臺，從而培養(yǎng)和提高學(xué)生提出問題、分析問題、解決問題和總結(jié)問題的能力[3]125-127.

3.1 圍繞課程教學(xué)目標(biāo)，精心設(shè)計(jì)適合教學(xué)的工程項(xiàng)目案例

圍繞課程教學(xué)目標(biāo)，通過組織人員走訪相關(guān)企業(yè)，與行業(yè)專家、現(xiàn)場技術(shù)人員座談，與兄弟院校交流，進(jìn)行畢業(yè)生問卷調(diào)查等活動，了解使用PLC控制技術(shù)進(jìn)行產(chǎn)品生產(chǎn)和相關(guān)設(shè)備維護(hù)等職業(yè)活動內(nèi)容，序化所得資料，并分析總結(jié)出若干典型工作任務(wù).結(jié)合我校學(xué)生對專業(yè)知識的掌握及接受程度，經(jīng)過提煉整理加工，遵循由低級到高級，由簡單到復(fù)雜的認(rèn)知規(guī)律，設(shè)計(jì)適合于學(xué)生學(xué)習(xí)的工作任務(wù).依據(jù)工作過程的組成要素，將學(xué)習(xí)型的工作任務(wù)進(jìn)行整合、類比和抽象，開發(fā)設(shè)計(jì)出理論覆蓋面廣、貫穿課程整體內(nèi)容且大部分學(xué)生能參與分析討論的工程項(xiàng)目案例.因此，我們對PLC控制技術(shù)課程教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行解構(gòu)和重構(gòu)，將課程內(nèi)容進(jìn)行序化，選擇了5個典型的工程項(xiàng)目案例，如圖1所示.

圖1 PLC控制技術(shù)課程教學(xué)內(nèi)容構(gòu)建

3.2 靈活運(yùn)用多種教學(xué)方法，逐步提高學(xué)生的工程能力

在工程項(xiàng)目案例教學(xué)中靈活運(yùn)用引導(dǎo)文教學(xué)法、案例分析法、頭腦風(fēng)暴法等多種教學(xué)方法，教師主要發(fā)揮指導(dǎo)、引導(dǎo)、咨詢的作用，學(xué)生采取自主學(xué)習(xí)，合作學(xué)習(xí)和探究性學(xué)習(xí)等學(xué)習(xí)方式，使學(xué)生“手、腦、口、心”并用.如：電動機(jī)的PLC控制、數(shù)碼管的PLC控制等采用引導(dǎo)文教學(xué)法，教師向?qū)W生展示相關(guān)的工程案例、生產(chǎn)實(shí)際錄像、崗位要求、動畫演示等引導(dǎo)材料，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)主動性，明確學(xué)習(xí)任務(wù)和學(xué)習(xí)目標(biāo)，提高學(xué)生解決實(shí)際問題的能力.如：機(jī)床的PLC控制，通過拓展教學(xué)片、多媒體課件、實(shí)習(xí)車間的設(shè)備這些手段來展示案例，教師提出具體的工況要求，由學(xué)生利用已掌握的知識，以小組的形式完成方案設(shè)計(jì)，教師對學(xué)生的方案進(jìn)行分析，引出工業(yè)中的最佳設(shè)計(jì)方案.如：交通燈的PLC控制，學(xué)生根據(jù)已掌握的相關(guān)知識點(diǎn)，通過集體討論，集思廣益，表達(dá)自己的意見，通過同學(xué)之間的相互激勵引起連鎖反應(yīng)，從而使學(xué)生獲得大量的構(gòu)想，經(jīng)過組合和改進(jìn)，達(dá)到創(chuàng)造性地解決問題的目的.在教學(xué)過程中，通過多種教學(xué)方法的靈活運(yùn)用，教師只是學(xué)習(xí)的引導(dǎo)著、指導(dǎo)者，學(xué)生成為學(xué)習(xí)的主體，由淺入深逐漸構(gòu)建自己的知識體系，不僅掌握了系統(tǒng)的知識，而且培養(yǎng)了學(xué)生分析問題與解決問題的能力[4]137-138.

3.3 在實(shí)踐教學(xué)中有意識地對學(xué)生進(jìn)行工程分析與設(shè)計(jì)能力的訓(xùn)練

為了提高學(xué)生的工程分析與設(shè)計(jì)能力，實(shí)踐教學(xué)過程采用準(zhǔn)備、實(shí)訓(xùn)和分析總結(jié)三個階段完成.

準(zhǔn)備階段：教師指導(dǎo)學(xué)生完成相關(guān)知識點(diǎn)的學(xué)習(xí)，并結(jié)合實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)裝置演示工程案例控制過程，包括實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)裝備的使用等.然后根據(jù)學(xué)生的興趣、知識點(diǎn)結(jié)構(gòu)等對學(xué)生分組，發(fā)放工作任務(wù)單，學(xué)生通過小組協(xié)作模式，分析、討論、制定自己的工作計(jì)劃、決策方案.

實(shí)訓(xùn)階段：該階段以學(xué)生實(shí)際操作為主.學(xué)生根據(jù)工作任務(wù)單制定工作計(jì)劃、決策方案，借助于實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)裝置，學(xué)生對設(shè)計(jì)方案進(jìn)行仿真模擬，然后根據(jù)獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、比較，決定是否采用其它的設(shè)計(jì)方案.這樣不斷循環(huán)，最終由學(xué)生小組共同完成該實(shí)訓(xùn)操作.通過該階段的訓(xùn)練可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生體驗(yàn)工程分析和設(shè)計(jì)過程，培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題能力，還可以培養(yǎng)學(xué)生表達(dá)自己的意見以及與別人溝通、協(xié)作的能力.

分析總結(jié)階段：該階段由學(xué)生小組根據(jù)前兩個階段的工作，寫出任務(wù)完成分析報(bào)告，最后由教師給出評定.如：交通燈的PLC控制實(shí)施過程中，教師指導(dǎo)學(xué)生完成交通燈控制方面的軟、硬件知識，教師介紹實(shí)訓(xùn)教學(xué)裝備操作規(guī)范，發(fā)放“交通燈的PLC控制”工作任務(wù)單；學(xué)生領(lǐng)取“交通燈的PLC控制”工作任務(wù)單后，進(jìn)行分析討論、查找資料，并按照各自的設(shè)計(jì)思路畫出方框圖、設(shè)計(jì)原理圖并選擇元器件，學(xué)生將各自的設(shè)計(jì)方案在小組內(nèi)進(jìn)行論證，小組成員經(jīng)過討論，在綜合考慮方案是否符合實(shí)際，是否經(jīng)濟(jì)可行等，最終提出初步的“交通燈的PLC控制方案”；學(xué)生在實(shí)訓(xùn)臺上進(jìn)行硬件接線，程序設(shè)計(jì)與調(diào)試，每次實(shí)驗(yàn)后對交通燈的工作狀態(tài)進(jìn)行分析，然后修改“交通燈的PLC控制方案”，反復(fù)進(jìn)行數(shù)次，直到小組認(rèn)為“交通燈的PLC控制方案”較為完整；整理實(shí)訓(xùn)數(shù)據(jù)、書寫實(shí)訓(xùn)報(bào)告，與教師討論“交通燈PLC控制”結(jié)果[5]149-150.

4 結(jié)語

通過面向工程能力培養(yǎng)的教學(xué)方法在《PLC控制技術(shù)》教學(xué)中的應(yīng)用與實(shí)踐，我們深刻體會到：面向工程能力培養(yǎng)的教學(xué)方法把理論知識與實(shí)踐技能有機(jī)地結(jié)合起來，不僅有利于學(xué)生理解和掌握課程的理論知識，更使他們懂得怎樣靈活應(yīng)用這些知識. 激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動了學(xué)生主動學(xué)習(xí)的積極性，有效提高了學(xué)生對PLC控制系統(tǒng)的整體分析與綜合設(shè)計(jì)能力.

[1] 周先輝.面向工程能力培養(yǎng)的《機(jī)械工程控制基礎(chǔ)》課程教學(xué)方法探索[J].高教論壇,2010(01).

[2] 左建勇.面向工程的實(shí)訓(xùn)教學(xué)模式與案例分析[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索,2011(7).

[3] 王慶九,鐘瑞明,顧大強(qiáng).面向工程能力培養(yǎng)的機(jī)械基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法探討[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索,2011(11).

[4] 張振利,劉暉,王祖麟.面向工程以創(chuàng)新能力培養(yǎng)為目標(biāo)的自動化專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系的改革與實(shí)踐[J].2011(34).

[5] 宋 菲,智海素,張翠明.高職電類專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課程項(xiàng)目教學(xué)法的探討[J].教育與職業(yè),2012(3).