新工科背景下应用型高校“电气控制与PLC”课程教学改革与探索＊

2022-09-26陈天聪赵亚利

科技与创新 2022年19期

陈天聪，赵亚利，叶娟

（中原科技学院，河南郑州 451464）

随着人工智能、大数据等前沿科技逐步取得技术性突破，以智能产业牵引的新一轮科技革命和产业革命正如火如荼地进行。中国经济发展正处于结构调整、转型升级的攻坚期，新一轮科技和产业革命蓄势待发，技术与产业变革趋势下的工程“新业态”已初露端倪[1-2]。

面向未来技术和产业发展的新趋势和新需求，中国高等工程教育的改革发展也已经站在新的历史起点。基于国家战略发展新需求，中国教育部提出了“新工科”计划：以实践、设计为核心，从技术进步和产业发展角度分析，指出中国工程教育改革方向[3]。

1 课程现状

“电气控制与PLC”内容涵盖电工电子技术、控制技术、计算机技术等技术，是制造业实现柔性化、自动化、集成化及智能化的基础，是现代制造业中的关键技术之一，是自动化类专业的核心课程，包含理论教学和实践教学2大部分[4]。理论知识涉及范围广、逻辑性强，实践教学与工程实际结合紧密，对于缺乏工程实践经验的学生而言，学习难度大，学生有恐学心理。同时由于培养大纲课时缩减，如何在有限的课时内，重构教学内容，丰富教学资源，改革教学方式和学生考核方案，激发学生的学习兴趣和学习主动性，培养具有扎实理论基础、解决工程实际能力的创新人才，是课程教学改革要解决的重点问题。现行“电气控制与PLC”教学体系主要存的几个问题及要重点解决的问题如图1所示。

图1 存在的问题及要重点解决的问题

2 教学设计理念

CDIO工程教育模式是以培养学生个人能力、团队协作能力及系统适应能力为目标，开展了专业培养标准、一体化课程体系、基于项目/问题教学、探究式教学等的研究与实践工作[5]。OBE（Outcome Based Education）是一种基于学习产出的教学模式，核心理念是“以学生为中心”“以成果为导向”和“持续改进”[6]。采用“反向设计，正向实施“的理念，重构整个教学体系，以使教学质量更具可操作性。

“电气控制与PLC”课程瞄准国家高等教育发展方向，以“新工科”内涵为导向，着眼于“新业态”下传统产业和老专业的升级转型问题，CDIO-OBE模式下的教学设计如图2所示。

图2 CDIO-OBE模式下的教学设计

3 教改措施

3.1 课程内容建设

“电器控制与PLC”课程以学生发展为中心作为教学理念，根据学校办学定位和人才培养目标，注重专业知识、实践能力、综合素质培养，基于CDIO-OBE教育模式，制定课程主要内容；同时将最新工程实际案例、团队成员教科研项目成果、现代设计方法、企业招聘等作为扩展课程内容，加深学生对本门课程学习重视程度，同时也为学生对本行业及行业的职业任职要求奠定基础。教学内容建设如表1所示。

表1 教学内容建设

3.2 课程组织实施

课程组织实施包括理论教学和实践教学2大部分，教学质量管理包括课上管理和课下管理2大部分，教学资源利用包括线下教学和线上教学2大部分。

理论教学实施采用“两个结合”，即课上课下相结合和线上线下相结合。课上教学，通过课程前段学生分享知识背景、项目案例，课程后段学生梳理总结知识点来提高学生的参教度；课堂授课采用课堂讨论、启发式问答等多种方法进行思维引导；同时采用视频、动画、图片等各种丰富教学素材提升课堂效率，提高学生学习的积极性。

成立学生学习小组，建立健全的小组活动制度，通过小组讨论、集体自习等方式进行课下学习，教师定期对活动小组进行检查督导，促进学习小组活动健康有效进行。建立组长负责制的学习小组，让学生全方位参与到教学活动中。同时建立学习互助伙伴，教师负责制定组织制度和工作流程，并定期对活动小组及互助学习伙伴进行检查督导，促进学习小组活动有效进行。

充分利用线上优质平台，开展钉钉直播课后辅导等教学内容，学生可反复观看，最大化提升教学效果；同时利用线上平台定期开展问卷调查、知识测验，随时掌握学生学习发展情况。实践教学实施以“工程项目”为载体，做中学，学中做，突出学生创新能力的培养。实践采取二级答辩制度，由指导教师先给学生组长答辩，再由学生组长给学生答辩，发挥学生的主观能动性，有效提升课程质量。