案例加项目式教学法在应用本科PLC技术课程中的探索

雷学堂，邵建设，熊志利

(黄冈师范学院 电子信息学院，湖北 黄州 438000)



案例加项目式教学法在应用本科PLC技术课程中的探索

雷学堂，邵建设，熊志利

(黄冈师范学院 电子信息学院，湖北 黄州 438000)

针对应用型本科院校少学时的PLC应用技术课程教学,尝试了一种案例加项目式教学法。文中讨论了案例加项目式教学的授课计划制订、教学内容设计、教学过程组织，将该方法试点的效果跟往届的教学效果进行了对比分析，根据试点情况提出了使用该方法应注意的几个问题。实践表明该方法使教学效果得到了较大改善,学生的实践能力得到提高、知识面得到拓展，适合少学时应用型本科工程技术类课程的教学。

案例加项目教学法；PLC技术；授课计划；教学内容；教学过程

可编程控制器(PLC)是自动控制技术、微计算机技术和通信技术相结合的通用工业控制装置，广泛地应用于机电一体化、工业自动化控制等各个领域。它是电气类和自动化类专业的专业必修课程，也是很多电子信息类专业的专业选修课程。内容主要包括PLC的软、硬件结构和基本工作原理、指令系统和梯形图编程的基本方法，以及开发PLC控制系统的基本方法。该课程的课时安排，高职院校一般在90～120学时，本科电气类和自动化类专业一般是64～72学时，而本科电子信息类一般只有32～48学时[1-4]。

案例式教学法和项目式教学法在高职院校已经普遍应用多年，实践证明该方法对培养应用型才是有效的。随着地方本科院校的人才培养目标定位向应用型人才培养的转型，尝试在地方本科院校借鉴高职院校成功的案例式教学法和项目式教学法具有一定的现实意义。

考虑到地方本科院校培养的是“宽口径、厚基础”的应用型人才，作为专业选修的PLC技术课程的课时较少(48学时)。尝试了采取课内与课外相结合、案例加项目教学的方法，将教材内容融入到案例当中，教师以案例分析的形式来讲解理论知识和应用技术，学生在课堂上通过实际操作来实现所讲案例，在课外完成跟所分析案例相似的项目设计，并在下一次课堂上进行答辩检查。

1　案例加项目式教学的授课计划制订

1.1案例加项目的授课计划

高职院校一般安排6～12学时完成一个PLC项目，整个项目都由教师全程指导，教学过程一般都是：①由教师提出问题(布置任务)；②学生搜索和查阅资料并分组讨论解决问题的初步方案；③教师根据各小组的学习情况,集中讲解学习过程中的共性难题，并引导各小组制订可行的详细解决方案；④各小组根据制订的解决方案，分工协作，通过设计安装硬件线路和编写调试软件程序，实现各自的方案；⑤各小组演示自己的解决方案，并对其他同学提出的问题进行答辩；⑥教师对各小组的学习过程以及任务完成情况进行评价[5-9]。借鉴高职院校的经验，以案例加项目的教学形式, 教学过程采用高职院校普遍采用的6个环节，将PLC技术课程内容分成12个单元，每个单元4学时，由课内的教师讲解指导和课外学生的项目设计组成。 PLC技术课程案例加项目式教学授课计划见表1。

1.2案例加项目的授课计划说明

为解决授课内容的完整性和有限课时之间的矛盾，同时又能符合案例加项目的教学形式，在教学案例和设计项目的选取上，结合现有的实验设备、结合PLC前沿技术，按照循序渐进的原则来选取教学案例和设计项目，设计了12个教学单元。教学计划中引入了现代工业控制广泛流行的触摸和上位机组态方面的知识和技术(该部分占整个教学内容的20%)。

表1　PLC技术课程案例加项目式教学计划

2　案例加项目教学内容的设计

2.1通过分析典型应用实例讲解基本理论和应用技术

将每一个单元要讲解的理论知识和应用技术，融入1～3个工程实际应用的案例中，通过对工程实际中典型应用案例的分析和讲解，总结出本次课需要传授的理论知识和应用技术。通过典型案例来创设教学内容的情境，提示新旧知识之间的联系，而不是让学生记忆和背诵教师讲授内容,有利于学生建构当前所学知识的意义,能有效激发学生的学习兴趣。

以“电机基本控制”单元为例，本单元要求学生掌握空气断路器、熔断器、接触器、热继电器、中间继电器、按钮、刀开关、主令开关等基本电气元件的作用和工作原理，经电动机的点动、自锁、互锁三种基本控制技术，通过电动机的点动控制、启—保—停控制、正反转控制这三个典型应用案例的分析，来讲解前述几种电气元件的作用、工作原理和三种基本控制技术。又如，通过步进梯形图的交通灯控制案例分析来讲解步进梯形图的结构和编程方法。

2.2将已经分析过的教学案例作为实验项目让学生在课堂上实现

将分析过的教学案例作为本次课的实验项目，能有效巩固所学的知识和技术，并将所学的知识和技术转化为工程应用能力，在实践过程中会出现各种各样的细节问题,通过解决这些细节问题来拓展学生的知识面、进一步加深学生对所学知识的理解。

以“电机基本控制”单元为例，教师在对案例分析中讲解了基本的电气元件和三种典型控制电路，通过实验做出这三种电路的过程中，学生必须弄清楚各种电气元件的结构、参数、各种基本控制电路的安装接线方法、调试方法和步骤；再如，学生在通过步进梯形图指令实现交通灯控制的过程中，学生必须弄清楚步进梯形图的结构、编程方法、每一步如何实现所需的功能、转移条件如何选取和设置等一系列问题。通过对实践中出现的问题的解决，将所学的知识和技术内化为学生的内在能力。

2.3将相关或相似案例的工程应用作为学生的课外设计项目

课堂上的案例分析和学生实现案例的实际操作完成后，学生根根据教师布置的设计项目，在课外搜索和查阅资料，并分组讨论解决问题的初步方案；教师通过网络了解各小组的项目进展情况，回答学生的问题，并引导各小组制订可行的详细解决方案；各小组根据制订的解决方案，分工协作，通过设计安装硬件线路和编写调试软件程序，实现各自的方案。

3　案例加项目教学过程的组织

考虑到课时限制问题，利用了课外学时，将教学过程中主要由学生自己完成的②③④环节安排到课外，在此过程中出现的问题，学生通过QQ或电话跟教师交流，操作过程中的问题由专职实验管理人员解答。采取4节课连堂，将理论教学也搬到实验室进行，教学过程和时间分配如图1。

4　案例加项目式教学的效果

为进行横向和纵向比较，采用往届的期末试题，试题由基础知识题型(20分)、理解题型(15分)、应用题型(20分)、分析题型(15分)、综合题型(15分)、设计题型(15分)组成。试点班级跟往届班级的得分率如表2所示。

表2　试点班与往届班得分率比较表

从平均得分率来看，试点班采取案例加项目的教学方法的平均得分率提高了近10个百分点。从不同题型的得分率来看，两种教学方法的的差别较大。采取案例加项目的教学方法，其应用、分析、综合、设计题型的得分率明显提高，表明学生在课堂上通过动手操作实现案例加上课外的项目设计，对培养学生的应用分析和综合设计能力效果明显；但对基础知识的掌握和理解有所下降,这也表明教师选取的案例对知识点的覆盖不是很全面，学生在学习过程中过分专注于实践操作，而忽视了对基础知识的记意和理解。

图1　案例加项目教学四节连堂的教学环节和时间分配图

5　案例加项目教学应注意的几个问题

(1)案例和项目的选取应充分考虑与所讲授知识和技术的相关性。

(2)采取课内加课外案例加项目的教学来解决少学时的问题。

(3)让已经完成实验项目的学生指导未完成的学生来保证课内实验的进度。

(4)实时调整小组的人员组成，小组内项目负责人轮流担任，能有效避免个别学生学习主动性不强，过分依赖小组其他成员的现象。

(5)充分考虑现有实验设备和对现有设备的二次开发后能完成实验来选取教学案例和设计项目。

(6)结合工程中的实际应用适当扩充教学内容，有利于激发学生的兴趣也有利于提高学生的工程实践能力。

案例加项目式教学法使学生主动性明显增强，学生自主解决问题、分析问题的能力大大提高。 案例分析完成后，通过课堂上案例实现的实际操作，使得每个学生都有自己解决问题的机会，增强了每个个体的独立性，而以小组为单位的课外项目设计，让几位同学共同完成某一个项目 ，培养了互相之间的协作能力。该教学方法对教师的要求比较高，既要选择合适的项目，考虑知识点的涵盖，还要把握项目的复杂和难易程度，并且对每个学生的能力应有一定把握。

[1]李莹，冯小玲.项目法在高职PLC教学中的应用[J].职教论坛，2012，(2),24-25.

[2]张磊，汪志佳，鲁妍，等.高职《PLC与变频器使用与维护》课程的项目化教学[J].职教论坛，2013，(5),57-59.

[3]徐丽春.基于项目教学法的《机电控制与PLC》教学模式[J].职教论坛，2012，(20),42-44.

[4]冯绍勇.高职院校PLC课程入门项目中的知识点筛选策略[J].职教论坛，2014，(11),74-76.

[5]戴茂良.项目教学法在PLC课程教学中的应用[J].职业技术教育，2008，(35),39-40.

[6]吴江贤.项目导入法在PLC课程教学中的应[J].职业技术教育，2008，(29),48-49.

[7]马玉玲.项目教学法在PLC课程教学中的应用[J].中国职业技术教，2006，(10),54，59.

[8]杨国强，胡建华.项目教学法在中职“电气控制与PLC技术”中的应用与探究[J].中国职业技术教育，2011，(23),88-90.

[9]王永红.高职电气自动化专业项目课程设计与实施案例分析[J].职业技术教育，2009，30(14),22-23.

责任编辑王菊平

G712

A

1003-8078(2016)03-0095-04

2015-11-11

10.3969/j.issn.1003-8078.2016.03.23

雷学堂,男，湖北罗田人，副教授，硕士，主要研究方向为信号处理及工业自动化教学和研究。

黄冈师范学院校研项目(xfg2015005,重点；2014CK01，重点)。