PLC技术课程教育改革实践范文

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摘要：在以信息化、自动化、智能化为代表的新一代工业产业革命变革中，plc作为工业控制器件，在自动化生产中起着核心控制作用，是电气自动化专业的核心课程。文章在分析应用类专业课程教学中常见问题的基础上，根据成果导向理念反向推演教学过程，以PLC课程为改革平台，以学生为中心，提高学生的学习应用能力建设，促进PLC教学发展为目的进行实践尝试，并为专业课程教学改革提供经验。

关键词：PLC教育；成果导向理念；教学改革

进入21世纪，美国以抢占高端制造业为目标的“再工业化”战略、德国智能化工业4.0和《中国制造2025》的提出，都代表制造业向高端制造升级换代已经开始，标志着信息化、智能化、自动化为特征的工业产业革命变革已经到来[1]。

一、PLC教学中存在的一些问题

可编程控制器（PLC）作为工业自动化控制系统的核心控制器件，在钢铁、汽车、石化、电力、交通等工业自动化领域有着广泛的应用，是自动化生产、精密设备的核心控制器，也是自动化、电气工程专业的核心课程，PLC已成为电气工程人员必须具备的技术能力之一[2]。虽然我教研组付出了大量的努力，然而，由于种种原因教学效果仍存在不尽如人意的地方。

（一）课程教育与专业能力培养的纽带连接作用不明确教学培养计划的实现是一个系统工作，要由教学体系支撑落实，各门课程的设置以人才培养目标为依据，课程对培养计划的支撑作用是课程开设原因，要为教学目标服务，学生学习的过程中不只学知识还要明白教学的目的所在。倘若任课教师教学中以自己任教课程为主，忽略专业能力的培养目标，过于强调本门课程知识的系统全面，容易忽略专业应用体系建设，使各门课程缺少联系的纽带作用，各自为政，互不挂联，则会使工程知识体系变得碎片化，各门课程知识不连贯，形不成体系，学生对专业不能建立全面的概念。而且还存在任课教师间沟通不够的问题，各门课程的尺度把握往往以任课教师个人理解为主，致使后续课程经常发生需要给学生补充知识的现象，这都是课程间联系不好的表现。所以，在教学中单纯教授本课程知识是不对的，还要将前、后课程的联系和功用告诉学生，使学生明白专业课程在应用中的功用和位置，并通过适当的综合实训，强化各课间的配合纽带作用。

（二）教师讲授为主，学生学习能力培养不足教学中满堂灌的现象仍较常见，师生互动少。在目前专业课程课时不断精简的背景下，任课教师首先考虑的是按教学计划完成教学任务的问题，教学中往往采用讲授形式，将知识点依次罗列，造成满堂灌的事实。但这种填鸭式教学只是将知识点转达给学生，对学生的思维训练、应用能力培养不足；且由于学生疲于在各科知识点间转换，课堂参与不积极，师生互动不好。教学过程是师、生共同完成的过程，学生是教学主体的理念为广大教师所认同。在授课课时减少的大背景下，发动学生参与教学过程，提高学生的学习能力是目前教学可考虑的方向。

（三）知识转化为工程能力弱学习的目的是将知识转化为生产力，分析问题、解决问题的训练是学习能力培养的必要环节。教学中，若教师的专注点集中在课程知识上，力求知识点的讲解。学生记笔记、记重点、考知识，但这样被动的学习并不能把知识转化为应用能力，知识转化为工程应用的训练少，造成理论知识不少，但解决实际问题能力不足[3]。过于强调知识点，教学中容易把知识掌握与否简单归结为答案是否正确，这是把学习过程简单化。通过背诵、记忆等办法可以短时间提高答案正确率，但这样的教学只是囫囵吞枣，不求甚解。教学的目的在于解决问题能力的培养，对工科专业来说就是工程应用能力和学习能力的培养。

（四）评价考核手段缺乏教学中，教师了解学生的手段主要是课题提问、批改作业、观察学生上课状态，或者在实验中能够部分了解学生的学习情况，但这种了解不全面，等到最后通过期末考试全局了解时，教学活动已经进行到最后阶段，即使教师有好的想法也为时已晚。通过以上现象分析，传统教育的主要问题是教学着重于“向内”，即教学目标制定、教学过程的实施、教学考核等基本上以内部的标准为出发点在运行，对于毕业生是否适应社会的需求则考虑较少，存在教学与社会脱节的问题。为适应社会发展，院校在制定培养目标时不但要“向内看”，保持教学理念、办学特色、专业强项，还需“向外看”，将教育目标与社会需求相联系，以社会需求为导向，推进教学工作的发展，使学生不但能学得会，还要学有所用。

二、以学习产出思维探索PLC课程改革与实践

社会的发展、技术的进步推动教学工作需要不断进行改进。学习成果产出的教育模式（Outcomes-BasedEduca－tion，缩写为OBE）代表了社会需求对教育的新需求。OBE所强调的核心理念是：成果导向、以学生为中心、持续改进。在OBE教育模式中，学生“学到了什么”和“是否成功”远比“怎样学习”和“什么时候学习”重要[4]。学习产出教育是面向工业发展需求，以学习产出为目标驱动整个教学活动和以学生学习效果为评价标准的教育模式。本文根据OBE理念，以2016级电气工程学生PLC课程教学为改革平台，按照教学目标反向设计课程的教学过程，并进行了改革尝试。以成果导向反向设计课程，针对传统教学中存在的不合适的教学方法，设计了新的教学模式，具体工作解决了4个核心问题：

（一）学习成果是什么？学习成果是学生通过教学后的最终目标，也是教学成果的检验标准。电气专业人才培养目标是面向地方经济建设、企业发展的技术型人才，具有较强的专业应用实践能力和设计能力、一定的创新意识。PLC课程目标定位，经过PLC课程学习，学生具有PLC应用能力，能够应用PLC基本理论进行逻辑分析，具有一定的设计能力，能根据工艺要求完成PLC控制设计，具有一定的创新型思维能力。具体目标分解为以下几个方面：具有分析能力，能根据工艺要求进行总结归纳分析；具有一定的设计和操作能力，能应对常见的逻辑问题和简单的控制；可以依据理论完善设计过程；团队合作能力建设。

（二）如何让学生理解取得这些学习成果的必要性学生是学习活动的主体，学生主动参与是知识能力水平提高的重要因素，让学生理解学习PLC的必要性是开课初期首先要解决的事情，为此我们主要从以下两方面做工作。1.可编程控制器（PLC）是专为工业环境而设计的数字运算控制器，已经成为工业自动化生产线的核心控制器件，广泛应用在钢铁、汽车、机械制造、石化、电力、机器人等领域。随着“中国制造2025”计划的展开，我国作为制造业大国，PLC的应用范围会越来越宽广。未来制造业将以信息化、智能化、自动化为主要特征，PLC控制技术是电气专业学生必会技能。2.让学生做PLC就业调查活动，利用外部的需求信息推动学生的学习积极性。调查活动可以通过多种渠道实现：网络渠道检索，如智联招聘、58同城等；从事电气的亲属、朋友回馈直接信息；请企业人员来校作报告。调研内容包括从事的行业、职业、薪资、职业发展等多个方面，以实际需求刺激学生学习的欲望。

（三）如何有效帮助学生有效学习Bloom将知识分为：记忆，理解，应用，分析，评价，创造6个层次。在教学中若只专注在知识点的教学上，则对应的知识转化层次无疑是较低的。根据能力和应用的培养目标，我们在课程进行时注意了知识转化的问题，具体从以下几个方面实现：

1.教学角度以学生为主体学习是学生的学习，要以学生为主体，教师需要从初学者的角度看待问题，从应用的角度串接课程知识点，逐渐加深课程难度，循序渐进推进课程内容；在课时缩减的情况下更要打破教材原有章节结构，不搞各章课时平摊；发挥学生的自学能力，可以交代学生自学内容，上课时以讨论的形式来理解消化知识，而不是知识点的灌输。现有教材结构强调知识结构的完整，各知识点间连贯性不好，容易使学生摸不着头脑。这时可以按工程应用顺序取舍，编排知识点的学习顺序，做到知识点学完要配合小的工程目标训练，及时反馈学生的知识理解。反对按步就章授课，会造成应用内容不连贯，学生往往还需要从各章节中抽出应用部分重新贯通，反倒事倍功半。例如初学从硬件结构入手，随后带入PLC工作原理和软存储器区间知识，然后转到I/O分配和端口接线。这时可以设计一盏灯的点亮控制题目，先从PLCI/O地址分配讲起，引申到PLC输入输出接线电路接线，简单的输入、输出指令写法，再顺势讲解PLC循环扫描的工作原理，这样的学习顺序是与教材的章节顺序不符，甚至顺序反复错乱的，但通过一次课的内容可以穿洞多个知识点，知识点内容连贯，比让学生枯燥记忆知识点、再重新串接要简单而连贯。

2.边学边练，给学生思考、讨论的时间边学边练是知识由记忆向应用分析转化的好办法。根据知识层次划分，记忆理解只是知识学习的较低层次，需要向高层次转化，边学边练是个好办法，通过在教学中的练习，可以实现师生的积极互动，这时更容易引发学生的求知欲，在不断的为什么提问中，知识点理解、应用都会不断提高。每一阶段指导教师配合学习内容设置练习内容，及时跟踪学生动态，以学会应用为主。反之，简单公布标准答案，学生知识掌握上仍会停留在知道上，对知识转化提高不大。学用结合，给学生思考、讨论的时间，课上可以解决的不留到课下完成，课后时间主要用于巩固知识和阅读参考书籍开拓视野。

3.发散思维，注意创新能力的培养创新能力不可能从无到有，需要不断的教育培养。在课程中可以适当做引申环节，引导学生做发散性思维，即一题多问、一题多解，多问“这样行不行”和“为什么”。让学生认识到知识是需要活学活用，不是一成不变的，需要经常性的换个思路问行不行，只有保持活跃的思维习惯，才可以把知识活学活用。

4.团队合作能力培养，带动每个学生进步在教学中，学生的进度总是参差不齐，但我们的教育目标是保证每个学生获得工程实践的能力。为带动每个学生进步，提高他们的积极性，我们设计了团队学习的办法。学习中一般以4人为一个小组，以小组为单位解决问题。为带动组员共同进步，组员按组就近入座，方便共同讨论；组员的成绩以小组成绩为准，提问评判的时候每小组只能出1名组员，且必须轮流回答问题，保证每人都回答问题；以小组为单位评分，使组员互相帮助、共同带动。团队合作和小组讨论，可以把组员的积极性调动起来，相互间由于熟悉的缘故可以大胆交流，对学习知识的理解会更充分。加上以小组为单位评分，组员互相帮助，可以拉齐进度，实现保证每个学生获得工程能力的目标。

5.实验环节要同步实验过程是知识验证的最好方式，实验环节要与课程进度同步。遵循由简单到复杂的顺序原则，先从基本指令实验开始，逐步转为设计环节。开始时指导教师的工作是让学生熟悉PLC器件和编程软件，随后可以进行电机控制、四节传动、液体混合等实验。工作重点逐渐由跟踪辅导，到要点指导，再到只做验收工作，最后指导教师放手，由学生独立进行，知识层次实现向设计、创造转化。

6.立足课程，谋求专业发展电气控制行业不断有新技术产品被开发利用，控制手段和方式不断发生变革。专业技术课程内容需要紧跟行业发展进步脚步，不断将新的知识补充进课程体系中来，根据应用需要及时加强或开设新的课程。生产过程的大规模化、网络化和生产模式向订单式发展，要求电气从业人员对工业网络的应用水平越来越高。新推出的PLC产品都将以太网通信作为必备基本功能，随之而来的器件组态、网络通信、网络监控、数据存储，以及互联网与工业以太网接口产生的安全问题都是PLC教学中需要加强的方向。当知识集中在某个方面时可以考虑开设新课程，如我专业新开课程《力控组网控制技术》，专门学习使用力控组态软件完成远程监控、远程控制，数据采集处理技术。

（四）如何知道学生已取得这些成果除了平时出勤、作业、期末考试等常见的教学考评之外，我们加强了练评结合，做好过程评价。学生是教学活动的主体的教育理念已经深入人心，学生掌握工程能力是教学的目标和教学效果的考核标准，这个考核标准不能等期末考试完成，在教学中学生的学、练应占同样比例，通过学生课堂练习及时发现知识点理解的偏差，在教学中通过经常性的学练活动可以直观了解学生的掌握情况，教师能根据实际调整教学进度和内容，使学生能够跟上教学进度，掌握基本的工程能力；同时，练评结合，对典型的错误案例需要引导学生找出错误原因，总结经验，加以改正。做好过程考核工作，相对于试卷分析了解学生状态，过程状态总结更有利于及时了解学生的实际学习状态，以便教师及时调整教学进度和内容。根据成果导向理念，我们对教学工作中存在的问题进行了总结分类，并依据成果导向理念反推教学过程，建立学生主导地位思想观念，为提高学生积极性做了一系列的研究讨论，并在2016级电气工程PLC教学中进行了实践尝试。与往届学生对比，学生参与教学热情和知识应用能力上有明显提高，主要表现在课堂师生互动、课上练习完成和实验环节中，参与积极性明显提高，通过团队教学办法学生学习掉队的减少，语言沟通表达能力增强，学习能力提高，专业自信心增强，结课成绩较往年提高。同时教学中也存在可供学生训练的工程案例准备不充足的实际问题，需要以后不断改进。

三、结束语

学习产出理念对于应用技术性课程是先进的教学理念，这种理念考虑了外部企业对教学的改进需求，传统的以知识教育为主的教学模式和教学方法已不适应行业发展需求，引入成果导向理念使教育成果更适应社会需求。PLC作为电气工程专业的核心课程，在工业自动化控制方向有着重要的作用，通过课程改革尝试提高了学生的知识转化层次和学习应用能力，同时也为后续课程教学改革探索提供了可行经验。

参考文献：

[1]李立国.工业4.0时代的高等教育人才培养模式[J].清华大学教育研究，2016，37（1）：6-15，38.

[2]于广，高照玲，鞠尔男.基于OBC理念的PLC课程考核模式改革[J].课程教育研究，2018（34）：221-222.

[3]余振军.高职院校电气控制与PLC技术课程设计教学改革的思考[J].轻工科技，2016（9）：170-170.

[4]李志义.解析工程教育专业认证的成果导向理念[J].中国高等教育，2014（17）：7-10.

作者：曹永成 姜斌 吴琼 孙铁成 单位：黑龙江东方学院