电气控制与PLC课程教学实践改革研究
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作者:王双园 白国振
摘要：电气控制与PLC作为自动化专业的重要基础课程，现有的传统课本讲解教学方式不能激发学生的创造力，严重制约了学生主动学习的能力。文章从实践教学出发，以学生为中心，提出了案例教学、现场教学、竞赛教学和互助学习等教学方式，探索电气控制与PLC课程的教学改革方向。
关键词：教学改革;案例教学;小组竞赛;互助学习
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2019）44-0095-02
一、引言
《中国制造2025》提出“三步走”实现制造强国的战略目标[1]，创新是未来中国制造业的主要驱动力，而创新型的人才的培养是根本。电气控制与PLC技术是当代工业自动化的支柱，广泛应用于自动化生产线，航天航空制造业、汽车制造业、石油化工业和建筑自动化等行业。电气自动控制与PLC是高等院校自动化专业学生重要的基础课程之一，课程内容通常包含理论教学和实践教学两个部分，是一门综合性非常强的课程。传统的教学方式更多的是强调理论学习，实践教学部分多以实验室实验为主，学生能够发挥的主动性有限。学生难以真正掌握课程理论内容，也缺乏应用技术的能力。很多学者很早就关注了这方面的问题[2-4]，也提出了一些改革方法。本文在分析了现有电气控制与PLC课程教学方法的缺点的基础上，提出了以学生为中心的相应的改革方法，以期改善现有教学方法，提升课程教学效果。
二、电气控制与PLC现有教学方法缺点
1.课程吸引力不足。（1）教材内容陈旧。根据对市面现有的课程教材进行调研发现，课程教材内容更新缓慢，甚至很多近两年出版的新教材中，其内容依旧是20世纪末和21世纪初的基础电气控制内容，PLC案例中很少引入最新的工业发展趋势和新的产品，难以吸引学生积极参与到课程的学习中。（2）学生注意力差。与教材内容相对的是现代移动信息技术高度发达，学生很容易被智能手机所吸引，而难以集中到课堂学习中。尤其是在传统的教学中，以教师主动讲授和学生被动接受知识的课堂教学模式为主，学生容易产生疲惫感，从而丧失学习的兴趣，不可能集中注意力。
2.理论内容基础性不足。（1）背景知识缺乏。电气控制与PLC主要以应用为目的，课程中的基础知识介绍有限，对非专业学生来说，学习起来非常困难。电气控制与PLC需要有电工学、模数电路、电机和低压电器等基础知识，计算机基础课程也至关重要。相关背景知识的缺乏，在以教材讲授为主的教学中，让学生很难及时学习相关内容，觉得课程太难，不容易接受。（2）前沿理论内容缺乏。理论内容中缺乏前沿理论，多以传统的理论基础知识为主，几乎不涉及前沿性的、创新性的理论。如虚拟化PLC、软PLC等概念很少有教材提到。新理念的出现，必将引领新的工业技术的进步，而课程也需要能够与时俱进。
3.实践案例创新性不足。（1）实践案例陈旧。现有的教学案例和相关设备都比较陈旧，案例的各类变化形式都已经被广泛地收编在相关教材当中，并且有标准的答案，学生很容易获取相关案例的答案和攻略，所以缺乏挑战性。同时，很容易让学生陷入一般的套路中，容易抹杀学生的创新性。（2）实验教学单调。在实验教学环节中，现有的教学方法都是由教师提前准备好相关实验器材，并提供学生指导手册（或实验教案），学生只需要根据指导手册完成相关操作，填写实验报告，就完成了实践教学环节。因此，实际上学生在实践教学过程中的参与度非常有限，基本是一个被动操作的过程，难以达到实践教学的目的。
4.课堂互动性不足。（1）师生间有效互动缺乏。传统的教学方式，主要以教师讲授为主，学生只需被动听课。师生之间的互动主要以课堂提问的模式来实现，因此还是以教师为中心，互动环节不能以学生为本，也就不能吸引学生积极参与，难以形成有效的互动。（2）学生之间互动缺乏。在理论教学中，课堂上学生之间几乎没有互动，也不存在相互学习的过程。而学生之间往往背景知识相近，理解能力相似，但是对知识的切入点和观点却不尽相同，通过相互学习更容易相互促进，扬长避短，各自发挥自身的能力，协同进步。在实践教学中，同样的实践案例，容易形成领头羊效应，仅有有限的学生真正完成了实践教学活动，而剩下的只是重复与跟随，因此学生之间没有形成有效互动来促进教学目标的实现。
三、电气控制与PLC教学方法改革
针对现有电气控制与PLC教学方法的不足与缺点，本文结合教学实践提出了以案例教学、现场实践、小组竞赛和互助学习的方法来改进现有教学。
1.案例教学。案例教学是指以案例的形式来讲解课程中的知识点，将难以理解的理论融入具体的案例中，一步一步利用案例引导学生去探索理论在实践中的应用，从而加深理解相关理论知识点。以问题为导向的教学方法，近年来被大量应用于各类课程教学中，取得了一定的效果。相较于传统的理论课程，电气控制与PLC这门课具有更强的实践性和综合性。它的问题主要来源于现实中的案例，因此，相对于传统的以理论知识讲授为主的教学方式，其更加适用于以问题为导向的教学方法。
在具体实施中，可以通过课程中的经典案例，引出电气控制和PLC中的基本原理。以案例为切入点，将各个知识点分散在案例中，更能吸引学生的注意力，引发学生的思考。
2.现场实践。现场实践是指将传统的实验室教学转移动工厂或生产车间的现场，让学生真实的接触和了解电气控制系统。让学生参与到实际操作中，加深对电气系统和PLC的认识。通过实际操作，让学生将理论知识映射到实践之中。工业现场的电气控制系统通常是一个复杂的大系统，需要考虑到各种环境的限制，可以培养学生的全局观，让学生对电气控制的系统性有感性认识，为今后的理论和实战研究奠定基础。
3.小组竞赛。小组竞赛是指将班级学生按照3—5人分为一组，形成多个小组，给定一个较宽泛的实践问题，提供较完备的相关实验器材，让学生以小组为单位，在限定时间内解决问题，并实际操作完成方案，小组之间进行竞赛。从创新性、可行性、实用性和团队合作等方面对每个小组进行打分，再根据每个人对小组的贡献分别打分。教师负责现场解答学生提出的各类问题，及时纠正学生操作中的原则性错误问题，学生可以通过课本、网络查询相关知识，给出解决方案，由教师评估后实施，在实施过程中遇到问题再改进，重新制订方案实施。以学生为中心，形成团队合作的学习模式，在竞赛中让学生学会相关知识，同时鼓励学生创新，调动学生积极性。
4.互助学习。互助学习是将学习进度和理解程度有差异的同学进行组队，让学习效果好的同学带动学习效果差的同学学习，以队员之间自由相互提问、相互回答为主要形式，进行互助式学习。提问者和回答者在这一过程中都能够得到有效的学习，同时可以活跃课堂气氛，让所有的学生都能加入课堂的学习中来。教师可以针对学生提出的問题进行总结，集中回答学生不易理解和掌握的知识点，重点解释课程中的关键知识点，维持课堂秩序，保障互助学习的有效开展。
四、结语
教学还是要以学生为本，以实现教学目标为方向，实现知识的传播。当前，高等院校的教学活动中，更多的问题是如何吸引学生的注意力，让学生对教学内容感兴趣，能够积极参与到教学活动中。此外，相关教学方法需要在今后的教学实践中不断地完善改进，为实践性、综合性强的课程提供更多的教学改革方向。
参考文献：
[1]李毅中.落实《政府工作报告》推动实施《中国制造2025》[N].中国工业报，2015-03-26（A01）.
[2]徐惠敏.机床电气控制与PLC新形态教材建设的探索[J].教育现代化，2018，5（32）：98-100.
[3]梁高卫.PLC课程教学改革实践探索[J].西部素质教育，2018，4（12）：165-166.
[4]肖丽仙.应用型本科人才培养课程教学模式改革研究——以“电气控制与PLC技术”课程为例[J].实验室研究与探索，2018，37（6）：239-242，292.
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