“新工科”课程建设学教改革研究与实践

李广伟

摘 要：“新工科”建设理念的出现对《可编程逻辑控制器原理及应用》课程教学提出了新的任务和新的教育教学模式。本文针对黑龙江工商学院电子信息工程系开设的《可编程逻辑控制器原理及应用》课程的教学现状，分析了教学效果及存在问题。从加强学生对课程的认知程度、深化教学内容、改变教学方式方法、强化实践教学以及根据课程实际设计考核评价5个方面提出教学改革新思路，不断推进课堂形态从“教--学”到“学--教”的转型。通过对课程的教学改革，激发了学生对本课程学习的兴趣，增强了学生自主学习的能力，强化了学生动手实践的能力，达到了教学的目的。

关键词：可编程逻辑控制器;学教方式;改革;新工科

中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1009 — 2234（2019）01 — 0150 — 03

“可编程逻辑控制器”（简称“PLC”）是计算机领域应用技术的一个分支，是综合了计算机技术、自动控制技术和通信技术而发展起来的一种可操作性强的自动控制设备，当前已成为工业控制领域的主流控制设备，同时该课程是我院“电气工程及其自动化”和“机械电子工程”专业的核心课程。

当代各种先进教学流派的共同特点是：以培育学生健康向上的心理品质为基础，以创造条件使学生不断获得学习成功机会为主要原则，以引导学生走自学之路为主要方法，以培养学生学习兴趣为主要手段，以鼓励创新精神，培养创造能力为教学思想的核心。本文研究的内容主要是为开设“PLC”课程的民办本科院校提供教学改革参考，以适应当前国家提倡的培养新工科人才的标准，此教学改革方法主要是以专业技术能力及核心技术培养为目标，在全局课程内容设置上主要以专业核心技术、技能训练为主线，在理论教学、实践教学的设计过程中紧紧围绕基本课程的基本理论与拓展技能训练展开，强化学生对基本理论的有效理解和技术能力培养，建立以职业能力为取向的教学、实践模块化教学，把理论知识与配课实验、实训有机结合在一起，纵向上前后衔接、横向上相互沟通，以满足“新工科”教育为核心课程教学改革的需要，突显应用型人才标准。因此，本文对该课程进行改革的成果会对开设本门课程的相关院校具有一定的参考价值。

一、教学现状分析

《可编程逻辑控制器原理及应用》课程（以下简称“PLC”课程）理论性交织复杂、实践性强，对知识的掌握程度、难度系数要求较高，对学生动手实践能力要求高，并且该课程相对独立，使用编程语言比较特殊（梯形图），在理论教学过程中，学生很难听懂，实践教学中，学生只会照葫芦画瓢，难以有自己的创新观点，教学效果有待提高。分析其内在原因，主要存在以下几个问题。

1.学生对所学课程认知程度不够。民办本科院校的学生由于自身特质所限，对该课程学习的欲望不高，对难度较高的课程不够重视。其次，如果实验、实践、工程训练环境不贴近实际的工作环境，就无法创造真实的工作情境，这样就很难引起学生的学习需要，激发不出学生的学习兴趣。

2.重理论，轻实践。大多数高校在编制“PLC”课程大纲时，突出理论教学，忽视实践教学，在阅读诸多高校的人才培养方案时，一般院校开设的“PLC”课程总学时设置在38～64学时之间，实验学时大约设置在6～10学时之间（有的可能设置在6～12学时之间），设计性、验证性实验次数大约在3～5（3～6）次，综合性实验学时比例偏低，这与该课程的性质（侧重实践动手能力的培养）及人才培养的目标是不相吻合的，违背“新工科”建设的要求。

3.教学的方式方法简单。在“PLC”课程的理论课堂中，很多院校还是采用传统的教学方法，即一根粉笔满堂灌，虽说完成了教学的任务，但学生的学习效果欠佳，有的学生在课上会产生厌倦的情绪。即便有的老师采用PPT教学，绝大多数也是选用教材中精简的多媒体课件，与课本内容基本相同，只是减轻了教师书写、陈述课本等的工作量，教师代替学生思考，强化教师为主体，阻碍了学生创新思维的发展。这种教学模式是不被学生认可的，不符合“新工科”建设的最终目标。

4.实验、实践教学缺乏创新。很多院校都建立了“PLC”课程实验和实训室，有的院校所购买的设备都是由厂家设计好的，对授课教师培训一下就可以直接使用，实验、实训的项目大多数是验证性的，缺乏设计性与综合性。甚至有的学校很少根据时代的发展、科技的创新和学生对实验的掌握动手情况对实验、實训项目进行改进更换，实验、实训内容创新方面乏力。学生在做实验或实训项目时只要按部就班地按照实验指导书输入梯形图代码，最后运行演示就可以了，这样的实验和实训很难焕发出学生对该门课程的学习兴趣，满足不了“新工科”建设的条件。

5.教师实践能力匮乏，缺乏企业锻炼机会。青年教师本身对课程的工程实践经验不足，再加上多数学校与企业没有建立一套有效的协同机制，不少教师缺乏深入企业实践第一线锻炼的机会，企业难以充分发挥在培养教师工程实践能力方面的作用，致使青年教师在上“PLC”课程时不能很好地引用工程实例讲授书本理论知识，缺少与工程实际接轨的与课程内容结合的实例，在面临指导实习学生处理实际工程问题上有一定难度。缺乏工程实践能力的青年教师培养出来的学生同样缺乏工程实践能力，如此反复，则学生工程能力水平每况愈下。

6.考核评价体系单一，不利于锻炼学生的创新能力。传统的考核评价模式是笔试、实验成绩和平时测评，特别是实验成绩的考核只是学生上交实验报告或现场操作，老师仅从完成实验的角度对学生的报告或操作进行考评，考核评价体系单一，缺乏对创新实践能力的考评，无法有效培养学生的创新实践能力。

二、教学改革与实践

从“PLC”课程的认知、教学内容、教学方法、实践教学以及考核评价5个方面进行改革，操作如下。

1.提高学生对“PLC”课程的认知程度。课程的认知是开课之前对该课程了解学习的重要阶段，旨在帮助学生正确认识所学的课程，加深对所学课程的感情认知，引导学生学习该课程的方法，激发学习本课程的自豪感，具有激励学生学习动力、启发学生掌握正确的学习方法等多重作用。在“PLC”课程的第一次课时，课程不在课堂中进行，而是在模拟PLC工厂实训基地（我院应用的是工业自动化控制生产线）中进行学生的认知驱动，教师在这个环节中扮演“工人”师傅的角色，操作工业自动化平台，让学生体验“PLC”课程在工业中的实际应用，从演示中让学生了解在工业控制中都用到“PLC”哪些理论知识，应该怎样去学，让学生对“PLC”课程产生兴趣，巩固学生最初的求知欲望，引导学生认清“PLC”课程在工业中的地位，从而形成一种比较稳固的学习动机。在教师演示完之后，教师还要及时地加以引导和总结，使这种认知更加清晰和深刻。

2.教学内容改革。在修订人才培养方案时，在课程学时设置中加大实践教学学时的比例，根据人才培养方案修改“PLC”课程的课程大纲，增加实验学时的学时数，使理论学时和实验学时比例达到“新工科”建设的标准，本文采用的1：1，如“PLC”课程总学时为64学时，可以将理论学时和实验学时分别设置为32学时，将原来的教学大纲中安排的部分理论学时安排在实验室进行。通过校企合作单位、校企联合办学，可以安排学生进行校外的专业实习基地，让学生深入生产现场，接触到实际的设备平台，教师或者工程师在现场进行案例教学，同时与企业工程师、技术人员的交流和学习，了解PLC设备的操作过程和实际运行情况。

3.教学方法的创新改革。现在教学方法的突出特点是，以发展学生能力为出发点，充分发挥教师主导作用，充分调动学生学习积极性，尤其注意学生学习方法的研究，引导学生由苦学变乐学，由学会变会学。教法改革应服从应用型本科人才素质培养，以大面积提高教学质量为目标。教学改革要实现几个转变：应该变单纯传授知识转变为在传授知识过程中重视能力培养;变教师为中心转变为学生为主体;变平均发展转变为因材施教，发展个性;变重教法轻学法转变为教法学法同步改革。

当下的“PLC”课堂教学改革，重点关注“学什么、怎样教”。首先，教师教学活动中确定学生的主体地位，发挥学生的主体作用，这是衡量课堂教学改革的基本准则，也是培养学生的思维能力及自学能力为教学方法改革的导向，目的在于减轻学生负担，提高教学改革的质量。在课程学习之初，教师可以采用“启发式”、“讨论式”和“教学做”教学相结合，任课教师可以先把课程知识点中所涉及到的项目按小组形式分配给学生，在授课过程中，紧密围绕课程知识点的主题不断给学生提示，启发学生的思维，让学生产生兴趣，在课程学完之后，让学生将理论课程内容与自己分配的项目相结合，融会贯通。在教学过程中，还可以安排部分章节让学生上台讲解，教师针对学生讲解的内容，提出问题，让其他同学参与讨论，讨论的过程中，教师不断启发学生，引导学生积极思考，增加师生互动，不断活跃课堂气氛，调动学生的积极性，这样就把传统的“教学”变成了以学生为主体的“学教”模式，要把学习的主动权交还给学生。

随着多媒体的快速发展，使枯燥无味的课堂教学变得更加生动多彩。首先，备课中教师可以根据实际教学的内容，制作PPT课件和FLASH动画演示课件，运用多媒体教学手段，演绎成为屏幕上生动的动画。教师在制作多媒体课件和FLASH动画演示课件时，将理论内容与涉及的实验内容有效的联接起来，突出对梯形图程序的编写以及对结果进行仿真的FLASH动画演示，将仿真结果以FLASH动画演示的形式展现给学生，将枯燥乏味的理论课堂变得生动多彩，这样会增加学生对本课程的学习兴趣，进而有效调动学生主动学习的积极性，从而焕发出学生内在的潜能。

4.实践教学改革。现在大多数“PLC”实训项目都是厂商提供好的，内容都比较固定，并且提供完整的梯形图代码，学生实训时只需要按照实训指导书中的步骤机械的输入程序代码即可。这种实训很难培养学生的创造性和创新性。因此，对实践教学改革可以尝试以下方案，适当减少实训指导书的项目，增加具有创造性和创新性的综合性、设计性的实训项目，对于部分对“PLC”特别感兴趣的学生增设研究性创新型实训项目，以培养学生综合设计能力及动手实践能力。

同时，实践教学须以实训室、企业现场教学为依托，转变观念为先导，逐步转变以课堂教学为主、教师为主的传统教学方式，积极尝试案例教学、现场教学、团队学习、情景教学、项目嵌人等教学方法和手段，启发学生独立思考、自主学习，培养学生的合作精神和创新意识，提高学生的实践动手能力和解决实际问题的能力;培养学生好学、乐学的优良学风和学习主体意识，不断完善学生的自主学习环境，使学生的学习途径逐渐多元化。并延伸课内实践教学环节，开放专业实训室，同时积极开拓企业生产实习基地，使学生真正直接参与安装、调试与检修过程，形成职场化的教学氛围，从而提高学生实践、创新和创业能力。

5.培养教师工程实践能力。“PLC”课程是实践性强的专业课程，这就要求开设工科专业的院校教师需要有深厚的理论功底和良好的传授能力，还要有对实验设备安装、调试能力，还能参与技术研究与改造。鼓励青年教师到企业丰富工程实践经验。鼓励青年教师到企业丰富工程实践经验，深入了解企业，掌握最新的行业动态，拓宽他们的工程研究视野，补充他们欠缺的工程实践背景，将青年教师“学校—学校”的培养模式转变为“学校—企业—学校”的三明治式的成長模式。同时在以后的教学工作中青年教师要与企业保持长期联系，时刻了解行业动态和先进技术。除此之外，高校可以根据各专业的实践情况定期组织青年教师到企业进行参观、实习，参与产品的研发设计，与企业工程师一起讨论学习。

6.考核评价改革。相关开设本门课程的院校对“PLC”课程考试往往采用的是闭卷考试或开卷考试的方式。由于“PLC”课程自身的特点，单一试卷考试方式很难测评出学生的综合运用能力和自身创新能力。为了更好的把测评的要点转至到学生在实践中发现问题、解决问题的能力上来，以体现“新工科”建设的根本目的，本文改变传统的以一张试卷定学生成绩的考核方式，采用闭卷（或开卷）考试、出勤和作业笔记、专题论文、实验效果（实验报告和实验动手能力）等4种方式来综合考评学生的成绩。为了使学生的成绩更加精准地反映学生的对知识掌握情况，综合成绩考核可参考表1的项目进行。

三、结束语

本文总结了“PLC”课程学教改革的理论教学内容、理论教学模式、实践教学模式和考评方式，形成了以“PLC”课程为核心的课程体系结构。通过改革，学生明确了学习目标，积极性有了很大的提高，增强了学生的动手实践能力。

今后，我们只有积极地不断创新教学改革思路，构建合理、科学的课程体系结构，才能培养出符合“新工科”建设的高素质应用技术型人才，以满足企业、社会的需要。

〔参 考 文 献〕

〔1〕郭淑清.新工科理念下交通运输专业人才培养创新模式探索〔J〕.科技视界，2017，（24）.

〔2〕钟启泉.问题学习：新世纪的学习方式〔J〕. 中国教育学刊，2016，（09）.

〔3〕夏国宏.“可编程控制器”课程教学改革探讨〔J〕.黄石理工学院学报，2012，（28）.

〔4〕马秀坤.PLC实践教学在应用型人才培养中的探索与创新〔J〕.实验技术与管理，2011，28（3）：228-231.

〔5〕刁统山.改革PLC教学培养创新型人才〔J〕.实验研究与探索，2008，27（09）：166-168

〔6〕齐容.“可编程控制器”创新型、设计性实验教学改革与实践〔J〕.电子电气教学学报，2008，（07）：28-30.

〔责任编辑：侯庆海〕