电气控制与PLC应用技术课程改革的研究

毛昀 段友莲 张宁宁

[摘要]本研究在陈述了应用型本科教育发展需求和电气控制与PLC应用技术课程在自动化专业人才培养中的重要地位，分析了目前电气控制与PLC应用技术课程教学过程中存在的主要问题，并针对存在的问题制订了课程改革的措施，最后对改革的成果进行了说明。

[关键词]电气控制与PLC应用技术;课程改革;应用型本科

[中图分类号]G642.0 [文献标识码]A [文章编号]2095-3437（2019）12-0080-03

一、研究背景

习近平总书记在2018年9月召开的全国教育大会上指出，要提升教育服务经济社会发展的能力，着重培养创新型、复合型、应用型人才。应用型本科人才应表现在以下几个方面：具有较强的实践动手能力、学习能力，较快的适应能力，较高的创新意识，较好的综合素质。应用型本科人才培养是建立在高层次的技能型、实用性、职业性的专才基础上的通才教育。

应用型本科教育，是以本科教育为主，面向区域经济社会，以学科为依托，以应用型专业教育为基础，以社会人才需求为导向，以培养知识、能力和素质全面而协调发展，面向生产、建设、管理、服务一线的高级应用型人才为目标定位的高等教育。因此，应用型本科自动化专业在建设的过程中应坚持以需求为导向，以能力为根本，做到理论和实践相结合，重在培养创新能力。采用“本科学历+职业素质”的人才培养模式，重视培养学生的工程技术应用能力、技术创新能力和综合素质，培养适应地方经济社会发展需要的专业基础扎实、职业素养好、实践能力强、发展后劲足的高级应用型人才。

应用型本科教育是我校转型发展的方向，培养应用型人才是教育、教学的目标。电气控制与PLC应用技术课程作为我校自动化专业一门重要的核心专业课程，其教学目标是通过本课程的学习使学生基本掌握工业自动化控制系统的先进控制技术和控制系统设计方法，培养学生具备控制系统设计、安装、调试的能力，提高学生的工程实践应用能力，满足社会对此类技术人才的需求。

二、存在的问题

電气控制与PLC应用技术是一门实用性很强的课程，重点在于培养学生的专业技术应用能力，但是目前的教学过程仍然采用传统的课堂教学。由于教学内容、教学组织形式、教学方法、考核方式以及实践条件等各方面因素的限制，造成学生学习基础理论不够扎实，动手实践较少，独立思考和动手解决问题的能力较差，不能做到学以致用，毕业走上工作岗位后不能快速胜任岗位工作。就目前调研的结果来看，电气控制与PLC应用技术课程的教学已经不能满足行业、企业的需求，不能满足新疆地方经济发展需要。通过到毕业生就业的相关企业进行调研，发现目前的教学过程中存在的问题，主要有以下几点：

（1）大部分师生对应用型本科人才培养模式的认识和对强化实践教学重要性的认识还停留在表面，没有认识到培养学生动手实践能力的重要意义，对强化实践教学缺乏深层次质的认识。有些教师即使在观念上已有认识，但囿于实验室硬件条件、自身知识和能力水平、校园环境和氛围、课程建设基础等因素所限，普遍存在观望、等待、敷衍等现象。

（2）教学手段和方法比较单一和传统。除了实验部分，其他的理论知识教学基本停留在“一支粉笔一本书”的传统教学模式上。尽管有些教师课堂教学内容采用了多媒体的展示方式，但归根结底还是停留在理论灌输式的教学形式，很难提高学生的学习兴趣。根据教学大纲要求，先理论后实践，但在实际的传授过程中，由于受实验教学条件的限制，往往理论课教学所占的比例较大，教师侧重于理论教学内容，而对后期的实际操作训练关注程度不够。理论课和实践课衔接不够紧密，缺乏应用型项目的实践训练。从目前掌握的情况来看，很多学生由于对教师传授的理论感到过于空洞、单调、乏味，从而降低了对理论课学习的积极性，影响了对基础理论知识的掌握。在实际操作训练时理论基础不足，不会、不敢动手操作，严重影响了课程教学目标的实现。

（3）教学内容需进一步调整和完善。在当前教学大纲中，课程以电动机为主要控制对象，介绍电气控制系统中的常用低压电器元件、电动机基本控制线路、$7-200PLC控制程序及控制系统的设计方法。尽管包含了工厂电气控制技术及PLC原理和应用的主要知识，但在实际的工业应用中还远远不够。首先在常用的低压电器元件中没有结合工业应用实际，只介绍了元件的工作原理和符号，忽略了元件的选型计算;其次在电动机的基本控制电路教学中对电动机的调速控制介绍得比较少;再次是在PLC部分教学中选择了$7-200系列PLC作为典型产品进行学习，重点是让学生学习编程方法，但是缺少模拟量控制的内容;最后是忽略了PLC的通信能力，以往的教学过程基本上都没有涉及。

（4）实践教学师资力量有待提高。教师中能够独立完成课程应用实践的所占比例不高，许多年轻的教师从高校（主要是教学型和研究型大学）毕业后直接进入我校从事教学工作，缺乏工程实际应用和实践教学环节的专业训练，自身还不能称之为应用型人才，难以胜任相关的实践教学环节的工作。

（5）课程考核标准。现行的学生考核评价机制采用期末闭卷考试，以理论知识的考核为主，平时成绩和实验成绩只占很少比例，无法真正考核学生综合素质的水平，不能满足实践教学改革的需要，不能起到强化鼓励实践教学的作用，学生只会机械地记忆背诵理论知识。

三、改革措施

教学应该以服务社会为宗旨，以保证就业为导向，因此改革现有的传统教学模式，更新相关的教学内容，强化实践教学环节，改革考核评价方式方法，充分调动学生学习的积极性和主动性，提高学生实际动手操作能力，全面提升学生的综合素质势在必行。

（一）课程内容整合

传统的课程内容以电动机为主要控制对象，介绍电气控制系统中的常用低压电器元件、电动机基本控制线路、PLC控制程序及控制系统的设计方法。考虑到电气CAD制图在自动化控制领域中电气控制系统设计环节的重要地位，应加入电气CAD制图部分的内容。还应增加S7-300PLC的编程、通信相关知识，学习使用不同类型PLC，培养学生举一反三的学习能力。随着技术的发展，单纯传统的电气控制线路比较少见，在学生掌握了电气控制基本原理的基础上，可增加变频器和软启动的知识，以提高学生解决实际应用问题的能力。考虑到学时的限制，将原有的理论课电气控制与PLC应用技术和实践课电气控制与PLC应用实践的课时进行整合，延长课程时间周期，在学习理论知识的同时进行实践，从基础做起，一步步提高学生的实践应用能力。

（二）课堂组织形式转变

电气控制与PLC应用技术是一门重要的专业课，对这门课程的教学，过去一直沿用传统的教学模式，以教师为中心，在教学的过程中教师处于主导地位，学生被动地接受知识的传授，即教师在课堂上讲理论，学生在实验室做实验验证。这样的教学模式使课程目标完成不佳，教师很费力气，而学生在理论上仍然是一知半解，对实践技能也没有很好地掌握，满足不了学生以后从事相关工作的需要，更没有达到培养高技能应用型人才的目标。针对这种情况，我们对该课程进行了模块化教学的改革。模块化教学是把学生需要掌握的知识和技能分成几个大的模块，每个模块再细分成具体的，具有实际应用价值的任务，学生根据实际情况独立完成学习内容，解决任务中遇到的困难，从而提高学生的兴趣，调动学生学习的积极性。教师对学生遇到的普遍性问题进行指导，最后对完成任务的学生进行检查评估，对包括完成任务过程中知识的应用、解决问题的能力及团队协作等给予评分。

（三）教学方法改革

课题组依托世行项目，树立“能力本位，学生中心”的课堂教学思想，使用积极的教学法开展课堂教学活动，有效地提高了教学质量。

学习是通过阅读、听讲、研究、观察、理解、探索、实验、实践等手段获得知识或技能的过程，是一种使个体可以得到持续变化（知识和技能，方法与过程，情感与价值的改善和升华）的行为方式。这表明学习必须是学习者的主动行为，教师的责任就是激发学习的主动性，协助学生完成学习的过程。教学过程应该是一个教师与学生合作的过程，双方共同合作完成教与学的任务。世界公认的最有效的学习活动是实践，人们能够自己学完之后讲给别人听、做给别人看。因此，教师的任务就是要让每个学生都能获得更多的講给别人听、做给别人看的机会。当一个人要“讲给别人听、做给别人看”的时候，必然要做一系列的准备工作，必然要学习一些自己不知道的知识，由此产生一系列的学习活动。因此，教学过程能否顺利进行，就看教师是否能够引导学生展开学习活动。学生是学习活动的主体，教师就是学习活动的组织者与协助者，教师教学的目标是帮助学生获得解决问题的能力，而不是纯粹讲授课程内容。在课堂中有效地使用积极教学法，能够更好地达到能力培养的要求。我们在电气控制与PLC应用技术的课程教学过程中践行积极教学法，以学生为中心，以学生的学习为课堂主体，通过设计启发式的教学情境提高学生的学习兴趣，让学生自己动手实践，引导学生逐渐从不想学、不会做向主动学、试着做转变。

（四）重新制订考核评价标准

应用型本科教育强调的是学生对知识的应用能力，传统的考核方式远不能满足模块化课程在考评上的需要。所以，采用合理的考核评价方式才能有效地考核学生的学习成果，激励学生学习的兴趣。

传统的考核方式基本采用卷面笔试的形式，这种方式无法迁移到真实的工作场景中。很难考查出学生在真实场景中的实际应用能力。但是理论知识是应用的基础，最终的考核在内容上对理论知识的掌握要求是必不可少的，因此在考核中理论知识占总评成绩30%的比例。模块化教学是按实际应用对需要学习的知识进行重新组合，是以培养学生工程应用能力为目的，按照真实的或者模拟的工业生产过程设置任务，并以此对知识进行组合，因此平时课堂学习过程的评价也非常重要，能够让学生清楚地了解自己目前处于何种水平，哪些能力还不足，还需要改进。哪些地方已经达到学习目标要求。根据学生学习的进度制订形成性评价量表，这一部分占总评成绩30%的比例。最后，根据学生需要达到的能力目标的要求设计合适的任务，对完成任务的过程进行考察以及对工作成果进行评判，制订详细的评价量表。这一部分占总评成绩40%的比例。

（五）提高教师实践教学能力

大部分教师都习惯于在讲台上讲授知识，一方面是因为自己缺乏企业实践的经历，没有相关的知识储备;另一方面是因为实践教学能力在目前的职称晋升机制中并没有太大的比重，造成教师提高自身实践教学能力的主观意愿并不强。但是教师实践教学能力的提升对指导学生开展实践教学有重大意义。为了提高教师们的实践教学能力，学院采取了以下措施：

（1）选派青年教师深入企业一线进行实践锻炼，参与企业生产，掌握企业对本专业人才知识结构、能力水平、职业素养的要求。通过企业锻炼一方面可以让教师做到理论联系实际，了解企业的生产过程，在今后的教学过程中应用一些贴合实际的案例，让课堂更生动，让知识与时代不脱节;另一方面可以拓宽教师的知识面，可以把和企业生产相关的课程有机地整合，从而更深刻地认识每一门课程的重要意义。

（2）组织教师指导学生参加职业技能大赛。通过赛前的培训和参与比赛，教师可以认识到自身不足，不断弥补自身的短板，提高自身的理论水平和实践动手能力，进一步加深对理论知识的认识，这是在实验室完成无数验证性的实验都做不到的。教师在指导学生的过程中还能不断提高自己的实践教学水平，同时也可以提高自身分析问题解决问题的能力。

四、小结

经过一个学期的试点，我们对电气控制与PLC应用技术课程教学做了一些改革，也得到了一些教学效果：首先，学生学习的积极性有了很大的提高，学生从学不懂、不想学慢慢向必须学、主动学转变;其次，试点班的学生在企业进行产教融合学习的过程中获得了企业的好评，动手能力有了很大的提升;最后，通过参与课程改革，青年教师的实践能力也有了一定的提高。以上种种都说明了课程改革是必要的也是有效的。