“案例”和“项目”双驱动的《PLC原理与应用》课程教学改革实践

陈光胜+麦云飞+白国振

摘要：针对《PLC原理与应用》课程教学中存在的问题，如传统理论课堂教学形式单一，学生的主动性和积极性发挥不够，被动接受知识现象普遍存在，实验教学以验证型实验为主，在培养学生探索精神和创新能力上存在不足，理论与实验分离，缺少紧密联系等，本文提出“案例”和“项目”双驱动的《PLC原理与应用》课程教学改革方案，即以经典“案例”为主线，贯穿理论教学始终，凝聚零散教学内容，提高教学效果;“项目”驱动实验教学，促进学生自主学习，培养工程能力和创新能力。以“案例”为主线的理论教学方法和以“项目”为驱动的实验教学方法是对《PLC原理与应用》课程教学改革的大胆尝试和创新，不仅能够培养和锻炼学生项目组织、工程思维和工程实践的能力，还会进一步激发创新思维和创造能力，已在教学实践中取得良好教学效果。

关键词：“案例”驱动;“项目”驱动;课程改革

中图分类号：G642.0     文献标志码：A     文章编号：1674-9324（2016）07-0095-02

机电一体化是本科“机械设计制造及其自动化”专业的重要培养方向。既然PLC技术是现代工业自动化的三大支柱之一，《PLC原理与应用》无疑是“机械设计制造及其自动化”专业的主要专业课程之一，是一门知识覆盖面广、涉及内容多、更新发展快，既强调理论而又偏重实践应用的课程[1]。由于与实际生产和工程应用结合紧密，学生走向工作岗位可直接应用，以及具有理论与实践并重和紧贴工程应用的特点，本课程受到学生的普遍欢迎，是培养他们具有较强工程实践能力和创新思想的重要专业课程[2]，在教学培养计划中，具有不可替代的作用。

一、《PLC原理与应用》课程教学改革的必要性

经过多年的课程教学，研究[3-5]发现，《PLC原理与应用》课程教学存在不少问题，主要表现在以下方面。

1.传统理论课堂教学形式单一，学生的主动性和积极性发挥不够，被动接受知识的现象普遍存在。尽管学生在选课之初表现出强烈的兴趣，但作为PLC编程的基础，必须要掌握一定的计算机硬件结构知识和基本的编程指令知识，但“照本宣科”的指令讲解，往往使学生感到课堂枯燥乏味，知识零散，缺乏整体性，造成被动接受知识的局面，使得学生主动性和积极性发挥不够，影响教学效果。

2.实验教学以验证型实验为主，在培养探索精神和创新能力上存在不足。从目前课程的实验设计思想看，仍以验证型实验为主，要求学生根据教师编撰的实验指导书，按照既定实验操作步骤，使用实验设备完成实验操作，验证相关理论知识或程序动作。尽管课程实验指导书内容详尽，步骤清楚，但学生在实验中按部就班，被动接受，完成实验后印象不深，缺乏思考。学生对既有知识停留在验证和记忆层面，缺乏运用知识分析问题和解决问题的能力，很难培养学生的设计能力和创新精神。

3.理论与实验分离，缺少紧密联系。从上海理工大学的课程实际安排看，理论教学和实验教学一般分属不同的任课教师，理论教师与实验教师各管一块，缺乏密切的教学交流，造成PLC原理与应用的实验教学和理论教学联系不够紧密，甚至出现理论课与实验课知识的脱节，无疑使课程魅力大大降低。通过调查情况分析，这种情况并不独属上海理工大学，具有一定的普遍性。

从以上情况可以看出，针对《PLC原理与应用》的课程特点进行教学改革非常必要。

二、案例教学和项目教学

案例教学法在欧美发达国家已成为经济学和管理学类课程教学的重要形式，取得较好效果。作为参与式教学模式的一种特殊形式，该教学模式引入我国之后，在经济学和管理学领域的教学中得到广泛采用。案例教学是一种在教师的指导下，把学生带入特定事件现场，进入角色，再现案例情境，通过案例分析以提高实际运作能力的教学方法。案例教学法的应用，能够培养学生分析问题和解决问题的能力，在既掌握理论又锻炼能力的同时，培养适应未来复杂多变环境的能力及分析问题和解决问题的能力，对激发学生学习热情、培养表达能力和思维能力及查阅资料能力，起到很好的推动作用。另外，在案例教学模式下，教师必须深入现场实际，不断学习，提高自身素质[7]。

项目教学，又称基于项目的学习，包括内容、情境、过程、评价四个要素。项目教学强调以工程实际为背景，打破学科知识的逻辑约束，按照工程需要的技术逻辑，建构教学内容。同时，项目教学需要真实工作情境，学习者可以通过项目实践，受到从业能力训练。另外，项目教学过程不是学习者被动接受知识的过程，而是整合已有知识，主动研究探索，构建新的知识的过程。项目成果不预定，不唯一，评价具有明显的批判性[8]。项目教学对工程类课程的教学，具有良好的效果。

三、“案例”和“项目”双驱动的《PLC原理与应用》课程教学改革

针对理论课堂教学形式单一、学生主动性和积极性不足、实验教学程式化、学生创造性欠缺等问题，本文将案例教学法从经济学和管理学教学课堂引入工科实践和实验教学，提出以“案例”为主线的《PLC原理与应用》理论教学方法和以“项目”为驱动的实验教学方法，于教学中实践，以期提高学生理论学习的积极主动性，培养和锻炼工程能力，进一步激发创新思维和创造能力。

1.经典“案例”为主线，贯穿理论教学始终，凝聚零散教学内容，提高教学效果。针对传统理论课堂教学形式单一，学生主动性和积极性发挥不够，课堂上被动接受知识现象，通过课程改革，将案例教学法运用到课程理论教学。优选经典教学案例，将案例讲解贯穿整个理论教学，使PLC课程基础知识由抽象变具体，提高学生的学习兴趣和学习动力。通过课堂改革尝试，优选出4个经典PLC控制案例，包括运料小车控制、红绿灯信号控制、报警信号灯控制、搬运机械手PLC控制。通过具体案例，教学变成抽象的教学内容知识与具体实际案例的有机结合。每个案例结合教材理论知识，将理论知识应用到解决案例中的实际问题中，使学生能够清楚了解每条指令的应用背景，明确学习的目标和意义。比如，在讲授PLC基本指令时，按照教学大纲，需要讲解的基本指令有30条之多，按照传统方法，每条指令从指定义、指令构成、功能、使用方法、编程示例等环节，会让学生感觉知识冗长，晦涩难懂，教学效果不佳。当在课堂中加入案例——机械手的PLC控制，根据案例的功能需求和实现方法等，将PLC基本指令划分成若干小类，将抽象枯燥指令的讲解转变为对具体案例工程的实现分析，让学生“即学即用”知识，提高学习兴趣，举一反三，使教学效果明显提高。

2.“项目”驱动实验教学，促进学生自主学习，培养工程能力和创新能力。针对理论与实验相分离，缺少紧密联系问题，实验教学以验证型实验为主，在培养学生探索精神和创新能力方面存在不足问题，在前期改革尝试的基础上，本文提出以“项目”为驱动的实验教学改革思路，并在教学中进一步探索和优化“项目”驱动教学组织方法，淡化理论和实验教学的界限，使课程课堂成为培养学生工程能力和创造能力的重要阵地。

课程开设初期，以学生自愿或教师搭配指定方法，形成若干人数有限的项目创新小组，在教师的指导下设立创新项目，根据完成程度对学生的课程成绩做出评定，计划参加教学改革实验人数比例占班级人数的以上。利用项目化的学习，可以培养和锻炼学生的项目组织、工程思维和工程实践的能力，进一步激发创新思维和创造能力。成绩评定时，给予教师更大的自主权，对小部分自学能力强、主动性高的学生可采取模拟“项目”实验课程的DIY教学尝试，不拘泥于传统课程实验内容，以项目小组形式完成具体实际（或模拟）的工程项目，利用PLC知识，自主制作各种小发明和小创造。教师根据项目完成程度，结合考试成绩对这部分学生的最终成绩进行评定。根据教学实验结果，这部分学生通常能交出一份很好的设计方案和演示实例，无论从基础知识的掌握还是综合能力的展现效果，均比不参加项目DIY的学生有明显优势。通过这种灵活的实践实验改革和成绩评价尝试，不仅可调动学生的学习积极性，还能促进部分学生学习的自主性和动手能力，强化优秀学生学习的创造性。

通过前期的探索和尝试发现，理论教学中的“案例”教学和实验课程的“项目”驱动教学非常适合于《PLC原理与应用》课程教学，如果能进一步改革和完善，该方法将为推动精品本科课程建设做出贡献。本文提出的以“案例”为主线的理论教学方法和以“项目”为驱动的实验教学方法，对《PLC原理与应用》本科课程教学改革来说是一个大胆的尝试和创新，不仅能够培养和锻炼学生的项目组织、工程思维和工程实践能力，还会进一步激发他们的创新思维和创造能力，在教学实践中取得良好的教学效果。

参考文献：

[1]刘海英，曹环军.《PLC的原理与应用》课程教学方法改革探讨[J].漯河职业技术学院学报，2010，9（5）：84-85.

[2]王凤嫔，刘纯纯.PLC原理与应用课程教学改革的探讨[J].大庆师范学院学报，33（6），2013，142-144.

[3]张婕，熊湘晖.PLC原理与应用的实验教学改革[J].实验室科学，2007，（6）：45-46.

[4]任志巍，方健.谈《PLC原理与应用》课程教学改革[J].吉林工程技术师范学院学报，2005，21（5）：21-22.

[5]孙福佳，汪中厚，张玉地，钱炜.《PLC的原理与应用》课程教学方法改革探讨[J].科技视界，2014，（33），73-74.