融合工程教育理念的PLC课程体系的教学变革

阮岩

摘 要：为满足自动化专业人才培养的工程教育认证标准，作为专业核心课程之一的PLC课程的教学改革势在必行。文中按照专业认证要求，结合我校自动化的专业特色，修订了PLC课程的教学内容及教学目标，制定了课程目标及其相应的毕业要求指标点，并对教学内容和实验项目的教学要求、学时分配等具体内容做了安排，同时给出了课程目标达成的途径、方法和评价措施，完成了PLC课程体系的全面变革。

关键词：工程教育认证；自动化专业；PLC；教学变革

中图分类号：G642 文献标志码：A 文章编号：2096-000X（2018）09-0127-03

Abstract： The teaching reform of PLC course must be enforced as it seeks to meet certification standard for automation talent cultivation. By drawing on certification demand and major characteristics， this study revises teaching contents and teaching objectives for PLC course and made course objectives and the related graduation targets. It makes arrangement on teaching contents as well as teaching requirements， class hour distribution and other concrete contents for experiment project. Meanwhile， this paper indicates channels， methods and assessment measures for achieving course objectives， with the aim of finishing overall reform of PLC course system.

Keywords： engineering education certification； automation major； PLC； teaching reform

工程教育專业认证已在陕西省各高校中得到了重视， 相关各项工作正积极开展，我校也并将其列为提高我校办学质量的主要举措之一[1]。从2017年2月开始，我校电子工程学院积极申请自动化专业的工程教育专业认证，院领导极为重视，教师们积极参与，其他相关院系也大力支持。PCL课程是自动化专业的核心课程，它综合了继电接触控制、计算机技术、自动控制技术、和通讯技术[2]，应用十分广泛，因此在自动化专业工程教育认证工作中， PCL课程的教学改革势在必行[3]。

一、基于工程教育认知的教学内容及教学目标修订

主要教学内容包括基本电气控制与现代电气控制两部分的知识和技能，基本电气控制主要内容是常用的低压电器的原理、特点及电气控制线路绘制的基本原则和一些典型的基本环节的工作过程。现代电气控制部分主要包括PLC的系统结构、工作原理及其软硬件基础知识，掌握软、硬件设计的基本环节及设计技巧，能根据控制要求制定复杂工程中的PLC设计方案；并以西门子S7系列及其在控制工程中的典型应用为例，深入学习系统配置、接口模块、编程方法、基本指令、常用功能指令等内容。课程教学目标：通过本课程的学习，学生能够正确选用常用的低压电器，学会阅读基本电气控制原理图的方法，并能依据《电气图用图形符号》等工程规范，运用基本电气控制原理图的读图方法，分析典型的电气控制环节的工作原理，为基本电气控制技术的工程应用奠定基础。能依照PLC系统方案设计的一般原则、方法与步骤，应用工程基础知识和专业知识，设计满足控制要求的电气自动化系统工程方案，并在系统方案中体现出安全生产和环境保护的意识。

二、制定课程目标及其相应的毕业要求指标点

根据工程认证的毕业要求，结合我校自动化的专业特色，分解了毕业要求的指标点共28条，PLC能支撑的指标点见表1所示。并综合考虑教学内容、教学目标及指标点等各方面的因素，制定了PLC的课程目标：

目标1：能运用基本电气控制的基础知识分析典型电气控制线路。

目标2：能将现代电气控制的基本知识应用于电气控制系统设计。

目标3：能够应用基本电气控制与现代电气控制知识设计实验方案。

目标4：能使用工程设计软件编制PLC的应用程序。

目标5：理解石油化工生产对环境、安全的影响，理解石油化工的安全生产与环境保护对社会发展的重要性。

目标6：认识PLC对安全生产和环境保护所起的积极作用，能应用PLC技术设计安全连锁保护系统方案。

课程目标对毕业要求的支撑情况见表一所示[4]：

三、调整教学内容、教学要求和学时分配

根据我校自动化专业2017培养方案的要求，具体的课程信息明细及教学内容、实验项目设置、学时分配等具体要求及安排见表2、表3、表4所示[5][6]。

实验教学要求[7]：

实验1：熟悉实验面板及PLC的基本组成，学会程序输入、修改、调试的方法，能利用实验设备完成基本指令的编程练习。

实验2：能利用PLC实验设备完成常用功能指令的编程练习，通过多路抢答器、闪光报警系统、停车场车位管理系统等的方案设计和编程练习，具备制定PLC控制方案及其编程实现的能力；所完成的设计能演示运行以验证其设计的合理性；

实验3：从天然气城市门站、加热炉、石油石化等生产装置中，任选其一，按照其安全连锁保护要求，制定PLC控制系统方案、编程，并能运行。

以上要求对所开发的软硬件内容进行公开讲解及演示，并提交实验设计报告。

四、课程目标达成的途径、方法和评价

（一）课程目标达成措施

1. 教学方法设计[8]

（1）做好每节课课堂预案，尽可能将学生已经具备的-些知识应用到本课程，调动学生的兴趣和积极性。注重课堂的互动，采用启发式的教学方式，以问题为出发点，引导学生积极的讨论，能提出自己的思考和方案。讲授的过程能引导学生产生思维共鸣，随时注意学生的反应，揣摩学生的思想动态；（2）有效利用多媒体。多媒体的应用使教学内容丰富而清晰，更能吸引学生的注意力，还可以播放一些教材之外的内容、视频、动画等，使得教学内容更形象生动，学生也更容易掌握，从而开阔学生的视野。同时，多媒体可重复播放，在每堂课开始时，可以以提问的方式简单回放上节课的内容，在每堂课结束时，也以提问的方式简单回放本次课的内容，以便尽快了解到本堂课学生知识掌握的情况，是否达到预期的教学效果，对于学生反应较慢，或者错误的，可及时补充修正[4]；（3）设计课堂十分钟小测验，随机抽学生回答并分析问题，使每个学生思想都高度紧张，也考察了学生对本章节知识点的掌握情况。从应用情况看，效果很好，也受到了学生们的欢迎；（4）经常选取一些小的知识点，安排学生提前准备8分钟左右的课堂讲述，并做好PPT，为此课堂气氛活跃，有的学生讲的很出彩，也提高了学生的公开表达能力；（5）实验教学要求提前完成软、硬件的设计，再在实验设备上予以实现，并进行公开讲解及演示。

2. 作业设计

（1）围绕各章节的知识点和学习要求，布置适量的课后作业，通过各种类型的作业，训练考察学生对各知识点的掌握情况。并安排学生讲解部分作业题，不断提高学生的口头表达能力。（2）大作业要求通过搜集文献资料、阅读、综合分析和归纳总结，形成自己的理解和认识，并报告、研讨。由指导教师组依据其大作业完成质量、口头报告情况等内容，综合考核评定大作业成绩。对课程目标达成途径、方法达成度评价依据见表5所示[9]。

（二）笔试命题

1. 试题紧扣课程目标， 面向全体学生，知识面覆盖教学要求的各个章节的内容，分布要合理，具有层次性，一方面考查基础知识和基本技能，另一方面注重考查学生课内知识的运用能力和适度应用知识迁移的能力；试题形式要多样，具有一定的灵活性[10]。2. 试题的题量要适中、难易程度合适，作业题、上课例题数量较多、分值比例大，约占70%左右，扩展类的题型分值占比值较小，约占30%左右，要考虑各个层次的不同要求。

（三）考核评定

1. 目的：综合考察学生对课程学习的效果，为课程目标达成评价奠定基础，主要考察三方面的内容：

（1）考察学生对PLC基本知识及其软、硬件设计方法的掌握情况； （2）检验学生对PLC的综合应用的能力，能解决一般工程控制问题；（3）考核学生对PLC复杂工程问题的分析、探讨和归纳总结的能力。

2. 方式：各个环节综合考核，加权评定。

最终成绩=课堂小测验（10%）+课外作业（10%）+实验成绩（10%）+闭卷综合考试（70%）

综上所述， 在自动化专业工程教育认证的背景下，融合工程教育理念，结合我校自动化的专业特色，在现有课程教学的基础上，探索研究基于工程教育认证的教学内容与教学模式的变革。通过积极的教学改革，建立一套PLC课程的教学评价方法，修订了PLC课程的教学内容、教学目标，制定了课程目标及其相应的指标点， 同时给出了课程目标达成的途径、方法和评价措施，引导学生具备PLC的工程实践能力，并能够解决复杂工程问题，培养的学生能够达到工程教育认证标准，完成了PCL课程体系的全面变革。

参考文献：

[1]林健.工程教育认证与工程教育改革和发展[J].高等工程教育研究，2015（2）：10-19.

[2]许川佩，彭圣华.基于PLC的自动化生产线控制系统[J].仪表技术与传感器，2016，11：85-89.

[3]支希哲，罗向阳，张清江.后《华盛顿协议》视域下的我国工科专业建设研究[J].现代教育科学，2015，5：69-74.

[4]田艳兵，杨世忠，陈霞.工程教育认证体系下的自动化专业培养模式探索与研究[J].教育教学论坛，2017，10（43）：148-149.

[5]张维维，李敏，许爽，等.工程教育专业认证背景下集群式信息处理课群建设[J].现代教育科学，2017，7：104-109.

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[8]宫克勤，贾永英，王忠华.供热工程课程教学模式改革探讨[J].高教学刊，2017，3：64-65.

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