面向工程教育的“电气与PLC控制系统的设计、安装、调试与维护”课程教学改革初探

黑龙江 刘微 林长青 宋建伟 刘烨 任艳

随着社会经济的发展，工程教育在社会经济发展中所处的重要地位与作用已得到人们的认可，高等教育体制改革的不断深入，如何进一步提高高等教育质量，培养出满足社会需求的学生，成为一个迫切需要解决的问题，而加强工程教育则是提高教学质量的重要组成部分和有力措施。“电气与PLC控制系统的设计、安装、调试与维护”这门课程，后简称“电气与PLC”，作为电气自动化专业的一门核心课程，在学生能力的培养方面占有重要的作用。因此，本文以工程教育为前提，对该课程教学改革进行了探索。

一、工程教育

（一）含义

工程教育，作为教育的一个类别，广义而言，是一种以技术科学为主要科学基础的培养工程人才的专门教育，它以传授技术科学与工程知识和技能为基本特征；狭义而言，是指培养工程人才的学校教育，其终极目标就是造就合格的工程师。

（二）属性

由于工程活动所具有的特性，工程教育除了具有一般教育的共同特征外，还具有自身独特的属性，概括为:(1)实践性。工程是一种特定的社会实践活动，工程师是从事这种实践活动的主体，因此，以培养工程师为目的的工程教育在本质上具有实践性；(2)综合性。工程的整体性、协调性意味着工程实践不单纯是科学技术问题，而且包含着社会、人文、生态等因素，因此，工程教育要求科学教育、技术教育、人文教育和社会科学教育相互融合；(3)创新性。工程活动是创造一个世界上原本不存在的存在物，工程师的重要品质在于其创新能力，因此，创新能力的培养是工程教育的关键[1]。

二、“电气与PLC”课程传统教学方法

（一）课程的地位及作用

“电气与PLC控制系统的设计、安装、调试与维护”这门课程，作为电气自动化专业的一门核心课程，目的是让学生熟悉电气控制系统的基本控制电路，具有电气控制系统分析和设计的基本能力；掌握可编程控制器原理及编程方法，具备一定的PLC程序设计和PLC应用能力。本门课程的特点是要求理论与实践同等重要，要求理论必须与操作密切结合，强调实际应用。

（二）传统教学方法存在的不足

1.动手训练少、实践能力薄弱

教学过程中，以课堂讲授为主、教师把自己已有的知识传授给学生，实践环节少，注重理论性、系统性、学科性、知识性，缺乏结合实际的案例式教学、综合性教学，存在理论教学与实践环节相脱离的问题，教学过程中的工程因素、工程含量和实践内容贫乏。

2.注重科学技术问题的学习、对综合能力的培养欠缺

大部分教师在教学过程中，仅仅重视专业知识的讲授，而忽略学生人文素质的培养，使学生掌握的知识比较片面，缺乏整体性、协调性。

3.学生过分依赖教师、缺乏创新能力

学生在学习过程中，按照教师的指导完成实验任务，其过程是把实验指导书上的程序输入到计算机里去，然后编译运行观看结果。实验指导书过于详细，学生过分依赖教师，缺乏对学生创新能力的培养【2】。

三、面向工程教育的“电气与PLC”课程教学改革

（一）教学方法

以工程教育为前提，结合社会需求、学院培养目标、专业培养目标、学生实际及“两化原则”、“五会标准”，将本门课程进行调整。将本门课程划分为7个工程任务，分别是三相异步电动机典型电气控制系统的设计、安装、调试与维护；车床电气控制系统的设计、安装、调试与维护；铣床电气控制系统的设计、安装、调试与维护；三相异步电动机PLC控制系统的设计、安装、调试与维护；十字路口交通灯PLC控制系统的设计、安装、调试与维护；LED数码显示PLC控制系统的设计、安装、调试与维护；机械手PLC控制系统的设计、安装、调试与维护。将课程教学目标、能力分解到每一个任务中，做到每一个工程任务目标明确。

每一个工程任务可分为理论教学和实践教学环节。对于理论教学部分，每一个任务在实施过程中分为4个步骤，步骤一：上课之前，下发引导文，学生根据引导文完成预习任务。步骤二：采用小组竞赛的方式，让学生对本节课内容进行讲解。步骤三：教师对学生所讲内容进行评价，总结，并补充，同时讲解例题。对所讲知识进行提问。步骤四：教师给出练习题，对所学知识点当堂进行练习。最终达到每个学生都能对所学知识理解透彻的目的。经过实践证明，这种教学方式充分调动了学生学习的积极性，变被动学习为主动学习，提高了学生独立分析问题解决问题的能力。

对于实践教学部分，每一个工程任务，二分之一的时间用来完成理论教学，另二分之一的时间用来完成实践学习，在每个工程任务实施前，会下发任务书，在学习完基本的理论知识后，学生根据控制要求设计出控制系统，并且到实训室进行验证自己的设计结果。教师进行评价。在设计过程中，学生主动查阅资料、与同学进行研究、并到现场进行验证。培养了学生的实践能力及创新能力。此外，利用我系开办的齐齐哈尔第三机床有限公司，学生可以与企业接触，洽谈生意，进行机床电气控制系统的设计、安装、维修等工作，使学生的综合能力得到了锻炼。

（二）教学模式

构建“学中做、做中学、学做合一”的一体化教学模式，在实践过程中，教室、实训室及工程现场形成一体化教学场所，不管是理论教学、还是实践教学都尽量在实际的工作现场来完成，真正做到理论与实践相结合。增加学生与实际环境接触的机会。

（三）考核方案

在考核方案的制定时，除了要考虑学生掌握知识的情况，还要充分考虑学生的实践能力、创新能力等方面的考核。因此，本门课程的成绩由以下几个方面组成：平时出勤占总成绩的10%，课堂表现占20%，项目作业占（控制系统设计和陈述报告）30%；期末笔试占20%；实际操作占20%。

四、结语

经过实践证明，本课程教学改革有效的提高了学习效果。学生的实践能力、创新能力得到了很大的提高,当然在具体实施过程中也遇到了一些困难,但正是在解决困难的过程中，不断调整方案,使之更加贴近学生，贴近实际。

[1]范桂梅.中国工程教育改革研究.北京交通大学，2011年4月.6～7.

[2]朱江，邓志辉.PLC课程教学改革的研究与探讨.教育教学，2008年12月.100.