以IEET工程認證促進實踐教學質量的提高

唐偉杰 陳婷

摘?要：傳統的實踐課程教學模式，學生被動地接受知識，學習的積極性不高，教學效果不佳。以PLC課程為例，該課程是機械電子工程、機器人工程、機械制造設計及其自動化、自動化等相關專業重要的核心課程，非常注重實踐環節的培育，文章將IEET工程認證的“以結果為導向、以項目為引領、以任務為驅動、以理實融合為手段、以質量評價為落腳點”的PBL教學模式運用于PLC課程的實踐教學中，以虛實相結合的方式設計項目案例，最大程度調動學生的學習興趣，以達成核心能力的培養。

關鍵詞：IEET工程認證；PLC課程實踐教學；虛實結合案例設計

Abstract：In the traditional teaching mode of practical courses，students passively accept knowledge，and their learning enthusiasm is not high，so the teaching effect is not good.Take PLC as an example，this course is an important core course of mechanical and electronic engineering，robot engineering，mechanical manufacturing design and automation，automation，and other related majors.The course attaches great importance to the cultivation of practical ability.In this paper，the PBL teaching model of IEET engineering certification "result-oriented，project-led，task-driven，theory and practice integration as means，quality evaluation as the landing point" is applied to the practical teaching of PLC course.The project cases are designed by combining virtual simulation and real debugging to maximize the students' interest in learning to achieve the cultivation of core competence.

Keywords：IEET Engineering certification；practical teaching of PLC course；virtual and real case design

黨的十八大以來，我國新型工業化步伐顯著加快，迎來了從“制造大國”向“制造強國”的歷史性跨越。對高端人才的需求也是日趨漸長，對高校人才培育也提出了新的要求，各高校對于實踐教學越來越重視。實踐教學，能鞏固理論知識，加深學生對理論的理解，是培養具有高素質、創新型的工程技術人員的重要環節。

以“PLC原理及應用”為例，這是一門實踐性很強的課程，學生要學習可編程控制器的基本知識及發展概況，并熟悉可編程控制器的結構、工作原理和軟件開發環境，掌握各種功能指令的用途和使用方法。通過對PLC應用實例的學習，結合實驗提高學生的實踐能力;通過課程的學習，讓學生系統掌握可編程序控制器的基本原理、功能、應用、程序設計方法和編程技巧，為今后從事相關領域的工作打下基礎?？删幊炭刂破髯鳛橐活愔匾墓I控制器裝置，以其優秀的特性，在長達數十年的工控市場上長盛不衰，在工業轉型升級的智能制造年代，它仍將扮演著非常重要的角色，對PLC開發設計的人才需求，也將大幅度提高［1-2］。

本文以PLC課程的實踐教學為對象，結合IEET工程認證的PBL教學模式，以虛實相結合的方式設計項目案例，將傳統教學模式中學生由被動接受老師的教授轉變為基于項目的自主探索學習，最大程度調動學生的學習興趣，根據調查問卷，PLC課程很好地達成了核心能力的培養。

1 課程建設需要

由中共中央、國務院于2019年2月印發實施的《粵港澳大灣區發展規劃綱要》中指出，增強制造業核心競爭力，大力推進制造業轉型升級和優化發展；優化制造業布局，加強大灣區產業對接，提高協作發展水平；加快制造業結構調整，推動制造業智能化發展，以機器人及其關鍵零部件、高速高精加工裝備和智能成套裝備為重點，大力發展智能制造裝備和產品［3］。

為貫徹落實省委、省政府推動制造業高質量發展決策部署，2022年4月24日，珠海召開產業發展大會，出臺以《關于堅持“產業第一”加快推動工業經濟高質量發展的實施方案》為核心的“1+5+3”系列新政，以前所未有的力度加快構建現代產業體系，推動產業集群發展。由此可以看出，未來粵港澳大灣區對于智能制造領域相關的工科大學生人才需求是相當大的。對于地處粵港澳大灣區核心城市珠海的北京理工大學珠海學院，將迎來新的機遇與挑戰。

“PLC原理及應用”是一門實踐性很強的、非常重要的專業課程，以北京理工大學珠海學院工業自動化學院為例，該門課程涵蓋的專業有機械電子工程專業、機器人工程專業、機械設計制造及其自動化專業、機械工程專業。其中機械設計制造及其自動化和機械電子工程為IEET工程認證專業。

將IEET工程認證的“以結果為導向、以項目為引領、以任務為驅動、以理實融合為手段、以質量評價為落腳點”的PBL教學模式運用于PLC課程的實踐教學中，以虛實相結合的方式設計項目案例，培育具備核心競爭能力的創新型人才，對服務于粵港澳大灣區制造業的快速發展戰略起著非常重要的推動作用。

2 基于IEET工程認證的實踐教學改革

工程教育專業認證是國際通行的工程教育質量保障制度，也是實現工程教育國際互認和工程師資格國際互認的重要基礎。工程教育專業認證的核心就是要確保畢業生達到行業認可的既定質量標準要求，是一種以培養目標和畢業出口要求為導向的合格性評價。我國從2006年開始探索實施國際實質等效的工程教育專業認證制度，經過十幾年的發展，現已成為《華盛頓協議》的正式成員國，工程教育認證質量受到了國際的認可［4］。

IEET工程教育認證，成立于2003年，并于2007年成功晉升華盛頓協議正式會員。主要業務為規劃及執行符合國際標準的工程教育（EAC）、資訊教育（CAC）、技術教育（TAC）、建筑教育（AAC）認證及設計教育（DAC）認證。通過IEET認證，確認一個專業具備能夠持續達成其教育目標及畢業生具備了專業所需的核心能力，代表了專業具備了良好的教育質量，其畢業生的學歷將受到國際認可。通過專業認證機制，IEET認證及維持國際間認可的專業核心能力及倫理規范，借此維系業界、政府及整體社會對于未來工程、信息、技術及建筑領域專業人才的基本質量擔保。IEET認證中，主要倡導三個基本理念［5］：（1）學生中心理念；（2）產出導向理念；（3）持續改進理念。IEET工程認證指標體系包含9個方面：教育目標、學生、教學成效及評量、課程組成、教師、設備及空間、行政支持與規范、領域認證規范、持續改善成效，全面考察認證專業通過持續改善機制達成自定義的專業教育目標和畢業生具備的專業核心能力。

以北京理工大學珠海學院機械電子工程專業為例，該專業于2019年加入IEET工程認證，制定了四個教育目標和八個核心能力，其中“PLC原理及應用”課程關聯八個核心能力培育中的能力1、能力2、能力3、能力5和能力6，詳見下表。以工程認證為契機，對PLC課程的傳統的實踐教學模式進行全方位改革，將PBL模式運用至實踐教學中，讓學生置身于解決問題的過程中，培養學生自主學習能力，有助于提高學生學習的積極性。學生在探索解決問題的過程中，領會知識，加深了對知識的掌握。

3 基于PBL的實踐教學設計

設計的目的是為了加深鞏固所學知識，同時對所學內容進行擴展，充分發揮學生的能動性和想象力。在西門子集成開發軟件博途中設計完成特定任務的PLC程序，同時設計出對應的組態控制界面，以便進行監視及調試，最后將軟、硬件平臺結合起來，通過這種方式來提高學生的工程實踐和綜合設計能力。設計項目主題為：無人自動售貨機，以虛實相結合的方式設計，模擬實物如圖1所示，控制器采用西門子S7-1214C可編程控制器。

功能要求：M1、M2、M3三個按鈕表示投入售貨機的人民幣面值，FG為貨幣值顯示，機內有汽水（3元/瓶）和咖啡（5元/瓶）；當貨幣指示燈F所顯示的值大于或等于汽水的價格時，可買指示燈A點亮，按下汽水購買按鈕表示購買，此時出貨指示C會點亮；當貨幣指示燈G所顯示的值大于或等于汽水的價格時，可買指示燈A和B點亮，按下汽水或咖啡購買按鈕表示購買，此時出貨指示C或D會點亮；按下找零按鈕ZL，F和G清零，找零出口燈E點亮。按照設計的要求，繪制流程圖，在博途軟件中設計梯形圖程序，進行模擬仿真調試。然后利用博途wincc搭建出自動售貨機的人機界面，建立與變量之間的聯結，設置相應的動畫及事件，將運行系統與仿真器進行聯調。最后連接硬件電路以部署控制程序。

相比于之前傳統的做法，學生們對于此項目的設計表現出了濃厚的興趣。學生不像之前那樣，將設計好的程序下載至可編程控制器后，就只剩下連線了，設計的過程比較枯燥，學生們表現出來的積極性不高，大多數是抱著應付，實現基本功能就可以了。而采用這種虛實結合的方式，學生們不光要完成功能程序的編寫，還需要自主進行人機界面的設計。這個設計過程中，學生可以加入很多創意的元素，設計出的界面呈現出各種各樣精美的畫面和動畫，如圖2所示。

通過這種方式學生既可以很好地掌握程序設計和調試的方法、步驟、技巧，又熟悉了組態界面設計的能力，這也為即將走向工作崗位的畢業生在就業中提供幫助。除此之外，有時可能會出現不能集中線下授課的情況時，采用這種方式，可以保障線上實踐教學的正常運行。

實踐環節的考核采用綜合評價機制，具體做法是對學生進行考勤、設計報告、項目演示和答辯，這樣可以全方位地對學生的實踐設計過程進行有效的評價。課程完成后，對學生開展了問卷調查，以評價課程實際執行的效果和收集學生們的反饋建議。其中核心能力培育的達成度調查如圖3所示，對標課程關聯的5個核心能力培養，學生評價滿意及非常滿意在90%以上，說明學生們對課程是很認可的，成效也是很不錯的。

結語

以IEET工程認證來規范和提高專業人才培養質量，并細化、深入推進課程教育教學改革以達成核心能力的培養。本文將PBL教學模式運用于PLC課程的實踐教學中，運用虛擬仿真和實物調試相結合的方式設計出實踐設計的項目案例，這種方式極大地提高了學生自主創新設計的主動性，增強了課程學習的趣味性，并從多維度全面對學生設計的過程進行評價，問卷調查的結果也說明了這種方式的成效顯著。在總結課程改革的相關經驗后，進一步研究并將這種方式逐步推廣至諸如“單片機原理及接口技術”“電工與電子技術”“控制工程基礎”等課程教學中去。

參考文獻：

［1］邢玉鵬，劉春瑞.PLC技術在電氣自動控制中的應用研究［J］.科學技術創新，2019（35）：188-189.

［2］李德元，孫惠.電氣控制技術在PLC方面的應用研究［J］.電子世界，2020（3）：186-187.

［3］新華社.中共中央 國務院印發《粵港澳大灣區發展規劃綱要》［J］.中華人民共和國國務院公報，2019（07）：4-25.

［4］孫桓五，張錚.基于工程教育專業認證理念的地方高校工科專業建設實踐［J］.中國大學教學，2017（11）：39-42.

［5］肖旻，劉虹.IEET認證下的通信工程專業人才培養模式研究［J］.大學教育，2019（5）：151-153.

基金項目：2019年北京理工大學珠海學院教育教學改革項目“基于IEET認證的《PLC原理及應用》實踐教學的研究與探索”（編號：2019036JXGG）；2019年度廣東省校企合作協同育人項目“嵌入式、人工智能課程的實踐教學改革項目”（編號：PROJ1178609437968044032）；2021年廣東高校省級重點平臺及重大科研項目高等教育研究專項“基于‘IEET工程認證’和‘課程思政’的《控制工程基礎》課程改革與提升的探索”（編號：2021GXJK179）

作者簡介：唐偉杰（1982—?），男，湖南衡陽人，碩士，北京理工大學珠海學院工業自動化學院副教授，主要從事控制理論及故障診斷領域的研究。