以學生為中心的“可編程序控制器”課程教學改革

劉忠超 肖東岳 翟天嵩 范靈燕

關鍵詞：以學生為中心;可編程序控制器;OBE;項目;教學改革

1可編程序控制器課程概述

可編程序控制器（PLC，Programmable Logic Controller）作為現代工業控制的三大支柱之一，在我國國民經濟的自動化生產方面應用廣泛，具有十分重要的地位?！翱删幊绦蚩刂破鳌闭n程是南陽理工學院自動化專業核心課，作為一門專業必修課程被列入學生的培養計劃中。該課程是一門實踐性和應用性較強的課程，經過多年的建設和教學改革，2019年該課程被認定為河南省首批一流本科課程，也是南陽理工學院校級一流課程建設項目，目前正在積極進行課程建設和改革，將其建設打造成“金課”。

傳統的可編程序控制器課程教學中以“教”為中心，教師是教學活動的主體，學生參與性較差，學習動力不足，學生被動接受知識，考核方式相對單一，學生脫離或較少與工程實際應用相聯系，因此，針對傳統的教學內容和教學方法面臨的問題，為了更好地發揮可編程序控制器課程在人才培養體系中的地位，適應應用型人才培養目標需求，本文探索了以“學”為中心的課程教學模式，通過改革教學模式、教學內容，優化考核方法，培養學生對可編程序控制器課程的學習興趣，提高學生的學習效果和工程實踐能力。

2以“學”為中心的課程教學模式

以“學生”為中心提倡教學活動從受教者——學生的實際情況出發，學生為教學的主體，開展一切教學活動圍繞著學生的需求，有益于學生的身心健康發展。教師教學的目的是為實現學生的培養目標和畢業要求服務的。

2.1改革教學模式

課程教學的成功離不開學生的積極、主動參與和有效配合。傳統的課程學習學生沒有自主學習的能力，主要依靠老師以“教”為主來組織教學活動，在課堂上進行灌輸為主，需要老師對教學內容進行精講細化，學生課前一般缺乏預習準備，造成學生在課堂出現課堂注意力不集中等現象，而課后又沒有及時復習和鞏固，很難主動參與到教學活動中，導致課程教學內容掌握不牢固，很難提升課程學習效果。

因此，在課堂的教學模式中注重學生的主體地位，以學生為中心，引導學生積極主動去學習。課前老師進行相關教學資源布置，有明確的知識點要求和課程學習目標，以及相關知識的重難點，學生分組將相關內容進行預習和討論。在課程教學中除了老師進行講授、重點問題講解之外，把課堂主動權交給學生，各組派代表進行匯報講解，讓學生根據課前自主學習情況上臺講授，教師在組織教學活動中注意總結學生學習效果，并對學生自主學習中出現的問題及時給予指導。通過在教學活動中學生的自主匯報，給予學生充分的自由權，鍛煉學生的溝通能力、口頭表達能力、查閱文獻能力以及團隊協作能力等，促進學生的主觀能動性和學習自主性的發揮，使課堂真正成為學生受益的“沃土”，從而徹底改變傳統課堂以教師為中心、傳授知識為本的教學模式，真正實現以學生為中心、能力和素質提升為本的新的教學模式。

2.2改革教學內容

（1）改革教材內容。一本內容合適的可編程序控制器教材可以較好地服務于教學和學生的自主學習，傳統的可編程序控制器教材內容基本都是按照章節知識來編排，同時，PLC技術出現了快速的發展和創新，南陽理工學院自動化專業傳統所講授的西門子S7-300 PLC內容已經跟不上PLC技術的發展和革新，因此，組織課程組教師對教學內容進行了積極的改革，引入了西門子旗下最新的S7-1500 PLC技術，以項目為載體，任務為驅動，在化學工業出版社出版了《西門子S7-1500 PLC編程及項目實踐》，該教材編寫以項目實施為主線，PLC實際教學內容融解于項目，有利于實施教學做一體化的項目教學模式，能夠滿足以學生為中心的課程改革教學的需要。

（2）改革課程教學大綱。為了實現可編程序控制器以學生為中心的課程教學改革，依據工程教育專業認證的思想，編寫了可編程序控制器課程教學大綱，制定了課程教學目標以及對應的畢業要求指標點。大綱中明確了可編程序控制器課程講學內容將借助于工程案例，將理論和實踐教學融入其中，實現培養學生的工程應用能力和PLC設計能力。

（3）改革教學內容?？删幊绦蚩刂破髡n程內容涉及的范圍較廣，需要多門課程的交叉知識融合，具有較強的實踐性和應用性，但傳統的教學內容重理論，輕實踐，使得學生學習過程中理論與實踐脫節，提高和鍛煉不了學生解決實際工程問題的能力。因此，根據重新制定的教學大綱要求，結合課程學習目標和內容，整合教學內容，確定教學項目涉及的知識、能力、情感目標，設計了6個項目學習情景，按照從易到難、簡單到復雜以及學生知識的接受體系，安排了S7-1500的硬件配置、安裝與接線;電機啟保停項目的建立、程序下載與調試;振蕩電路的設計;計數器指令綜合應用;多功能流水燈控制系統設計以及恒溫控制系統設計，項目任務書有明確的項目任務描述和要求，同時鼓勵學生在滿足項目任務功能要求的基礎上，進行有益的創新或功能擴展。在整個項目實施過程中，教師要全程指導并與學生一起檢查評估，總結歸納并積極改進項目實施中不足之處。

通過項目教學內容的實施和學生的操作訓練，逐步培養了學生理論知識應用能力、分析和解決復雜問題的能力。

2.3改革教學方法

（1）理論和實踐相結合的教學情景。針對可編程序控制器工程實踐性強的特點，將課程理論知識和具體工程應用情景相結合，通過課程中引入大量的工程實際案例介紹，讓學生在具體的工程情景中，靈活運用所學理論知識去解決相關問題，獲得能力的提升。學生不再是課堂知識的被動接受者，而變為知識應用的主動構建者。

（2）師生協同互動的教學方法。在可編程序控制器課程理論教學中，通過課堂PLC實際的操作演示，增強學生對知識的接受能力。在課堂演示過程中，通過學生分組，讓不同的學生當主體，充當助教的角色，帶著思考和腦袋去協助老師完成實際操作的演示，加深學生知識的內化，實現理論課堂單一的教師“教”，到教師和學生協同完成課堂教學的雙向互動新模式。

（3）項目引導的教學內容組織。為了體現可編程序控制器一流課程的高階性、創新性和挑戰度，培養學生解決復雜工程問題的能力，在教學組織中實施項目為主線，明確項目目標，以項目成果為導向，將教學內容和知識融入項目的實施中，學生通過項目展示知識掌握和應用能力，提高學生解決問題的能力，可以達到良好的學習效果。在項目實施過程中，教師變成學生學習過程中的監督指導者，學生通過項目自主進行項目的構建，實現自主學習和能力的培養。

2.4改革考核方式

以學生為中心的教學改革對學生的考核提出了更高的要求，傳統的可編程序控制器課程考核方式單一，基本上為了考核而考核，以期末考試成績為主，考核內容偏向理論知識，無法全面準確地衡量學生的平時知識掌握情況和學習效果。為了強調學生為中心的主體地位，體現對學生綜合能力的考查，設計了以過程性考核為主的復合評價體系，針對教學過程的不同環節分別設置相應的考核方法和占比，提出了平時作業成績（20%）+項目考核成績（40%）和期末考試成績（40%）的綜合考核模式。

項目考核主要能充分體現學生的學習主動性，能全面考核學生的綜合應用能力等，因此將項目考核和期末考試在綜合成績中的比重設置一樣，全面考查學生的設計操作技能掌握情況。在項目考核實施過程中，根據項目考核對應的課程教學目標，設計了如表1所示的可編程序控制器項目考核記錄表，全面準確地記錄學生的項目實施情況。

同時在學期結束時，每個學生都要填寫可編程序控制器課程目標達成情況自評調查問卷，如表2所示。任課教師根據調查結果，以便在下一輪的教學活動中及時調整教學方式，從而幫助學生更好地實現可編程序控制器知識的掌握和能力的提升。

3結論

（1）堅持以學生為中心的教學理念，對可編程序控制器課程進行了有效的改革與創新，將課堂教學交給學生，使學生成為學習的主體，有效地激發了學生學習的積極性和主動性。

（2）積極更新課程教學內容，把工程項目的實施作為學習可編程序控制器課程知識的載體，開發了具有CD10和OBE特色的工程項目課程教材，進一步完善了課程教學資源，拓寬了學生的學習途徑。

（3）改革了傳統可編程序控制器課程考核方式，采用“項目過程+結果”的考核方式能夠更加科學的對學生學習情況進行評價。實現了專業知識、工程能力和素質的綜合提升，取得了良好的教學效果。

（4）可編程序控制器課程通過以“學”為中心的有效的教學改革探索，培養了學生的學習興趣，促使教師建立了以學生為中心的課程教學模式，作為首批河南省和南陽理工學院一流本科課程建設項目，也為其他課程的教學做了良好的示范作用。