基于成果导向的《电气控制与PLC技术》教学探索与实践

祁鲲 李萍

摘要：将成果导向教育理念应用到《电气控制与PLC技术》课程教学实践中，在思想上实现从学科导向向目标导向、从教师中心向学生中心、从质量监控向持续改进的三个转变，在实践上在教学大纲编写、教学策略设计以及考核方式设置三方面进行了教学实践探索，教学效果良好。

关键词：电气控制与PLC技术；教学；成果导向

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2018）15-0111-02

《电气控制与PLC技术》课程是自动化、电气工程及其自动化等专业的一门专业课，其培养目标是使学生了解现代工业自动化实用技术，掌握常用的电气控制线路和可编程控制技术，能够阅读、理解、设计基本的电气控制线路，能够独立地用可编程控制器解决一些简单的工程实际问题；同时通过课程实验，掌握简单的电气控制线路设计方法，认识和使用可编程控制器，培养学生的工程实践意识。该课程具有实践性强、软硬结合、强弱电结合的特点，同时也深受广大学生的喜爱，曾被我校2012届电气工程及其自动化专业毕业生评为对个人成长最有帮助的专业课程。2013年我国被接纳为“华盛顿协议”签约成员，自此，具有国际实质等效的工程教育专业认证的帷幕已经在我国拉开。工程教育专业认证遵循成果导向、以学生为中心和持续改进三个基本理念[1]，这些理念对于保障和提高工程教育人才培养质量来说是非常重要的。用成果导向教育理念引导工程教育改革具有重要的现实意义。但是多年以来，传统的授课方式一直致力于如何“教好”，却很少关注教学活动中学生的实际需求、教育活动的开展是否从本质上促进学生的成长、人才培养目标与毕业导向是否符合学生的发展意愿等，而这正是以成果为导向的教学理念所倡导的，也正是我们所缺乏的，因此亟待通过教学改革的实施进一步将此理念落实在教学实践中。

一、教学理念转变

成果导向教育（Outcome based education，简称OBE，是指教学的目标是学生通过教育过程最后所取得的学习成果，其基本理念是所有学习者都能成功，是以全体都能学会为前提，以学生为中心、成果为导向而设计的[3]。OBE衡量学生能做什么，而不是学生知道什么，要求学生将掌握内容的方式，从解决有固定答案问题的能力拓展到解决开放问题的能力；OBE以最终目标为起点，反向进行课程设计，开展教学活动；教学的出发点不是教师想要教什么，而是要达成的成果需要什么；OBE强调以学生为中心，教师指导而不是教师主宰。

基于OBE理念的《电气控制与PLC技术》课程教学改革，首先需要在思想上实现三个转变[2]：

1.从学科导向向目标导向转变。成果导向的教学活动是目标导向的，与传统工程教育正好相反，它遵循反向设计原则，从内部需求和外部需求出发，由需求决定培养目标，继而由培养目标决定毕业要求，再由毕业要求决定课程体系。因此培养目标要以需求为导向，毕业要求要以培养目标为导向，课程体系和课程教学要以毕业要求为导向，资源配置要以支撑毕业要求与培养目标的达成为导向。

2.从教师中心向学生中心转变。以学生为核心，重点突出学生的主体作用，主要表现在，教学设计主要取决于学什么，教学过程主要取决于怎么学，教学評价主要取决于学得怎么样。以学生为中心的工程教育要求整个教学设计与教学实施都要紧紧围绕促进学生达到学习成果（毕业要求）来进行，培养目标与毕业围绕学生的发展来确定；教学内容根据对学生的期望而设计；评价的焦点是学生学习效果与表现；是面向全体学生而不是个别优秀学生。

3.从质量监控向持续改进转变。成果导向的工程教育是一个持续改进的过程。它建立一种有效的持续改进机制，能够持续地改进培养目标，以保障其始终与内部需求和外部需求相符合；持续地改进毕业要求，以保障其始终与培养目标相符合；持续地改进教学活动，以保障其始终与毕业要求相符合。

二、教学实践探索

基于OBE理念的《电气控制与PLC技术》课程教学实践探索，主要基于以下三个方面：

1.编写基于OBE理念的《电气控制与PLC技术》课程教学大纲。打破传统思维定式，彻底转变思想，以学生的发展为核心，以学生的能力培养为重点，以反向培养为基本思想，重新修订课程教学目标，整合课程教学内容，修订课程考核方案，切实提高学生的知识水平和实际解决问题的能力。例如，根据专业工程应用实际需求，确定教学课程的目标与毕业要求。

教学目标包括以下三方面：（1）知识：通过教师讲授、课堂研讨、课外作业、实验设计与验证等教学手段，使学生熟悉常用低压电器，掌握基本的电气控制线路及其设计方法；熟悉PLC的基本原理、常用指令、编程方法以及PLC控制系统设计方法。（2）能力：通根据本专业工程应用实际需求，通过本课程的学习，毕业生应获得以下三个方面的能力：①分析和解决工程问题的能力：能够阅读、理解、设计基本的电气控制线路，能够独立地用PLC进行控制线路设计，解决工程实际问题。②使用现代工具的能力：能运用PLC编程软件进行梯形图编程。③自主学习的能力：具有自主学习能力与获取新知识能力，能不断学习并适应行业发展。（3）认知：通过实验操作，掌握基本的电气控制线路设计方法，认识和使用PLC，培养学生的工程实践意识。

毕业要求指标点涉及以下六条：（1）掌握扎实的理论知识，并能运用到实际中去解决工程问题，并改进之。（2）能够应用数学、自然科学和工程科学的专业知识，对复杂工程问题的现有及可能的总体解决方案做比较研究，并获得有效结论。（3）能够在相关控制领域设计针对复杂工程问题的表达方案，并体现创新意识。（4）能比较和选择研究路线，独立设计实验方案、开展工程相关实验并正确整理实验数据，分析、解释实验结果。（5）能够应用计算机技术、控制技术、通信技术、检测技术等解决工程领域的复杂工程问题。（6）具有自主学习能力与获取新知识能力，能不断学习并适应行业发展。

同时基于以上教学目标与毕业要求指标点，明确具体的目标达成途径，如课堂讲授、研讨、作业、实验操作等。

2.设计基于OBE理念的《电气控制与PLC技术》课程教学策略。从灌输式、封闭性、理论课堂向互动性、开放型、能力课堂转变，采取多样化的教学手段。以PLC指令系统之定时器/计数器指令一节为例，改变传统的从指令功能介绍到相关例题讲解的满堂灌输模式，重构课堂模块，以课堂讲授、研讨、作业、实验操作等形式达成教学目标。首先给出本次课程主要内容、重难点以及教学目标、毕业要求指标点；然后以“十字路口交通灯控制”的实例作为切入点，引导学生思考如何实现采用PLC控制方式解决这样一个工程实际问题，带着问题进入学习。教师首先以课堂讲授的方式介绍定时器指令功能，然后采用课堂研讨的方式循序渐进地引导学生完成设计，鼓励学生之间的团队合作，从如何设置定时器参数以满足交通灯的延时点亮与周期性循环功能，再到如何运用定时器触点的逻辑运算实现各个交通灯的准确输出，最后检查双线圈输出完善程序完成设计。这个过程是以教师与学生的不断交流互动为基础的。课堂之后还可以辅以作业、实验操作以进一步促进知识的掌握与能力的提高。

3.设置基于OBE理念的《电气控制与PLC技术》课程考核方式。明确课程考核方式包括期末考试、平时表现（考勤、学生作业等）、实验环节等，调整了期末考试的题型和实验考核方式。期末考试试卷取消了选择、填空等题型，仅设置简答和设计题，并以设计题为主。实验环节以设计型实验为主，同时设置实验考试环节，采取随机抽取题目并限时完成的方式进行考查。以此重点考查学生对于电气控制线路以及PLC控制线路设计的综合能力，避免对知识不加理解死记硬背的现象。

三、结语

在2016—2017学年中，将成果导向教育理念应用到我校自动化与电气工程及其自动化专业的《电气控制与PLC技术》课程教学实践中，实践表明，学生学习的主动性得以激发，课堂气氛更加活跃，实验积极性更高，知识掌握程度更好，教学效果良好。

综上，成果导向教育作为一种先进的教育理念，在美国等一些国家已有了多年的理论与实践探索，至今已形成了一套比较完整的理论体系和实施模式，而且已证明是高等工程教育改革的正确方向，符合未来教育教学改革的趋势，具有重要的现实意义。

参考文献：

[1]李志义.解析工程教育专业认证的成果导向理念[J].中国高等教育，2014，（17）：7-10.

[2]李光梅.成果导向教育理论及其應用[J].教育评论，2007，（01）：51-54.

[3]李志义，朱泓，刘志军，夏远景.用成果导向教育理念引导高等工程教育教学改革[J].高等工程教育研究，2014，（02）：29-34+70.