面向工程能力培养的《PLC控制技术》课程教学方法改革

陈永利，陈亚丽，杨明堂

(1.济源职业技术学院，河南 济源 459000；2.漯河职业技术学院，河南 漯河 462000)

《PLC控制技术》课程是工科院校电类专业的一门重要的专业核心课程，该课程融实践与技能为一体，实践性与操作性很强.传统的教学模式存在不能将理论知识和实践训练紧密联系的不足，为了加强学生实践能力和创新能力的培养，提高学生利用课程基本理论解决自动化控制工程实际技术问题的能力，提出了面向工程能力培养的《PLC控制技术》课程教学方法改革[1]81-83.

1 传统教学中存在的问题

1.1 传统的教学模式陈旧，不利于培养学生的工程实践能力

在传统的《PLC控制技术》课程教学中，教师一般会在前几周讲授PLC的硬件结构、工作原理等抽象知识，然后再学习PLC的各种指令的作用，最后再学习各种指令的应用，再到实验室实践.这种以知识点为中心的教学模式，学生只是掌握了一些孤立的知识点，却很难将各个知识点串起来，缺乏对PLC控制系统的整体认知能力，系统分析与综合设计能力非常欠缺，更不会分析、设计和评价具体的PLC控制系统，不利于学生工程实践能力的培养.

1.2 传统的教学方法单一，不利于学生创新能力的培养

传统的教学方法习惯于填鸭式教学，以教师灌输为主，学生被动接受，不利于学生创新能力的培养. 学生由于认识问题，不重视《PLC控制技术》课程的学习.

1.3 教材陈旧，内容编排不利于学生理论联系实际

教材仍沿用传统的编排模式，系统性很强，与工程实际结合不够，各个知识点相互独立，学生学完知识点后不能与实际联系，学而不知其所用，学生面对这样的课本提不起兴趣.

2 面向工程能力培养的教学改革思路

2.1 打破传统的教学模式，重新构建教学内容

成立《PLC控制技术》教学改革团队，打破原来以知识点为中心的教学模式，对《PLC控制技术》的教学内容进行解构和重构，将理论讲授、实验、实习合为一体，融入到工程项目案例中，并在实训室完成对工程项目案例的学习和实践操作，边教边学、边学边做，学做合一，使学生具备PLC控制系统的整体认知能力，提高学生的系统分析与综合设计能力.

2.2 改变教学方法，使学生成为学习的主体

改变原来以教师为主体，学生被动接受的灌输式教学方法.在教学过程中灵活运用引导文教学法、案例分析法、头脑风暴教学法等多种教学方法，教师作为引导者和指导者，根据各个工程项目案例，提出问题，引导和指导学生分析问题、解决问题，最终掌握PLC控制系统的设计方法. 学生作为学习的主体，变被动学习为主动学习，有利于激发学生的学习积极性[2]157-161.

2.3 根据项目案例重新编写教材

根据确定的项目案例重新编写教材，将知识点融入到项目案例中，通过案例的学习，逐渐掌握各个知识点，各个知识点都与实际控制过程相结合，学生更容易掌握各个知识点的用途，学有所用，更符合学生的认知规律.

3 面向工程能力培养的教学方法实施

面向工程能力培养的教学方法不是对原有课程知识体系的简单重复和验证，而是对原有课程知识体系进行重新整理和加工，对原有知识体系进行解构和重构，使课程教学更趋于工程设计实际.

面向工程能力培养的教学方法以工程实例为支撑，将教师、学生、教学内容、方法手段融为一个有机整体，教师在做中教，学生在做中学，融教学做于一体，为学生更好的学习提供一个模拟工程平台，从而培养和提高学生提出问题、分析问题、解决问题和总结问题的能力[3]125-127.

3.1 围绕课程教学目标，精心设计适合教学的工程项目案例

围绕课程教学目标，通过组织人员走访相关企业，与行业专家、现场技术人员座谈，与兄弟院校交流，进行毕业生问卷调查等活动，了解使用PLC控制技术进行产品生产和相关设备维护等职业活动内容，序化所得资料，并分析总结出若干典型工作任务.结合我校学生对专业知识的掌握及接受程度，经过提炼整理加工，遵循由低级到高级，由简单到复杂的认知规律，设计适合于学生学习的工作任务.依据工作过程的组成要素，将学习型的工作任务进行整合、类比和抽象，开发设计出理论覆盖面广、贯穿课程整体内容且大部分学生能参与分析讨论的工程项目案例.因此，我们对PLC控制技术课程教学内容进行解构和重构，将课程内容进行序化，选择了5个典型的工程项目案例，如图1所示.

图1 PLC控制技术课程教学内容构建

3.2 灵活运用多种教学方法，逐步提高学生的工程能力

在工程项目案例教学中灵活运用引导文教学法、案例分析法、头脑风暴法等多种教学方法，教师主要发挥指导、引导、咨询的作用，学生采取自主学习，合作学习和探究性学习等学习方式，使学生“手、脑、口、心”并用.如：电动机的PLC控制、数码管的PLC控制等采用引导文教学法，教师向学生展示相关的工程案例、生产实际录像、岗位要求、动画演示等引导材料，引导学生发现问题、分析问题，激发学生的学习兴趣和学习主动性，明确学习任务和学习目标，提高学生解决实际问题的能力.如：机床的PLC控制，通过拓展教学片、多媒体课件、实习车间的设备这些手段来展示案例，教师提出具体的工况要求，由学生利用已掌握的知识，以小组的形式完成方案设计，教师对学生的方案进行分析，引出工业中的最佳设计方案.如：交通灯的PLC控制，学生根据已掌握的相关知识点，通过集体讨论，集思广益，表达自己的意见，通过同学之间的相互激励引起连锁反应，从而使学生获得大量的构想，经过组合和改进，达到创造性地解决问题的目的.在教学过程中，通过多种教学方法的灵活运用，教师只是学习的引导着、指导者，学生成为学习的主体，由浅入深逐渐构建自己的知识体系，不仅掌握了系统的知识，而且培养了学生分析问题与解决问题的能力[4]137-138.

3.3 在实践教学中有意识地对学生进行工程分析与设计能力的训练

为了提高学生的工程分析与设计能力，实践教学过程采用准备、实训和分析总结三个阶段完成.

准备阶段：教师指导学生完成相关知识点的学习，并结合实验、实训装置演示工程案例控制过程，包括实验、实训装备的使用等.然后根据学生的兴趣、知识点结构等对学生分组，发放工作任务单，学生通过小组协作模式，分析、讨论、制定自己的工作计划、决策方案.

实训阶段：该阶段以学生实际操作为主.学生根据工作任务单制定工作计划、决策方案，借助于实验、实训装置，学生对设计方案进行仿真模拟，然后根据获取的数据进行分析、比较，决定是否采用其它的设计方案.这样不断循环，最终由学生小组共同完成该实训操作.通过该阶段的训练可以激发学生的学习兴趣，使学生体验工程分析和设计过程，培养学生分析问题、解决问题能力，还可以培养学生表达自己的意见以及与别人沟通、协作的能力.

分析总结阶段：该阶段由学生小组根据前两个阶段的工作，写出任务完成分析报告，最后由教师给出评定.如：交通灯的PLC控制实施过程中，教师指导学生完成交通灯控制方面的软、硬件知识，教师介绍实训教学装备操作规范，发放“交通灯的PLC控制”工作任务单；学生领取“交通灯的PLC控制”工作任务单后，进行分析讨论、查找资料，并按照各自的设计思路画出方框图、设计原理图并选择元器件，学生将各自的设计方案在小组内进行论证，小组成员经过讨论，在综合考虑方案是否符合实际，是否经济可行等，最终提出初步的“交通灯的PLC控制方案”；学生在实训台上进行硬件接线，程序设计与调试，每次实验后对交通灯的工作状态进行分析，然后修改“交通灯的PLC控制方案”，反复进行数次，直到小组认为“交通灯的PLC控制方案”较为完整；整理实训数据、书写实训报告，与教师讨论“交通灯PLC控制”结果[5]149-150.

4 结语

通过面向工程能力培养的教学方法在《PLC控制技术》教学中的应用与实践，我们深刻体会到：面向工程能力培养的教学方法把理论知识与实践技能有机地结合起来，不仅有利于学生理解和掌握课程的理论知识，更使他们懂得怎样灵活应用这些知识. 激发了学生的学习兴趣，调动了学生主动学习的积极性，有效提高了学生对PLC控制系统的整体分析与综合设计能力.

[1] 周先辉.面向工程能力培养的《机械工程控制基础》课程教学方法探索[J].高教论坛,2010(01).

[2] 左建勇.面向工程的实训教学模式与案例分析[J].实验室研究与探索,2011(7).

[3] 王庆九,钟瑞明,顾大强.面向工程能力培养的机械基础实验教学方法探讨[J].实验室研究与探索,2011(11).

[4] 张振利,刘晖,王祖麟.面向工程以创新能力培养为目标的自动化专业实践教学体系的改革与实践[J].2011(34).

[5] 宋 菲,智海素,张翠明.高职电类专业技术基础课程项目教学法的探讨[J].教育与职业,2012(3).