以IEET工程认证促进实践教学质量的提高

唐伟杰 陈婷

摘 要：传统的实践课程教学模式，学生被动地接受知识，学习的积极性不高，教学效果不佳。以PLC课程为例，该课程是机械电子工程、机器人工程、机械制造设计及其自动化、自动化等相关专业重要的核心课程，非常注重实践环节的培育，文章将IEET工程认证的“以结果为导向、以项目为引领、以任务为驱动、以理实融合为手段、以质量评价为落脚点”的PBL教学模式运用于PLC课程的实践教学中，以虚实相结合的方式设计项目案例，最大程度调动学生的学习兴趣，以达成核心能力的培养。

关键词：IEET工程认证；PLC课程实践教学；虚实结合案例设计

Abstract：In the traditional teaching mode of practical courses，students passively accept knowledge，and their learning enthusiasm is not high，so the teaching effect is not good.Take PLC as an example，this course is an important core course of mechanical and electronic engineering，robot engineering，mechanical manufacturing design and automation，automation，and other related majors.The course attaches great importance to the cultivation of practical ability.In this paper，the PBL teaching model of IEET engineering certification "result-oriented，project-led，task-driven，theory and practice integration as means，quality evaluation as the landing point" is applied to the practical teaching of PLC course.The project cases are designed by combining virtual simulation and real debugging to maximize the students' interest in learning to achieve the cultivation of core competence.

Keywords：IEET Engineering certification；practical teaching of PLC course；virtual and real case design

黨的十八大以来，我国新型工业化步伐显著加快，迎来了从“制造大国”向“制造强国”的历史性跨越。对高端人才的需求也是日趋渐长，对高校人才培育也提出了新的要求，各高校对于实践教学越来越重视。实践教学，能巩固理论知识，加深学生对理论的理解，是培养具有高素质、创新型的工程技术人员的重要环节。

以“PLC原理及应用”为例，这是一门实践性很强的课程，学生要学习可编程控制器的基本知识及发展概况，并熟悉可编程控制器的结构、工作原理和软件开发环境，掌握各种功能指令的用途和使用方法。通过对PLC应用实例的学习，结合实验提高学生的实践能力;通过课程的学习，让学生系统掌握可编程序控制器的基本原理、功能、应用、程序设计方法和编程技巧，为今后从事相关领域的工作打下基础。可编程控制器作为一类重要的工业控制器装置，以其优秀的特性，在长达数十年的工控市场上长盛不衰，在工业转型升级的智能制造年代，它仍将扮演着非常重要的角色，对PLC开发设计的人才需求，也将大幅度提高［1-2］。

本文以PLC课程的实践教学为对象，结合IEET工程认证的PBL教学模式，以虚实相结合的方式设计项目案例，将传统教学模式中学生由被动接受老师的教授转变为基于项目的自主探索学习，最大程度调动学生的学习兴趣，根据调查问卷，PLC课程很好地达成了核心能力的培养。

1 课程建设需要

由中共中央、国务院于2019年2月印发实施的《粤港澳大湾区发展规划纲要》中指出，增强制造业核心竞争力，大力推进制造业转型升级和优化发展；优化制造业布局，加强大湾区产业对接，提高协作发展水平；加快制造业结构调整，推动制造业智能化发展，以机器人及其关键零部件、高速高精加工装备和智能成套装备为重点，大力发展智能制造装备和产品［3］。

为贯彻落实省委、省政府推动制造业高质量发展决策部署，2022年4月24日，珠海召开产业发展大会，出台以《关于坚持“产业第一”加快推动工业经济高质量发展的实施方案》为核心的“1+5+3”系列新政，以前所未有的力度加快构建现代产业体系，推动产业集群发展。由此可以看出，未来粤港澳大湾区对于智能制造领域相关的工科大学生人才需求是相当大的。对于地处粤港澳大湾区核心城市珠海的北京理工大学珠海学院，将迎来新的机遇与挑战。

“PLC原理及应用”是一门实践性很强的、非常重要的专业课程，以北京理工大学珠海学院工业自动化学院为例，该门课程涵盖的专业有机械电子工程专业、机器人工程专业、机械设计制造及其自动化专业、机械工程专业。其中机械设计制造及其自动化和机械电子工程为IEET工程认证专业。

将IEET工程认证的“以结果为导向、以项目为引领、以任务为驱动、以理实融合为手段、以质量评价为落脚点”的PBL教学模式运用于PLC课程的实践教学中，以虚实相结合的方式设计项目案例，培育具备核心竞争能力的创新型人才，对服务于粤港澳大湾区制造业的快速发展战略起着非常重要的推动作用。

2 基于IEET工程认证的实践教学改革

工程教育专业认证是国际通行的工程教育质量保障制度，也是实现工程教育国际互认和工程师资格国际互认的重要基础。工程教育专业认证的核心就是要确保毕业生达到行业认可的既定质量标准要求，是一种以培养目标和毕业出口要求为导向的合格性评价。我国从2006年开始探索实施国际实质等效的工程教育专业认证制度，经过十几年的发展，现已成为《华盛顿协议》的正式成员国，工程教育认证质量受到了国际的认可［4］。

IEET工程教育认证，成立于2003年，并于2007年成功晋升华盛顿协议正式会员。主要业务为规划及执行符合国际标准的工程教育（EAC）、资讯教育（CAC）、技术教育（TAC）、建筑教育（AAC）认证及设计教育（DAC）认证。通过IEET认证，确认一个专业具备能够持续达成其教育目标及毕业生具备了专业所需的核心能力，代表了专业具备了良好的教育质量，其毕业生的学历将受到国际认可。通过专业认证机制，IEET认证及维持国际间认可的专业核心能力及伦理规范，借此维系业界、政府及整体社会对于未来工程、信息、技术及建筑领域专业人才的基本质量担保。IEET认证中，主要倡导三个基本理念［5］：（1）学生中心理念；（2）产出导向理念；（3）持续改进理念。IEET工程认证指标体系包含9个方面：教育目标、学生、教学成效及评量、课程组成、教师、设备及空间、行政支持与规范、领域认证规范、持续改善成效，全面考察认证专业通过持续改善机制达成自定义的专业教育目标和毕业生具备的专业核心能力。

以北京理工大学珠海学院机械电子工程专业为例，该专业于2019年加入IEET工程认证，制定了四个教育目标和八个核心能力，其中“PLC原理及应用”课程关联八个核心能力培育中的能力1、能力2、能力3、能力5和能力6，详见下表。以工程认证为契机，对PLC课程的传统的实践教学模式进行全方位改革，将PBL模式运用至实践教学中，让学生置身于解决问题的过程中，培养学生自主学习能力，有助于提高学生学习的积极性。学生在探索解决问题的过程中，领会知识，加深了对知识的掌握。

3 基于PBL的实践教学设计

设计的目的是为了加深巩固所学知识，同时对所学内容进行扩展，充分发挥学生的能动性和想象力。在西门子集成开发软件博途中设计完成特定任务的PLC程序，同时设计出对应的组态控制界面，以便进行监视及调试，最后将软、硬件平台结合起来，通过这种方式来提高学生的工程实践和综合设计能力。设计项目主题为：无人自动售货机，以虚实相结合的方式设计，模拟实物如图1所示，控制器采用西门子S7-1214C可编程控制器。

功能要求：M1、M2、M3三个按钮表示投入售货机的人民币面值，FG为货币值显示，机内有汽水（3元/瓶）和咖啡（5元/瓶）；当货币指示灯F所顯示的值大于或等于汽水的价格时，可买指示灯A点亮，按下汽水购买按钮表示购买，此时出货指示C会点亮；当货币指示灯G所显示的值大于或等于汽水的价格时，可买指示灯A和B点亮，按下汽水或咖啡购买按钮表示购买，此时出货指示C或D会点亮；按下找零按钮ZL，F和G清零，找零出口灯E点亮。按照设计的要求，绘制流程图，在博途软件中设计梯形图程序，进行模拟仿真调试。然后利用博途wincc搭建出自动售货机的人机界面，建立与变量之间的联结，设置相应的动画及事件，将运行系统与仿真器进行联调。最后连接硬件电路以部署控制程序。

相比于之前传统的做法，学生们对于此项目的设计表现出了浓厚的兴趣。学生不像之前那样，将设计好的程序下载至可编程控制器后，就只剩下连线了，设计的过程比较枯燥，学生们表现出来的积极性不高，大多数是抱着应付，实现基本功能就可以了。而采用这种虚实结合的方式，学生们不光要完成功能程序的编写，还需要自主进行人机界面的设计。这个设计过程中，学生可以加入很多创意的元素，设计出的界面呈现出各种各样精美的画面和动画，如图2所示。

通过这种方式学生既可以很好地掌握程序设计和调试的方法、步骤、技巧，又熟悉了组态界面设计的能力，这也为即将走向工作岗位的毕业生在就业中提供帮助。除此之外，有时可能会出现不能集中线下授课的情况时，采用这种方式，可以保障线上实践教学的正常运行。

实践环节的考核采用综合评价机制，具体做法是对学生进行考勤、设计报告、项目演示和答辩，这样可以全方位地对学生的实践设计过程进行有效的评价。课程完成后，对学生开展了问卷调查，以评价课程实际执行的效果和收集学生们的反馈建议。其中核心能力培育的达成度调查如图3所示，对标课程关联的5个核心能力培养，学生评价满意及非常满意在90%以上，说明学生们对课程是很认可的，成效也是很不错的。

结语

以IEET工程认证来规范和提高专业人才培养质量，并细化、深入推进课程教育教学改革以达成核心能力的培养。本文将PBL教学模式运用于PLC课程的实践教学中，运用虚拟仿真和实物调试相结合的方式设计出实践设计的项目案例，这种方式极大地提高了学生自主创新设计的主动性，增强了课程学习的趣味性，并从多维度全面对学生设计的过程进行评价，问卷调查的结果也说明了这种方式的成效显著。在总结课程改革的相关经验后，进一步研究并将这种方式逐步推广至诸如“单片机原理及接口技术”“电工与电子技术”“控制工程基础”等课程教学中去。

参考文献：

［1］邢玉鹏，刘春瑞.PLC技术在电气自动控制中的应用研究［J］.科学技术创新，2019（35）：188-189.

［2］李德元，孙惠.电气控制技术在PLC方面的应用研究［J］.电子世界，2020（3）：186-187.

［3］新华社.中共中央 国务院印发《粤港澳大湾区发展规划纲要》［J］.中华人民共和国国务院公报，2019（07）：4-25.

［4］孙桓五，张铮.基于工程教育专业认证理念的地方高校工科专业建设实践［J］.中国大学教学，2017（11）：39-42.

［5］肖旻，刘虹.IEET认证下的通信工程专业人才培养模式研究［J］.大学教育，2019（5）：151-153.

基金项目：2019年北京理工大学珠海学院教育教学改革项目“基于IEET认证的《PLC原理及应用》实践教学的研究与探索”（编号：2019036JXGG）；2019年度广东省校企合作协同育人项目“嵌入式、人工智能课程的实践教学改革项目”（编号：PROJ1178609437968044032）；2021年广东高校省级重点平台及重大科研项目高等教育研究专项“基于‘IEET工程认证’和‘课程思政’的《控制工程基础》课程改革与提升的探索”（编号：2021GXJK179）

作者简介：唐伟杰（1982— ），男，湖南衡阳人，硕士，北京理工大学珠海学院工业自动化学院副教授，主要从事控制理论及故障诊断领域的研究。