基于深化应用型本科学校人才培养模式的PLC类课程教学研究

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  摘 要: 本文以东南大学成贤学院的教学为例,结合PLC类课程理论丰富、实践性强的特点,分析目前教学中所凸显的与应用型本科学校培训目标不一致的问题,探索如何对该课程从理论和实践两方面进行教学改革,提高学生的学习兴趣和工程实践能力。
  关键词:应用型;PLC;教学研究
  一、 引言
  PLC是可编程控制器的简称,是由自动控制技术、微计算机技术和通信技术相结合的擅长于工业控制的装置。目前它已成为工业控制的标准化设备,由于其功能强大、可靠性高、使用方便灵活,PLC控制技术的应用范围也在不断扩大,在工业控制领域的地位也越来越显著。因此,PLC相关课程已成为本科院校机电和自动化相关专业的一门重要专业课程。本文引入CDIO教育理念,主要探讨如何采用多元模式,使理论与实践相结合,让学生能够更好地在“做中学”,更深地理解和应用知识。
  二、课程教学现状分析
  PLC作为一门实用性、工程性和综合性很强的课程,学院的自动化相关专业除了理论课外,还有基础实验课、相关的课程设计和集中实践环节。在现有的教学模式下,学生普遍反映课程枯燥、难学,而教师感觉学生对本课程的重视程度不够,教学效果打了折扣。目前存在的主要问题如下:
  1.理论教学方法单一,理论知识脱离实践环节。理论课上教师往往围绕PLC的指令,以讲授其概念和功能为主,并根据指令进行程序的编制,采用以教为主的方式,学生思考和动手的机会较少。
  2.设置的实验目标、实验环节和实验内容整齐划一、缺乏针对性。这种设置方式不利于学生创造性思维的培养,并且课程实训的内容较少,学生实验积极性不高,效果不好。
  3.实验考核方式不合理。考核形式较为单一,主要以最终实验成果为主,这造成学生不重视平时的实践过程,即“只看结果,不看过程”。同时,又由于实验内容一致,不利于区分学生的层次,也不利于培养学生的创新意识。
  三、教学改革和考核改革的方式探索
  基于教育部提出培养应用技术型人才的要求,为了更好地落实及深化应用型人才的培养,提高应用型本科人才培养质量,构建理论与实践深度融合的教学体系是我们当前课程教学要面对的首要问题。具体来说,即如何在有限学时内获得最好的教学效果,使学生在有限的课堂时间内较好地掌握课程内容,并最大限度地增强学生的学习兴趣,培养学生的工程实践能力和创新能力。针对上述几个问题,我们进行了教学改革,对课程内容、课程设计、实践环节与评价标准等不断进行改进与完善,并调整相应的教学方法和手段,以此加大对学生工程实践能力和创新能力的培养力度,提高专业课程教学的整体水平。
  1.修订教学大纲,优化教学内容。以面向应用为导向,围绕培养应用技术型人才这一目标,同时结合专业的特点,去除或弱化原有教学大纲中理论艰深晦涩的部分,比如删除电器的基本知识、电气控制线路图的绘制和设计等内容,增加介绍和工程实践结合紧密的案例内容,并且按照后续为学生课程设计的实验内容,在理论教学时增加针对性的介绍,以形成连贯的内容体系。
  2.多元化的教学手段。为促进课程教学质量的提高,课题组精心设计教学过程,并采用多元化的教学方法。课堂上改变以往教师“一言堂”的状况。第一步,引入西门子PLC编程软件S7-200CNSTEP7MicroWINV4.0,在教学中加入一些指令和现场案例的仿真实验,提高了学生的兴趣,这种生动直观的方式,同时也帮助学生对PLC指令和逻辑的理解。第二步,增加一些相关知识的flash动画和视频的播放,唤起学生对行业的感性认识。比如以往通过教材和课件,学生对于继电器的了解就停留在图片上,而现在通过增加一些厂家广告的介绍,使得原本枯燥的内容生动起来,同时使学生对产品的应用范围和领域也有了新的认识。第三步,教师在教学中采用“启发式”“讨论式”以及翻转课堂等教学方法,加强师生互动,启发学生的思考,有意识地培养和锻炼学生理解新知识、举一反三、触类旁通的能力,使学生能够跟上教师的思路,真正参与到教学活动中。
  3.任务驱动的实践教学。遵循“教为主导,学为主体”这一教学理念,压缩原有基础实验的课时数,增加开放性、综合性的实验设计。把原有的主要围绕着指令进行练习的实践教学,转变为以解决问题、完成任务为主的多维互动式的教学,使学生处于积极的学习状态,能够按照要求,对提出的问题通过查找资料、教师的介绍等方式进行深化吸收和理解,并实现应用,从而解决问题。首先,由教师根据实验条件和学生背景,选取和设置合适的任务题目。其次,学生自由分组,每组有一至两名学生,由学生分析题目的要求,明确实现的功能,提出解决方案和项目分工。再次,学生理清输入、输出量及其逻辑关系,进行程序的设计、调试。最后,完成阶段由学生讲解本设计的设计思路和实现方法,由教师进行点评。在这个过程中,学生的积极性得到激发,分析和解决问题的能力得到锻炼,团队合作、交流能力得到提高。通过解决问题式的实践活动,学生获得了极大的满足感和成就感,为后续的课程学习甚至毕业设计都打下良好的基础,工程素养得到较大提升。
  4.多方面的考核方式。考核是教学中检查教学效果和学生知识掌握情况的重要环节。原有的考核主要由学生的平时成绩和实验报告体现。前者主要包含考勤和平时实验完成情况,后者主要看实验的设计内容和结果是否合乎预期。但对于原有的同样的实验来说,学生的实验报告难免抄袭借鉴,因此内容大同小异。现在将考核修改为平时(10%)+基础实验成绩(20%)+综合实验成绩(40%)+基础实验考试(20%)+实验报告(10%)。针对学生不同的层次水平,制订不同的评分标准。这样分层次的考核使得学生成绩更加合理和客观。
  四 、改革实践的成果及總结
  实施课程改革以来,贯彻项目导向、任务驱动的思想,把专业知识、能力培养、素质教育等培养目标融入教学过程中,将“教、学、做”有机地结合在一起,经过探索和实践,学生变得更加自信,学习主动性和积极性得到调动,知识应用能力、创新思维能力和工程实践能力得到锻炼和提高,该教改模式对类似学科教改有一定的参考和借鉴价值。
  参考文献:
  [1] 姚年春,唐义锋. 基于 CDIO 的PLC课程教学改革研究[J].信息通信,2014(6): 267-268.
  [2] 赵慧娟. 关于PLC课程以项目为载体理论实践一体化教学模式的探究[J].中国科教创新导刊,2014(4):72.
  [3] 黄春香. PLC课程的CDIO教改模式研究[J].黑龙江科技信息,2014(34):120.
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