電氣控制與PLC課程教學實踐改革研究

王雙園 白國振

摘要：電氣控制與PLC作為自動化專業(yè)的重要基礎(chǔ)課程，現(xiàn)有的傳統(tǒng)課本講解教學方式不能激發(fā)學生的創(chuàng)造力，嚴重制約了學生主動學習的能力。文章從實踐教學出發(fā)，以學生為中心，提出了案例教學、現(xiàn)場教學、競賽教學和互助學習等教學方式，探索電氣控制與PLC課程的教學改革方向。

關(guān)鍵詞：教學改革;案例教學;小組競賽;互助學習

中圖分類號：G642.0? ? ?文獻標志碼：A? ? ?文章編號：1674-9324（2019）44-0095-02

一、引言

《中國制造2025》提出“三步走”實現(xiàn)制造強國的戰(zhàn)略目標[1]，創(chuàng)新是未來中國制造業(yè)的主要驅(qū)動力，而創(chuàng)新型的人才的培養(yǎng)是根本。電氣控制與PLC技術(shù)是當代工業(yè)自動化的支柱，廣泛應用于自動化生產(chǎn)線，航天航空制造業(yè)、汽車制造業(yè)、石油化工業(yè)和建筑自動化等行業(yè)。電氣自動控制與PLC是高等院校自動化專業(yè)學生重要的基礎(chǔ)課程之一，課程內(nèi)容通常包含理論教學和實踐教學兩個部分，是一門綜合性非常強的課程。傳統(tǒng)的教學方式更多的是強調(diào)理論學習，實踐教學部分多以實驗室實驗為主，學生能夠發(fā)揮的主動性有限。學生難以真正掌握課程理論內(nèi)容，也缺乏應用技術(shù)的能力。很多學者很早就關(guān)注了這方面的問題[2-4]，也提出了一些改革方法。本文在分析了現(xiàn)有電氣控制與PLC課程教學方法的缺點的基礎(chǔ)上，提出了以學生為中心的相應的改革方法，以期改善現(xiàn)有教學方法，提升課程教學效果。

二、電氣控制與PLC現(xiàn)有教學方法缺點

1.課程吸引力不足。（1）教材內(nèi)容陳舊。根據(jù)對市面現(xiàn)有的課程教材進行調(diào)研發(fā)現(xiàn)，課程教材內(nèi)容更新緩慢，甚至很多近兩年出版的新教材中，其內(nèi)容依舊是20世紀末和21世紀初的基礎(chǔ)電氣控制內(nèi)容，PLC案例中很少引入最新的工業(yè)發(fā)展趨勢和新的產(chǎn)品，難以吸引學生積極參與到課程的學習中。（2）學生注意力差。與教材內(nèi)容相對的是現(xiàn)代移動信息技術(shù)高度發(fā)達，學生很容易被智能手機所吸引，而難以集中到課堂學習中。尤其是在傳統(tǒng)的教學中，以教師主動講授和學生被動接受知識的課堂教學模式為主，學生容易產(chǎn)生疲憊感，從而喪失學習的興趣，不可能集中注意力。

2.理論內(nèi)容基礎(chǔ)性不足。（1）背景知識缺乏。電氣控制與PLC主要以應用為目的，課程中的基礎(chǔ)知識介紹有限，對非專業(yè)學生來說，學習起來非常困難。電氣控制與PLC需要有電工學、模數(shù)電路、電機和低壓電器等基礎(chǔ)知識，計算機基礎(chǔ)課程也至關(guān)重要。相關(guān)背景知識的缺乏，在以教材講授為主的教學中，讓學生很難及時學習相關(guān)內(nèi)容，覺得課程太難，不容易接受。（2）前沿理論內(nèi)容缺乏。理論內(nèi)容中缺乏前沿理論，多以傳統(tǒng)的理論基礎(chǔ)知識為主，幾乎不涉及前沿性的、創(chuàng)新性的理論。如虛擬化PLC、軟PLC等概念很少有教材提到。新理念的出現(xiàn)，必將引領(lǐng)新的工業(yè)技術(shù)的進步，而課程也需要能夠與時俱進。

3.實踐案例創(chuàng)新性不足。（1）實踐案例陳舊?，F(xiàn)有的教學案例和相關(guān)設(shè)備都比較陳舊，案例的各類變化形式都已經(jīng)被廣泛地收編在相關(guān)教材當中，并且有標準的答案，學生很容易獲取相關(guān)案例的答案和攻略，所以缺乏挑戰(zhàn)性。同時，很容易讓學生陷入一般的套路中，容易抹殺學生的創(chuàng)新性。（2）實驗教學單調(diào)。在實驗教學環(huán)節(jié)中，現(xiàn)有的教學方法都是由教師提前準備好相關(guān)實驗器材，并提供學生指導手冊（或?qū)嶒灲贪福瑢W生只需要根據(jù)指導手冊完成相關(guān)操作，填寫實驗報告，就完成了實踐教學環(huán)節(jié)。因此，實際上學生在實踐教學過程中的參與度非常有限，基本是一個被動操作的過程，難以達到實踐教學的目的。

4.課堂互動性不足。（1）師生間有效互動缺乏。傳統(tǒng)的教學方式，主要以教師講授為主，學生只需被動聽課。師生之間的互動主要以課堂提問的模式來實現(xiàn)，因此還是以教師為中心，互動環(huán)節(jié)不能以學生為本，也就不能吸引學生積極參與，難以形成有效的互動。（2）學生之間互動缺乏。在理論教學中，課堂上學生之間幾乎沒有互動，也不存在相互學習的過程。而學生之間往往背景知識相近，理解能力相似，但是對知識的切入點和觀點卻不盡相同，通過相互學習更容易相互促進，揚長避短，各自發(fā)揮自身的能力，協(xié)同進步。在實踐教學中，同樣的實踐案例，容易形成領(lǐng)頭羊效應，僅有有限的學生真正完成了實踐教學活動，而剩下的只是重復與跟隨，因此學生之間沒有形成有效互動來促進教學目標的實現(xiàn)。

三、電氣控制與PLC教學方法改革

針對現(xiàn)有電氣控制與PLC教學方法的不足與缺點，本文結(jié)合教學實踐提出了以案例教學、現(xiàn)場實踐、小組競賽和互助學習的方法來改進現(xiàn)有教學。

1.案例教學。案例教學是指以案例的形式來講解課程中的知識點，將難以理解的理論融入具體的案例中，一步一步利用案例引導學生去探索理論在實踐中的應用，從而加深理解相關(guān)理論知識點。以問題為導向的教學方法，近年來被大量應用于各類課程教學中，取得了一定的效果。相較于傳統(tǒng)的理論課程，電氣控制與PLC這門課具有更強的實踐性和綜合性。它的問題主要來源于現(xiàn)實中的案例，因此，相對于傳統(tǒng)的以理論知識講授為主的教學方式，其更加適用于以問題為導向的教學方法。

在具體實施中，可以通過課程中的經(jīng)典案例，引出電氣控制和PLC中的基本原理。以案例為切入點，將各個知識點分散在案例中，更能吸引學生的注意力，引發(fā)學生的思考。

2.現(xiàn)場實踐?，F(xiàn)場實踐是指將傳統(tǒng)的實驗室教學轉(zhuǎn)移動工廠或生產(chǎn)車間的現(xiàn)場，讓學生真實的接觸和了解電氣控制系統(tǒng)。讓學生參與到實際操作中，加深對電氣系統(tǒng)和PLC的認識。通過實際操作，讓學生將理論知識映射到實踐之中。工業(yè)現(xiàn)場的電氣控制系統(tǒng)通常是一個復雜的大系統(tǒng)，需要考慮到各種環(huán)境的限制，可以培養(yǎng)學生的全局觀，讓學生對電氣控制的系統(tǒng)性有感性認識，為今后的理論和實戰(zhàn)研究奠定基礎(chǔ)。

3.小組競賽。小組競賽是指將班級學生按照3—5人分為一組，形成多個小組，給定一個較寬泛的實踐問題，提供較完備的相關(guān)實驗器材，讓學生以小組為單位，在限定時間內(nèi)解決問題，并實際操作完成方案，小組之間進行競賽。從創(chuàng)新性、可行性、實用性和團隊合作等方面對每個小組進行打分，再根據(jù)每個人對小組的貢獻分別打分。教師負責現(xiàn)場解答學生提出的各類問題，及時糾正學生操作中的原則性錯誤問題，學生可以通過課本、網(wǎng)絡查詢相關(guān)知識，給出解決方案，由教師評估后實施，在實施過程中遇到問題再改進，重新制訂方案實施。以學生為中心，形成團隊合作的學習模式，在競賽中讓學生學會相關(guān)知識，同時鼓勵學生創(chuàng)新，調(diào)動學生積極性。

4.互助學習?；ブ鷮W習是將學習進度和理解程度有差異的同學進行組隊，讓學習效果好的同學帶動學習效果差的同學學習，以隊員之間自由相互提問、相互回答為主要形式，進行互助式學習。提問者和回答者在這一過程中都能夠得到有效的學習，同時可以活躍課堂氣氛，讓所有的學生都能加入課堂的學習中來。教師可以針對學生提出的問題進行總結(jié)，集中回答學生不易理解和掌握的知識點，重點解釋課程中的關(guān)鍵知識點，維持課堂秩序，保障互助學習的有效開展。

四、結(jié)語

教學還是要以學生為本，以實現(xiàn)教學目標為方向，實現(xiàn)知識的傳播。當前，高等院校的教學活動中，更多的問題是如何吸引學生的注意力，讓學生對教學內(nèi)容感興趣，能夠積極參與到教學活動中。此外，相關(guān)教學方法需要在今后的教學實踐中不斷地完善改進，為實踐性、綜合性強的課程提供更多的教學改革方向。

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