电气控制与PLC分层次教学模式探索

孙茜，李晶，李成

（1.北京工商大学人工智能学院，北京 100048；2.北京联合大学智慧城市学院，北京 100101；3.北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院，北京 100191）

0 引言

高校是为国家培养人才的第一阵地，在人才培养中，教学工作是保证人才培养质量的关键，是一项涉及多因素的系统工程。教学质量主要取决于三个方面：教师、学生和课程。高校的人才培养目标最终都要落实到每一门具体的课程，通过课程教学来实现。然而，由于专业不同，每一门课程的内容不同，特别是面对不同学生群体的时候，如何使不同类型的学生得到充分的学习自由，达到更好的学习效果，是必须要考虑的问题。我们尝试进行分层次教学模式来培养学生，以引导学生学习兴趣为出发点，针对不同类型的学生给予不同层次的教学资源及学术指导[1-3]。

电气控制技术是以各类电动机为动力的传动装置与系统为对象，以实现生产过程的控制技术，在石油、化工、电力、纺织等各行业中都得到了广泛应用，是实现工业生产自动化的重要技术手段[4]。因此，电气控制与PLC课程是自动化专业的核心课程，也是分层次教学改革的核心课程，对整个专业的课程建设及人才培养有示范的作用，并且对本专业教学质量的提高，具有十分重要的战略意义。

1 课程建设方法

1.1 突出价值引领作用

按照党中央的要求，深入学习贯彻全国高校思想政治工作会议、全国教育大会和北京教育大会精神，紧紧围绕“培养什么样的人、如何培养人以及为谁培养人”这个根本问题，着力探索推进本门课程的建设。习近平总书记强调，“要把立德树人内化到大学建设和管理各领域、各方面、各环节，做到以树人为核心，以立德为根本”[5]。“课程思政”建设强化了师德师风建设，促进了专业课建设和人才培养，进而为社会主义建设培养合格的接班人。因此，课程建设中要突出课程思政元素，如爱国、创新、做人做事的道理在电气控制与PLC课程中的价值引领核心地位。坚持社会主义办学方向，巩固马克思主义在高校意识形态领域指导地位的重要阵地，全面贯彻党的教育方针，把本门课程作为落实立德树人根本任务的核心课程来建设。深化“问题导入式”专题教学，在坚持基于学生特点、需求、能力的分层次教学上下功夫，着力提高学生的综合素质[6]。

1.2 调研学生情况

我校自动化专业2018级学生共有56名，学习本课程的前序基础课程包括电路原理、模拟电子技术基础、数字电子技术基础等。其中，约有10%的同学参加过学科竞赛，使用过PLC，了解PLC的基本原理及应用，大多数同学对电气控制及PLC没有过基本了解。有30%的同学在学习本门课程前，表示出具有较大的学习兴趣。

1.3 优化教学资源

针对上面调研的本班学生情况，建立以电气控制基本原理、PLC基本结构及原理以及其应用为主的，层次主线清晰、结构科学合理的课程体系。

以课堂教学为主，有效结合在线网络平台：爱课程、中国大学慕课、学堂在线、网易公开课中的电气控制与PLC的相关课程。结合自动化专业分层分类的人才培养理念，将电气控制与PLC的教学内容与学生特点和学生选课需求进行有机的整合，使课程内容组织既考虑核心能力的形成又符合认知规律，既注重必备的基础性核心知识，又广泛地吸收和整合国内外先进研究成果，体现学科领域前沿。

同时，将授课教师科研成果引入教学实践中，以科研课题及典型工程应用项目开发为背景，在课堂教学中形象生动地讲授有关电气控制与PLC在具体工程实际中应用的案例，以便激发学生学习本课程的兴趣。从而教师在“实践中教”，学生在“实践中学”，教学相长，充分发挥教师和学生两方面积极性和主动性，加强学生创新精神和实践能力的培养。课程建设了电气控制与PLC基础实验平台，可完成对电机、交通信号灯、数码管、电梯等的控制，培养了学生软硬件系统开发设计能力[7-8]。

1.4 实施分层次教学模式和实践教学方法

首先我们根据班级学生的基本情况调研结果，按照学生的学习基础、兴趣点、职业规划等制定相应的教学模式，具体如下：（1）针对学习基础不好，兴趣不浓厚的学生，我们采用有引导式、探究式教学模式，采用教具、前沿技术等方案，吸引学生的兴趣，提高其第二课堂时间，督促其通过网络学习资源，按照自己实际情况，补充提高相关前期课程如高等数学、大学物理、电路分析、模拟电子技术基础、数字电子技术等基础性课程，而后提供学生参观相应工厂，增加其学习兴趣。（2）针对有一定学习基础，兴趣点在应用上的学生，我们采用对工程师的培养模式，主要采用案例教学模式，通过具体的案例讲解，让其了解电气控制与PLC在应用中常见的问题，在实验课环节，让其动手实现电机、交通灯、电梯等被控对象的控制，锻炼其解决实际问题的能力。另外在延续教学时间，指导其通过网络学习资源，关注实际应用中遇到的困难实例及解决办法，而后结合相关企业的实际需求，提供学生相应的横向课题，提高其实践动手能力。（3）针对学习基础好，兴趣点在创新设计上的学生，我们采用对设计人员的培养模式，主要采用引导教学模式，课堂讲解PLC基本理论知识，实验设计具备二次开发环境的科研项目，让学生了解前沿动态知识，了解学术前沿知识，增加其学习兴趣，培养学生攻难克险的拼搏精神。对于有意愿继续深造的学生，安排其去相对应的一留学科所在高校，进行实践课环节，使之站在更高的平台，具备更广阔的视野。依托优质教学资源，建设具有教学过程自主性、教学方法针对性和教学手段多样性特色的多元化理论教学新模式。在完整的教学过程中，课前激发学生兴趣自主预习，课中通过教学互动鼓励自主参与，课后自主复习和训练。并且针对重点、难点和实际应用具有针对性的精讲和细讲，采用启发式、案例式、研讨式等多种教学方式，引导学生进行自主设计开发。同时，结合学校现有的BB网络教学平台资源，采用多样化的教学手段，提升电气控制与PLC课程的教学质量和教学效果。

1.5 课程考核

本课程的任务是使学生掌握电气控制与PLC的基本原理和使用方法，具备常用电路和程序的理解、分析、设计、使用能力；具有组建以PLC为基础的控制系统的能力；奠定学生的工程设计与应用能力、创新实践能力和创新思维能力。培养学生严谨求实的科学作风，提高科学素养，能在解决工程问题中，具有社会责任感，在实践中理解并遵守职业道德和规范，履行责任，树立可持续发展的价值观。课程按考试课考核方法记分，总计100分。教师可依据学生使用实验设备的能力、观察和分析实验现象的能力、主动排除故障的能力、实验结果和数据的正确性以及学生的课堂纪律、实验态度、保持实验室卫生等方面的表现进行综合考核。考核成绩由四部分组成：（1）试卷考核占70%，主要考察学生掌握课堂讲解的基本知识及应用的能力。（2）调研报告占10%：要求学生针对电气控制与PLC的常用应用领域及最新应用领域进行调研，能够讲清楚PLC如何实现控制，设计时需要考虑哪些因素等。（3）实验报告占10%：本门课比较重视实验教学，安排学生完成电机的基本启停、启动和制动控制以及交通灯、数码管、电梯的控制等，需完成实验报告要求的内容。（4）出勤、作业占10%。

2 课程评价方法

评价一门课程讲授是否成功，主要依靠评价体系。以往单一的考核标准，对于短时间来看便于学生完成学业，早日为社会服务，然而在倡导终身学习的理念中，特别是以建设“金课”为最终目标的课程设计中，亟需设计一个综合考虑教师、学生、课程等多方面因素的考核体系。本课程采用教学质量的弹性多元评价方法。（1）从教师角度思考，根据获取的授课效果数据，综合考虑教学内容、教学课件、问题交互、知识延展等因素，探索教评学视角下弹性教学质量评价模式；（2）从学生角度思考，根据获取的学习行为特征，综合考虑基本模块、知识掌握、兴趣激励、交叉融合等因素，探索学评教视角下弹性教学质量评价模式；（3）通过作业试卷、师生座谈、电子邮件、问卷调查等形式，对评价内容进行弹性量化或质性处理，开展诊断性、形成性、终结性和延展性的多元评价，实施全程性课程教学质量管理。

3 结论

电气控制与PLC是高校自动化专业的核心课程，本门课程的建设对本专业其他课程具有示范作用。在课程建设中，首先要突出课程思政的价值引领作用，要将社会主义核心价值观内容凝练成思政元素，将其有机的融入在课堂、实践教学中，使学生深刻体会到自己肩负着民族复兴的重任。其次，应认真把握课程的教学规律，提出分层次、递进式的教学模式，针对不同基础、不同特点的学生，进行分层次培养，能够更好地促进学生的成长，提高学生的综合素质，为国家培养更多有用之才。