基于成果导向的“可编程控制”实训课程的研究

王杏进，何 莹

（韶关学院 物理与机电工程学院，广东 韶关512005）

成果导向教育作为教育改革的先进理念，在美、英等国历经20多年的理论研究和实践探索，形成了较为完备的理论体系，在各国的教育改革实践中不断丰富完善［1］。随着我国正式成为工程教育认证专业协议“华盛顿协议”的成员国，成果导向教育的教育理念也逐渐被国内的工科院校所认同，工程认证也成为工科专业实现国际互通的一个有效途径［2］。以自动化专业“可编程序控制”实训课程为例，采用基于成果导向的理念进行教学改革，取得良好的效果。

一、传统可编程控制器及实训课程教学存在的问题

在工业现场的大型控制系统中，PLC是被广泛选择的控制方式，为此自动化专业将可编程控制及实训课程设置为专业必修课，并安排了充足的课时：理论课52学时，实训课48学时。实训课的教学目的是要求学生将理论应用于实践，培养学生用PLC控制器控制实际工业对象，完成设计调试流程。

传统的实训课开设流程是：先给出确定的设计对象和要求，再指导学生完成程序设计和仿真，最后在实验箱上完成效果验证。这种方式存在以下几方面问题：

首先，实验设备简单，可扩展的选题有限，无法满足不同层次设计和实验。实验箱只能提供基本的控制功能调试和验证，无法让学生面向一个完整工业控制系统，形成系统级设计思想，实现从工程建立、设计、调试、运行和维护过程的训练。

其次，教学方法单一。实训执行中，教师分阶段填鸭式地指导，学生按部就班设计，完全依赖课堂时间。不同学习程度的学生被一视同仁，很难激发学生的学习热情。

最后，评价体系简单，效果不理想。课程结束时，学生只需要在实验箱完成设计效果验证，并完成实训设计报告，即可以通过考核。这种评价方式已经不适合新工科环境下的要求。

针对以上存在的问题，提出基于面向成果导向的课程教学改革。

二、成果导向的理论依据

成果导向教育由美国社会学家和教育家斯派蒂提出，其前提是“所有的学生均能学习并获得成功”［3］，以学生为本的教育理念强调教学设计、教学活动等教学实践都聚焦于学生接受教育后获得的学习成果；教学实施应以学生为中心，制定多元的个性化学习需求和教学策略；根据学生的特质和个体差异，制定个性化的评价等级，适时评价和反馈，准确掌握学生的学习状态，及时修正教学设计与内容，帮助学生获取良好的学习体验，在成功的学习中获得成功，提高学生学习的主动性和创新性［2］。

成果导向教育的核心要素包括以学生为中心，其关键步骤为：确立可以清楚表达和测评的学习成果；构建教学的课程体系；规划教学策略；建立自我评价参考体系；目标达成的检验［3］。

三、基于成果导向教育理念的可编程实训课程教学改革的具体实施

成果导向教育是一个结构模型，用于组织、实施和评估以预期学习成果为中心的教育。实施成果导向教育教育模式主要有四个步骤：确定学习成果、实现学习成果、评估学习成果和使用学习成果，涵盖了规划、实施、检查和行动的四个要素［4］。为此对PLC实训课程提出五步走的教学实施流程，如图1所示。

图1 基于成果导向教育理念的“PLC”实训课教学流程

第一步是设定预期学习成果。学生在学习“电气及可编程控制器”课程时，就表现出强烈的学习兴趣，但是因为PLC实训课的选题面广泛，对实验设备要求度高，因而在基于成果导向教育模式下确定教学目标，突出学生为主、教师为辅，培养学生建立起面向工业现场的PLC控制系统的设计思想和能力。为此在2017级课程标准上就明确有：（1）知识与能力培养。《可编程控制器》的基本理论和编程知识能在实训中灵活掌握；实训能够将课程理论与工业实际相结合，培养发现问题解决问题的能力。（2）改进教学方法。教学过程可选面向工业实际的系统分析和设计，采用翻转课堂方式，以学生作为实训设计的主体，以实现教学目标，完成系统分析设计为指导原则，培养学生建立团队合作的精神，自主学习，互相探究，完成实训系统设计要求。

第二步是合理地构建教学体系。为达成教学目标，在新课程标准中对实训前沿课程进行合理的调整和增减：比如“模拟电路”，“数字电路”公共基础课程课安排在一年级；“电机拖动”，“自动控制”专业基础课程安排在二年级；“可编程序控制器”课程安排在三年级上学期，让学生熟悉PLC的基本工作原理和设计方法，并在实验箱上完成简单的电路和功能设计。为实现教学目标，实验室还购置了模拟工业现场的机械手自动分拣系统、器件分类自动仓储控制系统、自动恒压供水系统、自动乒乓球控制系统作为实训选题。让学生全面熟悉和了解系统的完整设计，从硬件平台构成，到系统运行的基本设计要求，到系统功能的设计、实现、调试和维护。而在大四的专业实习中，安排学生去企业现场学习PLC控制系统的运行和维护，在工业现场进一步学习和提升。有了这样的教学体系，由浅入深地引导学生学习和掌握这门课程。

第三步是规划教学策略上，以学生为核心，以自学，同学间互相探讨，教师监督辅导为教学策略。在实训课程开展之初，将学生分成若干小组，选择不同控制系统作为实训选题，确定系统运行基本设计要求。接下来课程重点则转向学生：学生自主查询资料，小组成员互相讨论，组建的团队成员分工合作，定方案，写程序，做仿真，现场调试，按部就班开展实训设计。有了具体设计对象，学生的学习积极性空前高涨，为方便全体学生，实验室面向学生开放，方便学生在不同设计阶段发现问题，解决问题，培养自主学习的习惯和能力。整个实训过程教师的职责则只是提点思路，安排进度，监督安全。

第四步是评价体系的建立。面向成果导向的评价工作，应该关注学生实训过程，关注学生的成长，必须要有一个规范合理的评价体系来做评判。为此以培养学生的能力，关注学生成长的评价体系分三方面进行考核评价：（1）学生必须完成并提交实训报告，实训报告的完成情况可以考核学生的态度和思路，以及总结和收获；（2）实训的不同阶段，都有分阶段的检测和考核报告，教师也会不定期的抽查设计进度，评定出平时成绩；（3）最后还提出了一个模拟工程师的考核环节来检验设计成果。具体方法是：规定考核时间两个小时，教师给出不同设计选题，题目涵盖PLC控制系统的设计、维护、调试、检测等不同环节的相关问题。学生现场抽取一个，在规定时间内完成系统程序设计，硬件电路的调试和运行结果的分析和说明。按照学生在现场设计完成的效果给出最终考核成绩。将这三方面成绩加权求和才最终确定这门课程的得分，客观公正而全面。关键是真正做到了以培养学生能力为目的，关注的是学生的成长。

第五步是检验实训效果。实践是检验真理的唯一标准。所以将学生投身到工业现场去检验，才可以判别整个实训教学是否达到了预期的目标。为此利用假期和学生的专业实习期，推荐学生到工矿企业，让他们在工业现场去丰富和检验自己所学知识。从企业反馈的实习鉴定表可以看出，学生们的学习能力普遍不错，而且上线时间快，颇受用人单位欢迎。

四、结语

从教学改革后的学生完成考核效果来看，指标比率在提升。这个学期课程的考核方式是给出8个面向实际控制系统的设计选题，分别涵盖了PLC设计的各个方面：基本控制程序的设计，PLC之间的相互通讯实现；PLC与变频器，PLC与触摸屏之间的通讯，PLC的工程实现和维护。学生在规定时间内按照要求完成设计并调试系统完成规定操作，有30%的同学可以非常熟练地完成任务，全班有80%的同学在规定时间内能完成设计要求，只有不到20%的同学需要延长时间才能完成任务。全班同学都具备了PLC基本的设计和调试能力，效果明显。

基于成果导向教育理念的可编程控制实训课程的教学方法，以学生实现目标达成为指导，采用以学生为学习主体开展实训，让学生自主学习讨论，并引入合理的考核体系，实现人人都必须动手进行，个个必须达到目标。此方法在今后的教学中还可以不断进行完善。