论文部分内容阅读
摘要:“电气控制及PLC”是大学本科电气工程专业及自动化专业的一门专业课,具有很强的实践性,但在教学过程中,由于学校所提供的实验教学环境还相对薄弱,实验教学的学时安排也不够充分,其实践效果不太好。针对该现状,结合该课程的特点,充分发掘案例教学法的优点,在该课程的教学实践中应用典型案例教学方法,取得了特色鲜明、效果显著的教学效果。
关键词:案例教学法;电气控制及PLC;多媒体教学;实践性
作者简介:颜文旭(1971-),男,福建仙游人,江南大学通信与控制工程学院,讲师,江南大学通信与控制工程学院博士研究生,主要研究方向:电能质量控制及电力电子技术。(江苏 无锡 214122)
案例教学法是一种注重培养学生发现问题、分析问题、解决问题的能力,培养学生创新精神的全新的教学模式,是指在教师引导下,学生通过对案例的思考、分析和讨论,就问题进行分解,获得与实践相当的实际结果,从而提高分析问题和解决问题能力的一种教学活动过程。
案例教学法当前广泛适用于军事学、医学、管理学、政治学、法学、教育学等学科的教学中。案例教学法最早应用于法学教学中,1870年,哈佛大学法学院院长兰德尔首次将案例引入法学教育中,获得了很好的教学效果。案例教学法后在各方大力推广下成了近一百多年来欧美国家法学院最主要的教学方法。
本文主要讨论案例教学在“电气控制及PLC”课程[1]中的应用,以电气控制及PLC的工程为案例,结合多媒体教学方法,引领学生在案例中开展学习和虚拟实践活动,间接地获得实践能力,很大程度上提高了实验环节的教学效率及教学效果。
一、案例教学简介
案例教学法是目前高校常用的一种启发式教学方法,尤其在管理学、法学等学科上有很大的发展,在我国也有了多年历史,但总体而言,在观念认识、理论研究,特别是案例教学实践方面,我国还远远落后于欧美国家。而案例教学法在“电气及自动化工程”类课程的教学实践应用也只是一种新的尝试。
为了在“电气控制及PLC”课程中进行案例教学分析,笔者充分运用多媒体教学设备以及仿真软件,基于计算机的平台上进行该课程的案例教学。
二、“电气控制及PLC”课程的多媒体案例教学
实训是培养技术应用型人才过程中不可或缺的重要环节,电气类专业学生往往需要在自行设计的实训中得到实践从而达到提高自身综合应用知识能力和操作技能的目的。[2]在经历了一段时间的教学实践活动之后,笔者发现多媒体案例教学是一种很适合于启发学生研究实际问题,注重学生能力培养的现代教学方法。它有着传统教学方法所不具备的特殊功能,在多媒体设备的辅助下,通过大量的图片使学生们间接地获得一些必备的经验;通过板书方式与学生们共同进行工程实例的分析,并引领学生们进行工程设计,使学生们有例可依,并进行与实际工程环境相当的“实践练习”,以提高学生的工程实践经验。
1.“电气控制及PLC”课程的多媒体教学
多媒体教学是利用电脑运用多媒体(如课件、图片、资料等)进行形式生动、形象逼真、整体性强的教学的一种方式。它可以充分地表达传统教学方式无法完成的大量交互信息,特别是图片以及资料类的内容。
多媒体教学是“电气控制与PLC”课程进行案例教学的基本媒体,通过此媒体,将此课程相关的先验知识进行一定的阐述,使学生初步掌握一些基本概念;然后进行电气控制的原理以及相关理论知识的讲解,使学生对于工程实际中的一些常识有所了解,并掌握了读图方法与分析问题的能力,初步领悟电气控制的基本设计方法及其步骤。在此基础上,进一步讲述PLC的工作原理,特别是其扫描采样、程序执行及输出刷新的详细过程,使学生对于PLC有一个完整的认识。
例如在讲解到PLC的指令一单元时,利用STEP 7-Micro/WIN软件在多媒体计算机上的安装和执行,[3]能够生动而形象地说明各指令的使用方法以及其编程中的注意事项。如图1所示为指令“EU”的具体用法,通过软件所提供的帮助,能够十分清晰地得到说明。
而图2更是可以直观地得到以上相应的输入输出的波形,更进一步解释PLC的工作原理。
在多媒体的教学实践活动中,充分应用PPT的特点,除了对理论知识体系进行比较全面系统的阐述,在课堂上还引导学生进行一些初级的实训。例如针对某生产过程进行需求分析,并进行相应的电气控制系统的总体设计。
2.“电气控制及PLC”课程的案例教学
由于PLC实验室的实验设备多数为S7-300,而教材中所列内容是基于S7-200的系统,虽然两者在许多方面是一致的,但毕竟各有特点,所以要求学生必须同时掌握两种PLC的使用以及其编程方法。[4,5]这可以使学生们在进行本课程的学习之后,自由灵活地应用这两种系列的PLC,扩大就业的选择适应能力,但也给教学增加了一定的难度和广度。图3示出了基于S7-200 PLC的十字路口交通信号灯的控制项目。
在进行本课程的后半部分教学时,采用案例教学法,针对同一工程项目的要求,分别进行两个系列PLC的项目设计也就成为一种良好的解决方法。这不仅使学生们掌握知识,也使学生们通过两个系列PLC在工程应用中的实际对比,更深入地掌握整个课程的内容,真正起到了实践的效果。
三、案例教学法的适用范围
传统教学方式是教师照本宣科,而学生记笔记,师生之间未能在知识和思维上相互进行挑战与互动,也就难以引导学生运用所学知识针对实际问题,训练分析问题和解决问题的能力。而案例教学法改变了这种现象,使师生之间产生良好的互动,特别是对于那些实践性强而实验条件又相对不足的课程。这种方法可有效地利用现有的多媒体设备,同时可以大大激发学生的学习热情,使学习气氛有很好的改进。当然,这种方法也并不是任何课程都适合,一般情况下,只有在利用各种媒体能够比较完整地实现整个实践过程或者可以模拟完整的实践过程的课程中适合进行推广使用。在某些课程如“电源变换技术”、“电力电子技术”之类的课程就只能部分采用,或者不宜采用。
四、结论
如何将枯燥的理论知识与生动的现实工程相结合,并且形象、逼真而且准确地反应出实际情景,是提高教学效果的一项重要任务。案例教学法能很好地创设一个模拟平台,使学生们在实际的案例中得到接近于真实的训练,这无疑是一种良好的教学方法。而在案例的选取上,应尽量做到知识性与实践性、现实性的有机结合,使学生在虚拟的实践条件下得到类似于真实的实践训练,并从中掌握知识、应用理论、培养能力,使学校能够在有效的资源条件下同样培养出实践能力很强的学生。
案例教学法要求教师有很强的组织、协调、驾驭能力,很好的引导、调动、鼓励、启发、诱导技巧。这种方法有别于讲授法,必须引领学生进行思考,使课堂气氛活跃,激发学生求知欲,同时还要使学生在进行正确的虚拟实践后有成就感。
案例教学法在工科高校资源相对薄弱的条件下,实现了虚拟实践,对于教学相长是良好的尝试,还可以提高学生的实践能力,有效地提高实际实验的效果。
参考文献:
[1]陈建明,等.电气控制与PLC应用[M].北京:电子工业出版社,2009.
[2]苏俭,周志萍.电气类专业综合实训课程的研究和实践[J].实验室研究与探索,2006,25(8):999-1001.
[3]SIEMENS.SIMATIC S7-200可编程控制器系统手册[K].2004.
[4]SIEMENS.SIMATIC S7-300 新手入门指南[S].2007.
[5]SIEMENS.SIMATIC 使用 STEP 7 编程手册[K].2007.
(责任编辑:刘辉)
关键词:案例教学法;电气控制及PLC;多媒体教学;实践性
作者简介:颜文旭(1971-),男,福建仙游人,江南大学通信与控制工程学院,讲师,江南大学通信与控制工程学院博士研究生,主要研究方向:电能质量控制及电力电子技术。(江苏 无锡 214122)
案例教学法是一种注重培养学生发现问题、分析问题、解决问题的能力,培养学生创新精神的全新的教学模式,是指在教师引导下,学生通过对案例的思考、分析和讨论,就问题进行分解,获得与实践相当的实际结果,从而提高分析问题和解决问题能力的一种教学活动过程。
案例教学法当前广泛适用于军事学、医学、管理学、政治学、法学、教育学等学科的教学中。案例教学法最早应用于法学教学中,1870年,哈佛大学法学院院长兰德尔首次将案例引入法学教育中,获得了很好的教学效果。案例教学法后在各方大力推广下成了近一百多年来欧美国家法学院最主要的教学方法。
本文主要讨论案例教学在“电气控制及PLC”课程[1]中的应用,以电气控制及PLC的工程为案例,结合多媒体教学方法,引领学生在案例中开展学习和虚拟实践活动,间接地获得实践能力,很大程度上提高了实验环节的教学效率及教学效果。
一、案例教学简介
案例教学法是目前高校常用的一种启发式教学方法,尤其在管理学、法学等学科上有很大的发展,在我国也有了多年历史,但总体而言,在观念认识、理论研究,特别是案例教学实践方面,我国还远远落后于欧美国家。而案例教学法在“电气及自动化工程”类课程的教学实践应用也只是一种新的尝试。
为了在“电气控制及PLC”课程中进行案例教学分析,笔者充分运用多媒体教学设备以及仿真软件,基于计算机的平台上进行该课程的案例教学。
二、“电气控制及PLC”课程的多媒体案例教学
实训是培养技术应用型人才过程中不可或缺的重要环节,电气类专业学生往往需要在自行设计的实训中得到实践从而达到提高自身综合应用知识能力和操作技能的目的。[2]在经历了一段时间的教学实践活动之后,笔者发现多媒体案例教学是一种很适合于启发学生研究实际问题,注重学生能力培养的现代教学方法。它有着传统教学方法所不具备的特殊功能,在多媒体设备的辅助下,通过大量的图片使学生们间接地获得一些必备的经验;通过板书方式与学生们共同进行工程实例的分析,并引领学生们进行工程设计,使学生们有例可依,并进行与实际工程环境相当的“实践练习”,以提高学生的工程实践经验。
1.“电气控制及PLC”课程的多媒体教学
多媒体教学是利用电脑运用多媒体(如课件、图片、资料等)进行形式生动、形象逼真、整体性强的教学的一种方式。它可以充分地表达传统教学方式无法完成的大量交互信息,特别是图片以及资料类的内容。
多媒体教学是“电气控制与PLC”课程进行案例教学的基本媒体,通过此媒体,将此课程相关的先验知识进行一定的阐述,使学生初步掌握一些基本概念;然后进行电气控制的原理以及相关理论知识的讲解,使学生对于工程实际中的一些常识有所了解,并掌握了读图方法与分析问题的能力,初步领悟电气控制的基本设计方法及其步骤。在此基础上,进一步讲述PLC的工作原理,特别是其扫描采样、程序执行及输出刷新的详细过程,使学生对于PLC有一个完整的认识。
例如在讲解到PLC的指令一单元时,利用STEP 7-Micro/WIN软件在多媒体计算机上的安装和执行,[3]能够生动而形象地说明各指令的使用方法以及其编程中的注意事项。如图1所示为指令“EU”的具体用法,通过软件所提供的帮助,能够十分清晰地得到说明。
而图2更是可以直观地得到以上相应的输入输出的波形,更进一步解释PLC的工作原理。
在多媒体的教学实践活动中,充分应用PPT的特点,除了对理论知识体系进行比较全面系统的阐述,在课堂上还引导学生进行一些初级的实训。例如针对某生产过程进行需求分析,并进行相应的电气控制系统的总体设计。
2.“电气控制及PLC”课程的案例教学
由于PLC实验室的实验设备多数为S7-300,而教材中所列内容是基于S7-200的系统,虽然两者在许多方面是一致的,但毕竟各有特点,所以要求学生必须同时掌握两种PLC的使用以及其编程方法。[4,5]这可以使学生们在进行本课程的学习之后,自由灵活地应用这两种系列的PLC,扩大就业的选择适应能力,但也给教学增加了一定的难度和广度。图3示出了基于S7-200 PLC的十字路口交通信号灯的控制项目。
在进行本课程的后半部分教学时,采用案例教学法,针对同一工程项目的要求,分别进行两个系列PLC的项目设计也就成为一种良好的解决方法。这不仅使学生们掌握知识,也使学生们通过两个系列PLC在工程应用中的实际对比,更深入地掌握整个课程的内容,真正起到了实践的效果。
三、案例教学法的适用范围
传统教学方式是教师照本宣科,而学生记笔记,师生之间未能在知识和思维上相互进行挑战与互动,也就难以引导学生运用所学知识针对实际问题,训练分析问题和解决问题的能力。而案例教学法改变了这种现象,使师生之间产生良好的互动,特别是对于那些实践性强而实验条件又相对不足的课程。这种方法可有效地利用现有的多媒体设备,同时可以大大激发学生的学习热情,使学习气氛有很好的改进。当然,这种方法也并不是任何课程都适合,一般情况下,只有在利用各种媒体能够比较完整地实现整个实践过程或者可以模拟完整的实践过程的课程中适合进行推广使用。在某些课程如“电源变换技术”、“电力电子技术”之类的课程就只能部分采用,或者不宜采用。
四、结论
如何将枯燥的理论知识与生动的现实工程相结合,并且形象、逼真而且准确地反应出实际情景,是提高教学效果的一项重要任务。案例教学法能很好地创设一个模拟平台,使学生们在实际的案例中得到接近于真实的训练,这无疑是一种良好的教学方法。而在案例的选取上,应尽量做到知识性与实践性、现实性的有机结合,使学生在虚拟的实践条件下得到类似于真实的实践训练,并从中掌握知识、应用理论、培养能力,使学校能够在有效的资源条件下同样培养出实践能力很强的学生。
案例教学法要求教师有很强的组织、协调、驾驭能力,很好的引导、调动、鼓励、启发、诱导技巧。这种方法有别于讲授法,必须引领学生进行思考,使课堂气氛活跃,激发学生求知欲,同时还要使学生在进行正确的虚拟实践后有成就感。
案例教学法在工科高校资源相对薄弱的条件下,实现了虚拟实践,对于教学相长是良好的尝试,还可以提高学生的实践能力,有效地提高实际实验的效果。
参考文献:
[1]陈建明,等.电气控制与PLC应用[M].北京:电子工业出版社,2009.
[2]苏俭,周志萍.电气类专业综合实训课程的研究和实践[J].实验室研究与探索,2006,25(8):999-1001.
[3]SIEMENS.SIMATIC S7-200可编程控制器系统手册[K].2004.
[4]SIEMENS.SIMATIC S7-300 新手入门指南[S].2007.
[5]SIEMENS.SIMATIC 使用 STEP 7 编程手册[K].2007.
(责任编辑:刘辉)