基于OBE教學(xué)理念的PLC教學(xué)改革與實(shí)踐

吳亞君

（遼寧科技大學(xué) 應(yīng)用技術(shù)學(xué)院，遼寧 鞍山 114051）

PLC（Programmable Logic Controller）控制技術(shù)課程是電氣工程及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課程，PLC控制技術(shù)是將計(jì)算機(jī)技術(shù)引用到自動(dòng)控制技術(shù)中，使軟、硬件相互結(jié)合、相互滲透，是一種理論性、實(shí)踐性、實(shí)用性都很強(qiáng)的技術(shù)，它的應(yīng)用幾乎覆蓋了所有工業(yè)、企業(yè)的電氣控制系統(tǒng)。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)進(jìn)入新的發(fā)展階段，經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)優(yōu)化和產(chǎn)業(yè)升級(jí)不斷加快，各行各業(yè)對(duì)PLC技術(shù)人才的需求也越來(lái)越緊迫。然而傳統(tǒng)教學(xué)模式培養(yǎng)出來(lái)的學(xué)生理論知識(shí)陳舊，動(dòng)手能力差，無(wú)法獨(dú)立開(kāi)展項(xiàng)目工程。因此，應(yīng)用型本院校應(yīng)以培養(yǎng)復(fù)合型應(yīng)用人才為主要任務(wù)，改變傳統(tǒng)的教學(xué)模式，引入新型OBE教學(xué)模式，以培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際工程能力為導(dǎo)向，注重培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和實(shí)踐應(yīng)用能力，以服務(wù)現(xiàn)代化經(jīng)濟(jì)體系和實(shí)現(xiàn)更高質(zhì)量的就業(yè)。

OBE（Outcomes-Based Education）即學(xué)習(xí)效果導(dǎo)向的教育模式，最初是在20世紀(jì)80年代從美國(guó)興起，是以學(xué)習(xí)效果為導(dǎo)向?qū)虒W(xué)過(guò)程組織、實(shí)施和評(píng)價(jià)的教學(xué)模式。它與傳統(tǒng)教學(xué)模式最大的區(qū)別是OBE模式更注重學(xué)生學(xué)習(xí)效果及培養(yǎng)學(xué)生能力［1］。OBE教育模式倡導(dǎo)教育形式由“內(nèi)容驅(qū)動(dòng)”向“成果驅(qū)動(dòng)”轉(zhuǎn)型，教師在教學(xué)過(guò)程中注重引導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立思考，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力，強(qiáng)調(diào)學(xué)生在教學(xué)活動(dòng)中的主體地位，以及學(xué)生的最終學(xué)習(xí)成果。

一、基于OBE課程目標(biāo)的修定

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，市場(chǎng)對(duì)PLC技術(shù)人才的需求越來(lái)越高，傳統(tǒng)的教育已不能滿足用人單位的要求。而OBE教育則不然，它遵循的是反向設(shè)計(jì)原則，由需求決定培養(yǎng)目標(biāo)，從很大程度上保證了教育目標(biāo)與結(jié)果的一致性［2］。傳統(tǒng)的“PLC控制技術(shù)”課程的教學(xué)目標(biāo)是使學(xué)生掌握常用電器的基本知識(shí)，可編程序控制器的基本結(jié)構(gòu)、原理、基本指令和設(shè)計(jì)方法，要求學(xué)生從理論上掌握PLC控制系統(tǒng)的基本原理及其在自動(dòng)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，具有系統(tǒng)設(shè)計(jì)、維護(hù)與應(yīng)用的能力。該課程目標(biāo)是以學(xué)生掌握書(shū)本知識(shí)為核心，以教師講授為主，學(xué)生被動(dòng)接受，缺少參與學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，這種教學(xué)模式不僅無(wú)法完成預(yù)期教學(xué)目標(biāo)，而且還降低了該課程的教學(xué)質(zhì)量，甚至引發(fā)了學(xué)生的厭學(xué)情緒，教學(xué)效果欠佳。通過(guò)引入OBE理念，以培養(yǎng)實(shí)際工程應(yīng)用能力為導(dǎo)向，使學(xué)生在完成“PLC控制技術(shù)”課程后能掌握以下能力［3］：具備基本的PLC控制系統(tǒng)的安裝、設(shè)計(jì)和調(diào)試能力；具備創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力；具備不斷進(jìn)行知識(shí)更新和學(xué)習(xí)的能力；具備團(tuán)隊(duì)合作與協(xié)調(diào)能力。新的課程目標(biāo)是以用人單位對(duì)電氣工程及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)人才需求為出發(fā)點(diǎn)，并結(jié)合了學(xué)生個(gè)人的內(nèi)在需求，注重的是培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)主觀能動(dòng)性和實(shí)際應(yīng)用能力，從而保證了教育目標(biāo)與結(jié)果的一致性。

二、基于OBE理念的教學(xué)模式改革

傳統(tǒng)的教學(xué)模式是以教師為主角的“填鴨式”“灌溉式”教學(xué)，枯燥、乏味的課堂教學(xué)無(wú)法引起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，學(xué)習(xí)的主動(dòng)性差，經(jīng)常開(kāi)小差，玩手機(jī)，不愛(ài)思考，實(shí)踐動(dòng)手能力也得不到鍛煉，也就達(dá)不到應(yīng)用型人才的培養(yǎng)目標(biāo)。而通過(guò)改革傳統(tǒng)的教學(xué)模式，采用開(kāi)放式教學(xué)，使教師從傳統(tǒng)意義上的主角轉(zhuǎn)變成教學(xué)的引導(dǎo)者，學(xué)生成為課堂的主體，將學(xué)習(xí)的主動(dòng)權(quán)交給學(xué)生，教師對(duì)教學(xué)過(guò)程進(jìn)行引導(dǎo)和指導(dǎo)，鼓勵(lì)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，培養(yǎng)動(dòng)手能力，提高學(xué)習(xí)效果。

1.利用網(wǎng)絡(luò)交流學(xué)習(xí)平臺(tái)，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)

當(dāng)今，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)滲透到人們的生活、學(xué)習(xí)和工作中，為此教師可以利用學(xué)生對(duì)手機(jī)的依賴(lài)性，開(kāi)發(fā)網(wǎng)絡(luò)交流學(xué)習(xí)平臺(tái)，引導(dǎo)學(xué)生將手機(jī)變?yōu)閷W(xué)習(xí)工具，主動(dòng)參與到知識(shí)的學(xué)習(xí)過(guò)程中，這就打破了學(xué)習(xí)空間的限制，可以隨時(shí)隨地學(xué)習(xí)、交流，從而促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性。

在課前，教師可根據(jù)PLC每節(jié)課的教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)內(nèi)容制作教學(xué)PPT或微視頻，布置預(yù)習(xí)任務(wù)，利用“雨課堂”，發(fā)布到網(wǎng)上，引導(dǎo)學(xué)生圍繞本節(jié)知識(shí)要點(diǎn)，通過(guò)手機(jī)微信進(jìn)行學(xué)習(xí)。學(xué)生可以根據(jù)個(gè)人的實(shí)際情況控制學(xué)習(xí)的速度，反復(fù)學(xué)習(xí)觀看，掌握知識(shí)內(nèi)容，找出自己的疑難困惑，教師也可以在手機(jī)終端查看學(xué)生的預(yù)習(xí)反饋，記錄學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程中遇到的問(wèn)題。

在課堂上，教師不再需要占用大量的時(shí)間進(jìn)行講解，而是根據(jù)學(xué)生課前預(yù)習(xí)中存在的問(wèn)題有針對(duì)性地進(jìn)行答疑解惑，教師作為指導(dǎo)者，組織學(xué)生進(jìn)行討論、交流，使學(xué)生變成課堂的主體，主動(dòng)參與到知識(shí)的學(xué)習(xí)過(guò)程中，將自己的疑惑一一化解。最后由教師進(jìn)行歸納、總結(jié)，重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)本課內(nèi)容的知識(shí)點(diǎn)和學(xué)生應(yīng)該掌握的能力。通過(guò)課堂互動(dòng)，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，學(xué)生找到了學(xué)習(xí)興趣，從而由被動(dòng)學(xué)習(xí)變?yōu)橹鲃?dòng)學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)積極性也得到了充分的調(diào)動(dòng)。

圖1 開(kāi)放式教學(xué)模式

在課后，建立班級(jí)班課討論群［4］，師生可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)進(jìn)行交流，對(duì)教學(xué)內(nèi)容和方法進(jìn)行總結(jié)與反饋，教師根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)反饋和意見(jiàn)，進(jìn)行反思，找出教學(xué)中的不足和薄弱環(huán)節(jié)，及時(shí)整改，調(diào)整教學(xué)進(jìn)度和教學(xué)方法。對(duì)于個(gè)別同學(xué)沒(méi)有掌握的知識(shí)，進(jìn)行一對(duì)一的在線輔導(dǎo)，幫助學(xué)生及時(shí)消化吸收所學(xué)知識(shí)。師生共同參與學(xué)習(xí)、討論，既有利于教師汲取經(jīng)驗(yàn)，提升教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)水平，更有利于促進(jìn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，提高發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題的綜合能力。［5］

2.把課堂搬進(jìn)實(shí)驗(yàn)室，教-學(xué)-做相統(tǒng)一

PLC技術(shù)既有硬件的結(jié)構(gòu)，又要編輯程序，其邏輯性、抽象性、實(shí)踐性都很強(qiáng)。在學(xué)習(xí)PLC指令用法時(shí)，如果只在課堂上進(jìn)行理論講解，學(xué)生很難理解指令的功能和用法。如果將實(shí)踐融入理論教學(xué)中，既可以增強(qiáng)教學(xué)的直觀性，又可以鍛煉學(xué)生的動(dòng)手能力，體現(xiàn)了學(xué)生的主體參與作用，充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，達(dá)到了課程的教學(xué)目標(biāo)。

在實(shí)施教學(xué)過(guò)程中，通過(guò)設(shè)計(jì)不同的工程項(xiàng)目，把原本枯燥的、死板的指令融入到一個(gè)個(gè)鮮活的實(shí)例中，在課前將知識(shí)點(diǎn)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)傳送給學(xué)生，讓學(xué)生做好充分的預(yù)習(xí)。授課時(shí)把課堂搬進(jìn)實(shí)驗(yàn)室，現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)，邊講邊做。教師首先給出工程項(xiàng)目的控制要求，分析其控制原理，討論采用哪種設(shè)計(jì)方法，需要哪些指令。通過(guò)啟發(fā)、討論方式，鼓勵(lì)學(xué)生分析、思考，確定設(shè)計(jì)方案，讓學(xué)生想象力充分自由發(fā)揮，因此應(yīng)允許得出一些不完善甚至錯(cuò)誤的程序。學(xué)生根據(jù)自己的想法通過(guò)編程軟件親自動(dòng)手編寫(xiě)程序、運(yùn)行程序、在線調(diào)試，通過(guò)觀察程序的運(yùn)行結(jié)果，反復(fù)修改，直至成功。學(xué)生通過(guò)親自動(dòng)手操作，可以將PLC內(nèi)部程序控制過(guò)程轉(zhuǎn)換為看得見(jiàn)的、具體的動(dòng)作過(guò)程，加強(qiáng)了學(xué)生對(duì)PLC的直觀感受，實(shí)現(xiàn)由感性到理性的自然過(guò)渡，在邊學(xué)邊做中深刻領(lǐng)會(huì)指令的功能及用法，同時(shí)開(kāi)闊了思維，培養(yǎng)了動(dòng)手操作能力和創(chuàng)新能力。

在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，學(xué)生既有分工又有合作，每個(gè)人都積極參與到課堂的學(xué)習(xí)中，既調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情和積極性，又增強(qiáng)了團(tuán)結(jié)合作的能力。這種教-學(xué)-做相統(tǒng)一的授課模式，改變了以往單一的課堂講授教學(xué)模式，既注重教師在教學(xué)中的主導(dǎo)作用，更能發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)性和創(chuàng)造性，大大提高了學(xué)生的動(dòng)手能力和實(shí)際應(yīng)用能力，取得了較好的教學(xué)效果。

三、基于OBE的考核方式的改革

由于PLC控制技術(shù)課程的實(shí)踐性較強(qiáng)，要求學(xué)生不僅要掌握PLC的基本結(jié)構(gòu)、原理和指令用法，還應(yīng)該具有系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、維護(hù)與應(yīng)用能力。如果只通過(guò)期末一張?jiān)嚲碓u(píng)定該課程的成績(jī)，不僅缺乏對(duì)學(xué)生平時(shí)學(xué)習(xí)情況的監(jiān)督、檢查，也不利于考核學(xué)生的綜合實(shí)踐應(yīng)用能力，這種考核方式不能全面、科學(xué)合理地考核學(xué)生。因此，應(yīng)對(duì)考核方式進(jìn)行改革，增加過(guò)程考核和實(shí)操考核。

1.提倡多元化的考核評(píng)價(jià)方法，注重過(guò)程性考核

單憑期末一張卷子考核學(xué)生，往往會(huì)出現(xiàn)學(xué)生平時(shí)不學(xué)習(xí)，期末搞突擊的情況，這種靠臨時(shí)記憶應(yīng)對(duì)考試的方法，學(xué)生不僅不能掌握知識(shí)的實(shí)質(zhì)，而且也不利于學(xué)生對(duì)知識(shí)的學(xué)習(xí)積累。因此，要注重過(guò)程性考核，考核學(xué)生在各階段的自主學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)新思維能力和團(tuán)隊(duì)合作能力。教師應(yīng)在教學(xué)活動(dòng)中觀察和記錄學(xué)生的表現(xiàn)。根據(jù)每次網(wǎng)上預(yù)習(xí)學(xué)生的反饋，記錄預(yù)習(xí)的情況；通過(guò)課上提問(wèn)、參與討論及團(tuán)隊(duì)合作情況，記錄學(xué)生課堂表現(xiàn)；根據(jù)課后作業(yè)和小測(cè)驗(yàn)，記錄學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握程度和創(chuàng)新思維能力。以上述三項(xiàng)表現(xiàn)作為學(xué)生的平時(shí)成績(jī)。

2.更新傳統(tǒng)考核觀念，理論筆試與實(shí)操相結(jié)合

“PLC控制技術(shù)”課程要求學(xué)生不僅要掌握PLC基本原理、常用指令系統(tǒng)和設(shè)計(jì)方法，還應(yīng)具備基本的PLC控制系統(tǒng)的安裝、設(shè)計(jì)和調(diào)試能力，如果只采用筆試，即使有編程設(shè)計(jì)題，由于編程有較大的隨意性，不能驗(yàn)證結(jié)果，閱卷教師只能主觀評(píng)判，不利于閱卷，也不利于全面、真實(shí)地考核學(xué)生的知識(shí)與技能。為了能全面、真實(shí)、科學(xué)地考核學(xué)生，應(yīng)采用理論筆試與實(shí)操考核相結(jié)合的方法。對(duì)于基本原理和基礎(chǔ)知識(shí)，可采用閉卷筆試方式；對(duì)于PLC控制系統(tǒng)的應(yīng)用設(shè)計(jì)，可采用實(shí)操考核方式。結(jié)合實(shí)際應(yīng)用設(shè)計(jì)考題，要求學(xué)生進(jìn)行安裝、設(shè)計(jì)和調(diào)試，最后根據(jù)設(shè)計(jì)方案、操作過(guò)程、程序編寫(xiě)和調(diào)試結(jié)果給出實(shí)操成績(jī)。增加實(shí)操考核的目的就是要求學(xué)生不光要掌握理論知識(shí)，而且要真的會(huì)用PLC進(jìn)行安裝、設(shè)計(jì)和調(diào)試，解決實(shí)際問(wèn)題，客觀地體現(xiàn)學(xué)生分析解決問(wèn)題的能力和工程思維能力。

課程總成績(jī)由三部分構(gòu)成，包括平時(shí)成績(jī)、筆試成績(jī)和實(shí)操成績(jī)，按百分制計(jì)。其中：平時(shí)成績(jī)?yōu)閷W(xué)生在教學(xué)活動(dòng)中的表現(xiàn)，占總成績(jī)的20%；筆試部分為理論能力考核，占總成績(jī)的50%；實(shí)操部分為實(shí)踐能力考核，占總成績(jī)的30%。這種考核方式能夠全面、客觀、科學(xué)地評(píng)價(jià)學(xué)生，有利于提高學(xué)生平時(shí)學(xué)習(xí)的積極性，強(qiáng)調(diào)對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的積累；有利于培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力，加強(qiáng)學(xué)生創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力和在復(fù)雜的設(shè)計(jì)過(guò)程中的綜合職業(yè)能力；有利于提高應(yīng)用型技術(shù)人才綜合素質(zhì)，從而達(dá)到課程的培養(yǎng)目標(biāo)。為了最大限度地提高應(yīng)用型人才的綜合素質(zhì)和能力，圍繞OBE的教學(xué)理念，以培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際工程應(yīng)用能力為目標(biāo)，開(kāi)展了對(duì)PLC控制技術(shù)課程的教學(xué)改革與實(shí)踐，學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性和工程實(shí)踐能力都得到極大的提高，教學(xué)效果十分明顯。在今后的教學(xué)中仍將不斷探索，尋求更新、更好的教學(xué)方法，以提升新時(shí)代教育現(xiàn)代化水平，為促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和提高國(guó)家競(jìng)爭(zhēng)力提供優(yōu)質(zhì)人才資源。