開放式高職機(jī)電類課程改革初探——以《可編程控制器技術(shù)》為例

張墩利 周國棟

（湖南廣播電視大學(xué)，湖南 長沙 41004）

一、引 言

隨著市場經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，高技能應(yīng)用型人才的需求在不斷增加，對人才水平的要求也在不斷地提高。為了滿足新形勢的需求，教師們積極推動(dòng)課程改革，尋求適應(yīng)高職改革的教學(xué)模式，機(jī)電類專業(yè)的改革探索也在如火如荼地進(jìn)行[1]。

可編程控制器技術(shù) (以下簡稱PLC)已廣泛應(yīng)用于各控制領(lǐng)域，尤其是在工業(yè)生產(chǎn)過程控制中，它具有其它控制器無可比擬的優(yōu)點(diǎn)：可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)，在惡劣的生產(chǎn)環(huán)境里，仍然可以十分正常地工作。PLC是高職機(jī)電類專業(yè)的一門核心課程，旨在為機(jī)電工程企業(yè)的技術(shù)人員培養(yǎng)可編程控制器的改造、設(shè)計(jì)、裝調(diào)所需要的專業(yè)能力。提高該課程的教學(xué)質(zhì)量對提高機(jī)電類專業(yè)人才素質(zhì)具有十分重要的意義。

二、機(jī)電技術(shù)人才的供需矛盾現(xiàn)狀

近幾年來，我國機(jī)電類專業(yè)技術(shù)人才十分緊缺。主要是由于機(jī)電產(chǎn)品外貿(mào)出口的發(fā)展、機(jī)電一體化技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)的應(yīng)用中越來越多，要求越來越高。在人才缺口中，尤其以機(jī)電設(shè)備裝調(diào)維修人員和機(jī)電設(shè)備售后服務(wù)人員最為突出，而這類人才的知識體系主要都是建立在以PLC為核心的基礎(chǔ)之上，并且市場對此類人才的巨大需求缺口會(huì)在較長的一段時(shí)間內(nèi)存在。

高職院校培養(yǎng)模式卻不能很好地適應(yīng)企業(yè)的需求，當(dāng)前高職院校機(jī)電類專業(yè)大部分都開設(shè)了PLC這門課程，由于課時(shí)不足，教學(xué)內(nèi)容只能以基礎(chǔ)知識為主，對PLC綜合運(yùn)用的教學(xué)不足，導(dǎo)致學(xué)生解決較復(fù)雜的工程實(shí)際問題能力不足，更談不上為企業(yè)進(jìn)行創(chuàng)新和技改。目前大部分企業(yè)的做法是在高職學(xué)生中挑選成績優(yōu)異的進(jìn)行一段時(shí)間的集中培訓(xùn) (半年至一年左右)，才有可能使之成長為企業(yè)的技術(shù)骨干[2]。

三、PLC課程在實(shí)際教學(xué)中存在的問題

據(jù)調(diào)研統(tǒng)計(jì)，機(jī)電類的機(jī)電一體化技術(shù)、機(jī)械設(shè)計(jì)與制造、數(shù)控技術(shù)、電氣自動(dòng)化等專業(yè)都開設(shè)了PLC課程，學(xué)時(shí)大都在60課時(shí)左右，而教學(xué)效果是大部分學(xué)生只能記住一些概念和例題，其學(xué)習(xí)的目的最終演變成對付課程考試，不理解的知識在課程結(jié)束后很快就會(huì)忘記[3-4]。調(diào)查表明只有不高于20%學(xué)生能較好地理解課程學(xué)習(xí)內(nèi)容并能運(yùn)用于實(shí)踐。

造成這種學(xué)生不感興趣的局面，原因主要有以下幾個(gè)方面：

首先，目前的可編程控制技術(shù)的實(shí)驗(yàn)裝置大都是簡易配置，只能滿足簡單的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，與企業(yè)的生產(chǎn)線區(qū)別很大，學(xué)生們感受不到實(shí)際生產(chǎn)過程中千差萬別的問題所帶來的挑戰(zhàn)性，慢慢便失去了探索的興趣，即使勉強(qiáng)堅(jiān)持，對PLC知識的理解往往過于片面。

其次，很多可編程控制技術(shù)教材，內(nèi)容上都是介紹可編程元器件的結(jié)構(gòu)、工作原理和單一的幾個(gè)的實(shí)例，缺乏高品質(zhì)的實(shí)踐性教學(xué)案例，所謂高品質(zhì)，是指具有趣味性，對于學(xué)習(xí)自覺性、主動(dòng)性、鉆研性不強(qiáng)的高職學(xué)生來說，教材內(nèi)容缺乏吸引力，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不高，預(yù)習(xí)和復(fù)習(xí)環(huán)節(jié)很難開展，教學(xué)過程主要依靠教師在僅有的課堂時(shí)間內(nèi)進(jìn)行講解和操作。

再者，不同專業(yè)的PLC課程教學(xué)效果也存在差別。機(jī)電一體化專業(yè)的學(xué)生教學(xué)效果相對較好，數(shù)控技術(shù)和機(jī)械制造等專業(yè)的學(xué)生都認(rèn)為這不是他們的專業(yè)課程，學(xué)習(xí)效果差。

四、目前教學(xué)中采用的應(yīng)對策略

第一，針對不同的專業(yè)，PLC課程使用不同的教課方式和內(nèi)容。機(jī)電一體化專業(yè)和電氣自動(dòng)化專業(yè)繼續(xù)設(shè)置《可編程控制技術(shù)》課程，并增加實(shí)訓(xùn)周，以加強(qiáng)教學(xué)效果。數(shù)控專業(yè)則改為《數(shù)控機(jī)床的調(diào)整與維護(hù)》課程，將PLC內(nèi)容貫穿其中。機(jī)械設(shè)計(jì)與制造專業(yè)采用《可編程控制技術(shù)實(shí)訓(xùn)》，案例式教學(xué)和項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)相結(jié)合。

第二，打破傳統(tǒng)的學(xué)科體系和教學(xué)方法，重新選定教材，并且和自編講義相結(jié)合。不同的教學(xué)內(nèi)容，采用多種教學(xué)方法相結(jié)合。

首先是傳統(tǒng)型教學(xué)部分，在可編程控制技術(shù)課程中，程序設(shè)計(jì)、工作原理及其抗干擾的技術(shù)部分，這樣的內(nèi)容理論性很強(qiáng)，需要仔細(xì)向同學(xué)們講解清楚，我們繼續(xù)采用傳統(tǒng)的教學(xué)模式。

其次是演示型教學(xué)部分，也就是可編程控制器的使用及其內(nèi)部結(jié)構(gòu)，這樣的內(nèi)容選擇在實(shí)驗(yàn)室教學(xué)。在課堂上教師一邊講解一邊在試驗(yàn)臺演示，采用這樣的教學(xué)模式有利于讓同學(xué)們對本課程有個(gè)感性認(rèn)識。在入門階段，根據(jù)實(shí)際情況選擇三兩個(gè)簡單實(shí)驗(yàn)，仔細(xì)講解，幫助學(xué)生的學(xué)習(xí)。

再次就是多媒體教學(xué)部分。這樣的教學(xué)需要在多媒體教室進(jìn)行，配備一臺計(jì)算機(jī)和一臺投影儀進(jìn)行教學(xué)。因?yàn)閷?shí)際上我們的學(xué)生不可能學(xué)習(xí)一部分內(nèi)容就到工廠去看工業(yè)現(xiàn)場，這就需要我們使用多媒體教學(xué)手段模擬實(shí)際的工業(yè)控制系統(tǒng)。教師利用多媒體演示當(dāng)今市場最流行最新型的產(chǎn)品外部結(jié)構(gòu)圖，達(dá)到“所見即所得”的效果，使學(xué)生有種身臨其境的感覺，從而提高教學(xué)效率。這樣就可以讓我們的學(xué)生了解最前沿的內(nèi)容，讓他們學(xué)習(xí)的知識能夠跟上新型設(shè)備的改進(jìn)，保持超前性。簡單的四個(gè)課時(shí)，就可以帶領(lǐng)同學(xué)們從不同方面了解教學(xué)內(nèi)容，這在傳統(tǒng)的教授型的教學(xué)模式中是難以實(shí)現(xiàn)的。

最后就是開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法。我校的傳統(tǒng)教學(xué)方法是，教師先講解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，然后學(xué)生使用相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)器材進(jìn)行模仿。這樣的方法培養(yǎng)出的學(xué)生不具備創(chuàng)新性及可持續(xù)發(fā)展的能力，所以我們在小范圍需要采用開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)。在這樣的方式下由學(xué)生自己選擇實(shí)驗(yàn)課題和需要的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟、分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果及數(shù)據(jù)。教師只是起到輔助作用，即幫助學(xué)生解決實(shí)驗(yàn)過程中遇到的困難。這樣的實(shí)驗(yàn)教師只向?qū)W生提出實(shí)驗(yàn)任務(wù)和要求，主體部分都交由學(xué)生自己查資料準(zhǔn)備，進(jìn)而讓學(xué)生發(fā)揮自己的創(chuàng)新能力。開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)對學(xué)生的綜合能力要求很高，因?yàn)槿诤狭吮緦W(xué)科的知識技術(shù)和相關(guān)學(xué)科的內(nèi)容，具有很大的思維活動(dòng)空間。在這樣的實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生必須自己選實(shí)驗(yàn)課，自己配備實(shí)驗(yàn)儀器，自己確定實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)步驟，自己記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并寫出實(shí)驗(yàn)報(bào)告和實(shí)驗(yàn)分析。這樣同學(xué)們既掌握了可編程控制器的基本操作技能，又具備了自我開發(fā)創(chuàng)作的潛能，為零距離上崗打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

第三，培養(yǎng)特長生，根據(jù)湖南人才需求信息，為確保我們培養(yǎng)的學(xué)生能零距離上崗，我們從機(jī)電類專業(yè)的學(xué)生中找出對可編程控制技術(shù)課程熱情高，學(xué)習(xí)比較扎實(shí)的同學(xué)，開設(shè)一個(gè)選修班，繼續(xù)對本課程進(jìn)行拓展提升，以適應(yīng)社會(huì)的專業(yè)需求。在第三學(xué)期末學(xué)生自愿報(bào)名，教師對報(bào)名的學(xué)生進(jìn)行初步考核，選取部分學(xué)生作為特長生進(jìn)行培訓(xùn)。根據(jù)市場調(diào)研所得的可編程控制技術(shù)的崗位需求，學(xué)生自由選擇崗位方向，利用我們的校企合作單位三一重工和中聯(lián)重科等湖南的龍頭企業(yè)的優(yōu)勢，把企業(yè)的可編程方面的技術(shù)員安排到我們課堂中串講，再利用休息日或者寒暑假組織學(xué)生到企業(yè)進(jìn)行頂崗實(shí)習(xí)，盡量培養(yǎng)優(yōu)秀的可編程控制技術(shù)的專業(yè)人才。采用的教材是校企共同編制的講義，在老師的指導(dǎo)下，學(xué)生更多地了解實(shí)際工作中需要的技術(shù)，提前具備解決實(shí)際工作崗位中臨時(shí)遇到的一些故障的能力。培養(yǎng)的思路圖如圖1所示。

圖1 特長生培養(yǎng)思路

五、對工科開放式高職教學(xué)改革的思考

雖然很多國內(nèi)外示范性高校走在教學(xué)改革的前列，有很多值得學(xué)習(xí)的地方，但是不能一味的模仿，要根據(jù)自己學(xué)校的教學(xué)設(shè)施及我們的教學(xué)群體的現(xiàn)狀，探索出適合我們的教學(xué)方法。所以我們在講解書本知識的基礎(chǔ)上，還采用基于工作過程的教學(xué)模式。在實(shí)踐過程中為了解決實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境和零距離感受工業(yè)現(xiàn)場的不足，我們采用多媒體教學(xué)，從而達(dá)到提高教學(xué)質(zhì)量的目的。開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)也是我們教改的新方法，這樣我們的學(xué)生綜合素質(zhì)會(huì)有很大的提升。

設(shè)計(jì)良好的學(xué)習(xí)氛圍，積極引導(dǎo)并激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情，比如利用游戲式、案例式教學(xué)，讓學(xué)生在探索中學(xué)習(xí)。

根據(jù)學(xué)生的個(gè)體差異，分組教學(xué)，布置不同的學(xué)習(xí)任務(wù)，選擇班級特長生進(jìn)行提高訓(xùn)練。

注重學(xué)生創(chuàng)新能力的提高及獨(dú)自解決問題的能力，真正實(shí)現(xiàn)“學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)”的新型教學(xué)模式。這點(diǎn)主要體現(xiàn)在本課程程序設(shè)計(jì)部分即梯形圖的畫法。

注重學(xué)生自學(xué)能力的培養(yǎng)。盡量縮短教師的講解部分，通過引導(dǎo)，讓學(xué)生自主開發(fā)試驗(yàn)。采用標(biāo)準(zhǔn)的六部教學(xué)法，讓學(xué)生獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)的主體部分，進(jìn)而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)新能力。

目前為了培養(yǎng)出適應(yīng)市場需求的人才，保證學(xué)生順利上崗、提高學(xué)生的就業(yè)率，高等職業(yè)教育積極推行校企合作，采用工學(xué)交替的人才培養(yǎng)模式，發(fā)揮企業(yè)、學(xué)校資源共享的優(yōu)勢，盡可能培養(yǎng)出優(yōu)質(zhì)畢業(yè)生，并發(fā)揮專業(yè)特長生的高效作用。經(jīng)過三年多的教學(xué)改革，機(jī)電三個(gè)班的畢業(yè)生上崗后的適應(yīng)能力明顯增加，三一重工、中聯(lián)重科等用人單位的反饋很好。

[1]任志巍，方健.淺談《PLC原理及應(yīng)用》教學(xué)改革[J].吉林工程技術(shù)師范學(xué)院學(xué)報(bào).2005(5):21-22.

[2]劉惠芬.高職院校 PLC課程教學(xué)改革探究 [J].科技資訊.2010(6):15-16.

[3]丁國香.淺談《PLC原理及應(yīng)用》實(shí)踐教學(xué)崗位對接教改[J].科技廣場.2007(12):42-43.

[4]閆麗華.《PLC》教學(xué)存在的問題和解決對策 [J].職教論壇.2004(17):62-63.