以学生为中心的“可编程序控制器”课程教学改革

刘忠超 肖东岳 翟天嵩 范灵燕

关键词：以学生为中心;可编程序控制器;OBE;项目;教学改革

1可编程序控制器课程概述

可编程序控制器（PLC，Programmable Logic Controller）作为现代工业控制的三大支柱之一，在我国国民经济的自动化生产方面应用广泛，具有十分重要的地位。“可编程序控制器”课程是南阳理工学院自动化专业核心课，作为一门专业必修课程被列入学生的培养计划中。该课程是一门实践性和应用性较强的课程，经过多年的建设和教学改革，2019年该课程被认定为河南省首批一流本科课程，也是南阳理工学院校级一流课程建设项目，目前正在积极进行课程建设和改革，将其建设打造成“金课”。

传统的可编程序控制器课程教学中以“教”为中心，教师是教学活动的主体，学生参与性较差，学习动力不足，学生被动接受知识，考核方式相对单一，学生脱离或较少与工程实际应用相联系，因此，针对传统的教学内容和教学方法面临的问题，为了更好地发挥可编程序控制器课程在人才培养体系中的地位，适应应用型人才培养目标需求，本文探索了以“学”为中心的课程教学模式，通过改革教学模式、教学内容，优化考核方法，培养学生对可编程序控制器课程的学习兴趣，提高学生的学习效果和工程实践能力。

2以“学”为中心的课程教学模式

以“学生”为中心提倡教学活动从受教者——学生的实际情况出发，学生为教学的主体，开展一切教学活动围绕着学生的需求，有益于学生的身心健康发展。教师教学的目的是为实现学生的培养目标和毕业要求服务的。

2.1改革教学模式

课程教学的成功离不开学生的积极、主动参与和有效配合。传统的课程学习学生没有自主学习的能力，主要依靠老师以“教”为主来组织教学活动，在课堂上进行灌输为主，需要老师对教学内容进行精讲细化，学生课前一般缺乏预习准备，造成学生在课堂出现课堂注意力不集中等现象，而课后又没有及时复习和巩固，很难主动参与到教学活动中，导致课程教学内容掌握不牢固，很难提升课程学习效果。

因此，在课堂的教学模式中注重学生的主体地位，以学生为中心，引导学生积极主动去学习。课前老师进行相关教学资源布置，有明确的知识点要求和课程学习目标，以及相關知识的重难点，学生分组将相关内容进行预习和讨论。在课程教学中除了老师进行讲授、重点问题讲解之外，把课堂主动权交给学生，各组派代表进行汇报讲解，让学生根据课前自主学习情况上台讲授，教师在组织教学活动中注意总结学生学习效果，并对学生自主学习中出现的问题及时给予指导。通过在教学活动中学生的自主汇报，给予学生充分的自由权，锻炼学生的沟通能力、口头表达能力、查阅文献能力以及团队协作能力等，促进学生的主观能动性和学习自主性的发挥，使课堂真正成为学生受益的“沃土”，从而彻底改变传统课堂以教师为中心、传授知识为本的教学模式，真正实现以学生为中心、能力和素质提升为本的新的教学模式。

2.2改革教学内容

（1）改革教材内容。一本内容合适的可编程序控制器教材可以较好地服务于教学和学生的自主学习，传统的可编程序控制器教材内容基本都是按照章节知识来编排，同时，PLC技术出现了快速的发展和创新，南阳理工学院自动化专业传统所讲授的西门子S7-300 PLC内容已经跟不上PLC技术的发展和革新，因此，组织课程组教师对教学内容进行了积极的改革，引入了西门子旗下最新的S7-1500 PLC技术，以项目为载体，任务为驱动，在化学工业出版社出版了《西门子S7-1500 PLC编程及项目实践》，该教材编写以项目实施为主线，PLC实际教学内容融解于项目，有利于实施教学做一体化的项目教学模式，能够满足以学生为中心的课程改革教学的需要。

（2）改革课程教学大纲。为了实现可编程序控制器以学生为中心的课程教学改革，依据工程教育专业认证的思想，编写了可编程序控制器课程教学大纲，制定了课程教学目标以及对应的毕业要求指标点。大纲中明确了可编程序控制器课程讲学内容将借助于工程案例，将理论和实践教学融入其中，实现培养学生的工程应用能力和PLC设计能力。

（3）改革教学内容。可编程序控制器课程内容涉及的范围较广，需要多门课程的交叉知识融合，具有较强的实践性和应用性，但传统的教学内容重理论，轻实践，使得学生学习过程中理论与实践脱节，提高和锻炼不了学生解决实际工程问题的能力。因此，根据重新制定的教学大纲要求，结合课程学习目标和内容，整合教学内容，确定教学项目涉及的知识、能力、情感目标，设计了6个项目学习情景，按照从易到难、简单到复杂以及学生知识的接受体系，安排了S7-1500的硬件配置、安装与接线;电机启保停项目的建立、程序下载与调试;振荡电路的设计;计数器指令综合应用;多功能流水灯控制系统设计以及恒温控制系统设计，项目任务书有明确的项目任务描述和要求，同时鼓励学生在满足项目任务功能要求的基础上，进行有益的创新或功能扩展。在整个项目实施过程中，教师要全程指导并与学生一起检查评估，总结归纳并积极改进项目实施中不足之处。

通过项目教学内容的实施和学生的操作训练，逐步培养了学生理论知识应用能力、分析和解决复杂问题的能力。

2.3改革教学方法

（1）理论和实践相结合的教学情景。针对可编程序控制器工程实践性强的特点，将课程理论知识和具体工程应用情景相结合，通过课程中引入大量的工程实际案例介绍，让学生在具体的工程情景中，灵活运用所学理论知识去解决相关问题，获得能力的提升。学生不再是课堂知识的被动接受者，而变为知识应用的主动构建者。

（2）师生协同互动的教学方法。在可编程序控制器课程理论教学中，通过课堂PLC实际的操作演示，增强学生对知识的接受能力。在课堂演示过程中，通过学生分组，让不同的学生当主体，充当助教的角色，带着思考和脑袋去协助老师完成实际操作的演示，加深学生知识的内化，实现理论课堂单一的教师“教”，到教师和学生协同完成课堂教学的双向互动新模式。

（3）项目引导的教学内容组织。为了体现可编程序控制器一流课程的高阶性、创新性和挑战度，培养学生解决复杂工程问题的能力，在教学组织中实施项目为主线，明确项目目标，以项目成果为导向，将教学内容和知识融入项目的实施中，学生通过项目展示知识掌握和应用能力，提高学生解决问题的能力，可以达到良好的学习效果。在项目实施过程中，教师变成学生学习过程中的监督指导者，学生通过项目自主进行项目的构建，实现自主学习和能力的培养。

2.4改革考核方式

以学生为中心的教学改革对学生的考核提出了更高的要求，传统的可编程序控制器课程考核方式单一，基本上为了考核而考核，以期末考试成绩为主，考核内容偏向理论知识，无法全面准确地衡量学生的平时知识掌握情况和学习效果。为了强调学生为中心的主体地位，体现对学生综合能力的考查，设计了以过程性考核为主的复合评价体系，针对教学过程的不同环节分别设置相应的考核方法和占比，提出了平时作业成绩（20%）+项目考核成绩（40%）和期末考试成绩（40%）的综合考核模式。

项目考核主要能充分体现学生的学习主动性，能全面考核学生的综合应用能力等，因此将项目考核和期末考试在综合成绩中的比重设置一样，全面考查学生的设计操作技能掌握情况。在项目考核实施过程中，根据项目考核对应的课程教学目标，设计了如表1所示的可编程序控制器项目考核记录表，全面准确地记录学生的项目实施情况。

同时在学期结束时，每个学生都要填写可编程序控制器课程目标达成情况自评调查问卷，如表2所示。任课教师根据调查结果，以便在下一轮的教学活动中及时调整教学方式，从而帮助学生更好地实现可编程序控制器知识的掌握和能力的提升。

3结论

（1）坚持以学生为中心的教学理念，对可编程序控制器课程进行了有效的改革与创新，将课堂教学交给学生，使学生成为学习的主体，有效地激发了学生学习的积极性和主动性。

（2）积极更新课程教学内容，把工程项目的实施作为学习可编程序控制器课程知识的载体，开发了具有CD10和OBE特色的工程项目课程教材，进一步完善了课程教学资源，拓宽了学生的学习途径。

（3）改革了傳统可编程序控制器课程考核方式，采用“项目过程+结果”的考核方式能够更加科学的对学生学习情况进行评价。实现了专业知识、工程能力和素质的综合提升，取得了良好的教学效果。

（4）可编程序控制器课程通过以“学”为中心的有效的教学改革探索，培养了学生的学习兴趣，促使教师建立了以学生为中心的课程教学模式，作为首批河南省和南阳理工学院一流本科课程建设项目，也为其他课程的教学做了良好的示范作用。