基于项目驱动的电气控制技术教学研究*

◆钟永彦 陈娟

传统教育一般以知识传授为主，缺少行为引导和能力训练，教学方式主要表现为复习、引入、讲解、提问、讨论、消化、作业等一系列固定的程式[1]。传统教育以教师为主体，以课堂讲授为中心，教学互动主要为师生之间的问答和布置作业、批改作业。而工程教育中，则希望以学生为主体、 学生的工程锻炼为中心，教师主要起引导作用[2]。传统教育方式在工程类专业教学中的弊端日益显现，CDIO工程教育模式是近年来国际工程教育改革的最新成果。其中，提出了一种较为独特的教学模式——项目驱动法，其核心思想是采用项目方式，立足于实际行业需求，围绕项目内容将教、学、做相结合，发挥教师的指导作用和学生的主体作用，在师生合作中共同完成项目[3]。

电气控制技术课程作为电气类和自动化专业的专业主干课程，其主要特点是实践性强以及应用面广。因此，笔者在教学过程中引入项目驱动教学法，逐步取代传统的教学方法。

1 传统教学在电气控制技术中的弊端

电气控制技术课程内容丰富，包括继电器控制系统、可编程序控制器（PLC）、工业组态技术以及现场总线系统等相关内容。以48学时课程安排为例，传统教学方案大多是安排40学时左右理论内容，8学时左右实验内容，包括电机启停控制、正反转控制和PLC编程等实验。电气控制技术传统教学弊端主要体现在以下几点。

实验安排少，缺乏实践锻炼 电气控制技术课程实践性强，希望安排更多实验学时，让学生得到更多的实践锻炼，但是总学时固定且理论教学内容较多，因此实验学时则相对偏少。学生的实践锻炼偏少，对后续的课程以及毕业设计，甚至对就业都有不良的影响。

教材相似度高，缺乏新意 笔者统计了电气控制技术相关的教材，发现教材体系、教材内容没有太大的变化，都包括继电器控制系统和PLC控制系统，PLC控制系统大多数以某种主流PLC 为例，讲解基本指令和梯形图，然后举例说明PLC编程以及PLC控制系统设计。另外，教材内容不能很好地跟踪最新科技发展，有些教材中的PLC型号已经停产。

师生互动少，学生积极性低 如果采用课程讲授为主要手段，那么师生之间的互动主要体现在平时课堂的提问、批改作业以及检查实验等，而且很多学生不愿意主动与教师交流，因此就不能了解学生在学习中遇到的问题以及对知识掌握的程度，不能及时调整教学手段，结果必然导致互动更少，学生（主要指学习自觉性较差的学生）积极性自然就降低。

2 项目驱动在电气控制技术课程教学中应用

项目驱动教学法符合建构主义学习理论的要求，即学习的过程是学生自己在头脑中对知识的意义进行建构的过程，学生是教学过程中意义建构的主体，教师是这个建构过程的指导者、帮助者[4]。而这个建构过程的主线则是贯穿课程教学的项目，项目可能是一个项目或是一系列项目，学生或独立或在教师指导下完成这些项目，并在执行项目的过程中对该课程体系、课程内容逐步消化，并完成课程的学习。

因此，项目驱动法在电气控制技术课程教学的过程可称之为三步法：选材、驱动和体验，即项目的选择与设计、项目的实施与控制以及项目的总结与提升。笔者此次授课对象为建筑电气专业学生，下文展开说明三步法在电气控制技术教学中的应用。

项目的选择与设计 笔者所在课题组首先收集整理建筑电气专业电气控制技术课程对应的各种项目案例，并对这些案例的广度和深度进行评估。在此基础上，讨论选取并确定课程授课用项目案例，确定项目遵循如下几个原则：项目的可操作性强，尽可能采用一个项目贯穿课程教学，该项目可以拆分成多个子项目，同时各子项目内容的难度遵循由浅入深、环环相扣。经过讨论，课题组确定采用“变频恒压供水控制系统”为电气控制技术课程的项目案例。

变频恒压供水控制系统是典型的建筑电气专业的控制系统，其控制方案包括手动控制和自动控制两部分，其中手动控制部分主要是继电器—接触器系统，自动控制部分包括压力传感器、变频器、可编程控制器PLC以及人机界面HMI的设计。课题组对该控制系统进行子项目的分解，共有如下子项目可用于课程教学的项目驱动，分别为：

1）变频恒压供水系统的原理图和控制电路图的绘制与设计；

2）继电器—接触器系统的接线与调试；

3）典型PLC系统输入输出IO分配与接线；

4）PLC控制系统模拟量模块的接线与设计；

5）变频器的接线与设置；

6）PLC控制系统软件编程与调试；

7）变频恒压供水系统人机界面设计。

其中子项目变频器的接线与设置以及人机界面设计为本课程的扩展内容。

经过项目的选择与设计，将教材中的知识点重新展现于项目之中，学生可以实现“练中学、学中练”。譬如，传统教学中的电机正反转、电机启停控制的知识点，则分布在子项目1、2、3和6等。

项目的实施与控制 教学过程的驱动应由教师引导学生完成，让学生的思考推动项目的实施：在项目进行过程中，每一个步骤都要引导和组织学生进行关于“要做什么”“该怎么做”和“怎么做最好”的讨论，然后指导学生按照科学合理的方法进行尝试，并学会比较各种方法的优劣。这样既可保证学生掌握具体工作步骤的完成方法，也让学生学会了如何寻求解决方案。

比如，针对子项目“变频恒压供水系统的原理图和控制电路图的绘制与设计”，其目的不仅仅是让学生掌握变频恒压供水系统的原理图和电路图的设计，同时在学生设计和绘制原理图和电路图的过程中，促使学生掌握一种CAD软件。当然，这需要学生多花课余时间，在规定时间内由学生支配学习进度。并引导学生只有掌握了原理图和电路图的设计，才能进行系统的接线与调试，才能顺利完成接下来的各个子项目。又比如，第二个子项目“继电器—接触器系统的接线与调试”则着重让学生掌握继电器、接触器系统的接线，锻炼学生的动手能力。该项目着重引导学生重视接线的规范性以及如何从图纸到实物的转化，同时该子项目也是对第一个子项目知识点掌握程度的检验。

项目的总结与提升 要使学生获得可持续发展能力，还需强化学生在项目教学中的体验环节。因此，要充分关注项目驱动教学法中体验环节的设计，体验应该贯穿于整个教学过程之中，因为经验的积累是一个累积的过程。鼓励学生通过分析和归纳，将经验转化为策略。

在教学过程中，要求学生对每一个子项目进行总结，撰写项目报告，其目的有二：一是强调在学习过程中不断总结；二是提高学生写作水平，强化写作规范。另外，仿照国外一些大学的做法，将学生分组，每组学生分工完成项目任务，既发挥了团队合作精神，又简化了任务。

3 项目驱动法在电气控制技术教学中的总结

在此次建筑电气专业电气控制技术教学改革过程中，采用基于项目驱动的学习法，使得学生在学习过程中提升了学习兴趣，入门迅速，能较快地深入到课程的体系结构中，进而主动地投入到课程的学习中，积极探索和研究解决问题的方法和途径，使学习由枯燥乏味变得轻松愉悦。

经过一个学期的教学改革，和以往的教学方法对比，主要有以下一些变化：学生的学习主动性更强；学生的动手能力、工程实践能力有了明显的提高，而且更规范了；对后续课程起着积极的促进作用，在学习建筑电气专业的后续课程，包括电梯控制技术、暖通空调等时候，学生对课程内容理解更透彻。总体上说，项目驱动法在电气控制技术课程上的应用还比较可行和有效。

当然，仍有部分学生在学习的过程中积极性不高、态度不够端正，除了学生的主观因素外，可以从教学政策上进行改进。比如，在评分体制中，提高平时分的比例，可以从30%提高到40%甚至50%，这样可以使得这些学生抽出更多的课余时间用在项目实践中，也就可以提高改革的质量。

[1]朱先梅,张涛,王家俊.包装印刷课程和实验的项目化教学改革[J].包装学报,2012(2):81-84.

[2]郑秀英,王海滨,姜广峰.以专业认证标准为指导，深化高等工程教育改革[J].高等工程教育研究,2011(5):51-53.

[3]李伟波.项目驱动式的“软件工程”教学模式研究与实践[J].中国电力教育,2009(6):45-46.

[4]冷淑君.关于项目教学法的探索与实践[J].江西教育科研,2007(7):119-120.