基于OBE教学理念的PLC教学改革与实践

吴亚君

（辽宁科技大学 应用技术学院，辽宁 鞍山 114051）

PLC（Programmable Logic Controller）控制技术课程是电气工程及其自动化专业技术基础课程，PLC控制技术是将计算机技术引用到自动控制技术中，使软、硬件相互结合、相互渗透，是一种理论性、实践性、实用性都很强的技术，它的应用几乎覆盖了所有工业、企业的电气控制系统。随着我国经济社会进入新的发展阶段，经济结构优化和产业升级不断加快，各行各业对PLC技术人才的需求也越来越紧迫。然而传统教学模式培养出来的学生理论知识陈旧，动手能力差，无法独立开展项目工程。因此，应用型本院校应以培养复合型应用人才为主要任务，改变传统的教学模式，引入新型OBE教学模式，以培养学生的实际工程能力为导向，注重培养学生的自主学习能力和实践应用能力，以服务现代化经济体系和实现更高质量的就业。

OBE（Outcomes-Based Education）即学习效果导向的教育模式，最初是在20世纪80年代从美国兴起，是以学习效果为导向对教学过程组织、实施和评价的教学模式。它与传统教学模式最大的区别是OBE模式更注重学生学习效果及培养学生能力［1］。OBE教育模式倡导教育形式由“内容驱动”向“成果驱动”转型，教师在教学过程中注重引导学生独立思考，培养学生自主学习能力，强调学生在教学活动中的主体地位，以及学生的最终学习成果。

一、基于OBE课程目标的修定

随着科学技术的发展，市场对PLC技术人才的需求越来越高，传统的教育已不能满足用人单位的要求。而OBE教育则不然，它遵循的是反向设计原则，由需求决定培养目标，从很大程度上保证了教育目标与结果的一致性［2］。传统的“PLC控制技术”课程的教学目标是使学生掌握常用电器的基本知识，可编程序控制器的基本结构、原理、基本指令和设计方法，要求学生从理论上掌握PLC控制系统的基本原理及其在自动控制系统中的应用，具有系统设计、维护与应用的能力。该课程目标是以学生掌握书本知识为核心，以教师讲授为主，学生被动接受，缺少参与学习的主动性，这种教学模式不仅无法完成预期教学目标，而且还降低了该课程的教学质量，甚至引发了学生的厌学情绪，教学效果欠佳。通过引入OBE理念，以培养实际工程应用能力为导向，使学生在完成“PLC控制技术”课程后能掌握以下能力［3］：具备基本的PLC控制系统的安装、设计和调试能力；具备创新精神和实践能力；具备不断进行知识更新和学习的能力；具备团队合作与协调能力。新的课程目标是以用人单位对电气工程及其自动化专业人才需求为出发点，并结合了学生个人的内在需求，注重的是培养学生的学习主观能动性和实际应用能力，从而保证了教育目标与结果的一致性。

二、基于OBE理念的教学模式改革

传统的教学模式是以教师为主角的“填鸭式”“灌溉式”教学，枯燥、乏味的课堂教学无法引起学生的学习兴趣，学习的主动性差，经常开小差，玩手机，不爱思考，实践动手能力也得不到锻炼，也就达不到应用型人才的培养目标。而通过改革传统的教学模式，采用开放式教学，使教师从传统意义上的主角转变成教学的引导者，学生成为课堂的主体，将学习的主动权交给学生，教师对教学过程进行引导和指导，鼓励学生自主学习，培养动手能力，提高学习效果。

1.利用网络交流学习平台，引导学生自主学习

当今，互联网技术已经渗透到人们的生活、学习和工作中，为此教师可以利用学生对手机的依赖性，开发网络交流学习平台，引导学生将手机变为学习工具，主动参与到知识的学习过程中，这就打破了学习空间的限制，可以随时随地学习、交流，从而促进学生学习的积极性和主动性。

在课前，教师可根据PLC每节课的教学目标和教学内容制作教学PPT或微视频，布置预习任务，利用“雨课堂”，发布到网上，引导学生围绕本节知识要点，通过手机微信进行学习。学生可以根据个人的实际情况控制学习的速度，反复学习观看，掌握知识内容，找出自己的疑难困惑，教师也可以在手机终端查看学生的预习反馈，记录学生学习过程中遇到的问题。

在课堂上，教师不再需要占用大量的时间进行讲解，而是根据学生课前预习中存在的问题有针对性地进行答疑解惑，教师作为指导者，组织学生进行讨论、交流，使学生变成课堂的主体，主动参与到知识的学习过程中，将自己的疑惑一一化解。最后由教师进行归纳、总结，重点强调本课内容的知识点和学生应该掌握的能力。通过课堂互动，激发了学生的学习热情，学生找到了学习兴趣，从而由被动学习变为主动学习，学习积极性也得到了充分的调动。

图1 开放式教学模式

在课后，建立班级班课讨论群［4］，师生可以通过网络平台进行交流，对教学内容和方法进行总结与反馈，教师根据学生的学习反馈和意见，进行反思，找出教学中的不足和薄弱环节，及时整改，调整教学进度和教学方法。对于个别同学没有掌握的知识，进行一对一的在线辅导，帮助学生及时消化吸收所学知识。师生共同参与学习、讨论，既有利于教师汲取经验，提升教学质量和教学水平，更有利于促进学生自主学习，提高发现问题、解决问题的综合能力。［5］

2.把课堂搬进实验室，教-学-做相统一

PLC技术既有硬件的结构，又要编辑程序，其逻辑性、抽象性、实践性都很强。在学习PLC指令用法时，如果只在课堂上进行理论讲解，学生很难理解指令的功能和用法。如果将实践融入理论教学中，既可以增强教学的直观性，又可以锻炼学生的动手能力，体现了学生的主体参与作用，充分调动了学生学习的积极性，达到了课程的教学目标。

在实施教学过程中，通过设计不同的工程项目，把原本枯燥的、死板的指令融入到一个个鲜活的实例中，在课前将知识点通过网络平台传送给学生，让学生做好充分的预习。授课时把课堂搬进实验室，现场教学，边讲边做。教师首先给出工程项目的控制要求，分析其控制原理，讨论采用哪种设计方法，需要哪些指令。通过启发、讨论方式，鼓励学生分析、思考，确定设计方案，让学生想象力充分自由发挥，因此应允许得出一些不完善甚至错误的程序。学生根据自己的想法通过编程软件亲自动手编写程序、运行程序、在线调试，通过观察程序的运行结果，反复修改，直至成功。学生通过亲自动手操作，可以将PLC内部程序控制过程转换为看得见的、具体的动作过程，加强了学生对PLC的直观感受，实现由感性到理性的自然过渡，在边学边做中深刻领会指令的功能及用法，同时开阔了思维，培养了动手操作能力和创新能力。

在实验教学中，学生既有分工又有合作，每个人都积极参与到课堂的学习中，既调动了学生学习的热情和积极性，又增强了团结合作的能力。这种教-学-做相统一的授课模式，改变了以往单一的课堂讲授教学模式，既注重教师在教学中的主导作用，更能发挥学生的主动性和创造性，大大提高了学生的动手能力和实际应用能力，取得了较好的教学效果。

三、基于OBE的考核方式的改革

由于PLC控制技术课程的实践性较强，要求学生不仅要掌握PLC的基本结构、原理和指令用法，还应该具有系统的设计、维护与应用能力。如果只通过期末一张试卷评定该课程的成绩，不仅缺乏对学生平时学习情况的监督、检查，也不利于考核学生的综合实践应用能力，这种考核方式不能全面、科学合理地考核学生。因此，应对考核方式进行改革，增加过程考核和实操考核。

1.提倡多元化的考核评价方法，注重过程性考核

单凭期末一张卷子考核学生，往往会出现学生平时不学习，期末搞突击的情况，这种靠临时记忆应对考试的方法，学生不仅不能掌握知识的实质，而且也不利于学生对知识的学习积累。因此，要注重过程性考核，考核学生在各阶段的自主学习能力、创新思维能力和团队合作能力。教师应在教学活动中观察和记录学生的表现。根据每次网上预习学生的反馈，记录预习的情况；通过课上提问、参与讨论及团队合作情况，记录学生课堂表现；根据课后作业和小测验，记录学生对知识的掌握程度和创新思维能力。以上述三项表现作为学生的平时成绩。

2.更新传统考核观念，理论笔试与实操相结合

“PLC控制技术”课程要求学生不仅要掌握PLC基本原理、常用指令系统和设计方法，还应具备基本的PLC控制系统的安装、设计和调试能力，如果只采用笔试，即使有编程设计题，由于编程有较大的随意性，不能验证结果，阅卷教师只能主观评判，不利于阅卷，也不利于全面、真实地考核学生的知识与技能。为了能全面、真实、科学地考核学生，应采用理论笔试与实操考核相结合的方法。对于基本原理和基础知识，可采用闭卷笔试方式；对于PLC控制系统的应用设计，可采用实操考核方式。结合实际应用设计考题，要求学生进行安装、设计和调试，最后根据设计方案、操作过程、程序编写和调试结果给出实操成绩。增加实操考核的目的就是要求学生不光要掌握理论知识，而且要真的会用PLC进行安装、设计和调试，解决实际问题，客观地体现学生分析解决问题的能力和工程思维能力。

课程总成绩由三部分构成，包括平时成绩、笔试成绩和实操成绩，按百分制计。其中：平时成绩为学生在教学活动中的表现，占总成绩的20%；笔试部分为理论能力考核，占总成绩的50%；实操部分为实践能力考核，占总成绩的30%。这种考核方式能够全面、客观、科学地评价学生，有利于提高学生平时学习的积极性，强调对基础知识的积累；有利于培养学生的实践动手能力，加强学生创新设计能力和在复杂的设计过程中的综合职业能力；有利于提高应用型技术人才综合素质，从而达到课程的培养目标。为了最大限度地提高应用型人才的综合素质和能力，围绕OBE的教学理念，以培养学生的实际工程应用能力为目标，开展了对PLC控制技术课程的教学改革与实践，学生的学习主动性和工程实践能力都得到极大的提高，教学效果十分明显。在今后的教学中仍将不断探索，寻求更新、更好的教学方法，以提升新时代教育现代化水平，为促进经济发展和提高国家竞争力提供优质人才资源。