吳迪　周淵深

[摘 要]可以結(jié)合工程教育理念和研討型教學(xué)法，探討PLC原理與應(yīng)用基礎(chǔ)的教學(xué)改革，并依據(jù)工程教育的教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)組織理念、教學(xué)評(píng)價(jià)理念，結(jié)合一線教學(xué)實(shí)踐，從教學(xué)目標(biāo)設(shè)定、教學(xué)組織設(shè)計(jì)、考核評(píng)價(jià)方式三方面入手，結(jié)合研討型教學(xué)法，提出對(duì)PLC原理與應(yīng)用基礎(chǔ)課程的教學(xué)改革思路。

[關(guān)鍵詞]工程教育；研討型教學(xué)法；實(shí)踐模式

[中圖分類號(hào)] G642.3 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 2095-3437（2017）06-0039-02

PLC作為工業(yè)生產(chǎn)的四大支柱之一，其相關(guān)課程已經(jīng)成為各大高校電氣工程及自動(dòng)化專業(yè)的必修課程。PLC原理與應(yīng)用基礎(chǔ)包含了計(jì)算機(jī)控制、工廠電氣控制、傳感器及信息技術(shù)等多個(gè)領(lǐng)域，教師在教學(xué)過程中要突出其在工程實(shí)際中的應(yīng)用。為此，很多教育工作者將CDIO理念中的“做中學(xué)”概念引入課程教學(xué)，利用大量的工程事例，引導(dǎo)學(xué)生在動(dòng)手中學(xué)習(xí)相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)。這種方式雖然增強(qiáng)了學(xué)生的實(shí)際應(yīng)用能力，但由于教學(xué)總課時(shí)的限制，大量的項(xiàng)目操作壓縮了學(xué)生基礎(chǔ)知識(shí)的學(xué)習(xí)時(shí)間，學(xué)生的基礎(chǔ)知識(shí)體系建構(gòu)很不完善。與此同時(shí)，如果知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)主要是通過項(xiàng)目來完成，那學(xué)生就必須跟著教師的思路來完成項(xiàng)目，這樣學(xué)生會(huì)缺乏獨(dú)立思考的時(shí)間，這也不利于學(xué)生創(chuàng)新性思維的培養(yǎng)。

為此，筆者將研討型教學(xué)法與CDIO理念相結(jié)合，根據(jù)本專業(yè)對(duì)畢業(yè)生的能力要求和PLC課程的教學(xué)特點(diǎn)，重新分配學(xué)時(shí)，選擇合適的教學(xué)模式和教學(xué)媒體對(duì)PLC原理與應(yīng)用基礎(chǔ)課程的教學(xué)改革進(jìn)行了實(shí)踐。

一、CDIO理念與研討型教學(xué)模式的改革思路

CDIO理念是以社會(huì)需要為教育目的，以構(gòu)思（Conceive）—設(shè)計(jì)（Design）—實(shí)現(xiàn)（Implement）—運(yùn)行（Operate）四個(gè)階段為培養(yǎng)藍(lán)本的教育思想。它強(qiáng)調(diào)學(xué)生主體、一體化學(xué)習(xí)、團(tuán)隊(duì)協(xié)作、在實(shí)際工作環(huán)境中完成知識(shí)的學(xué)習(xí)。研討型教學(xué)法是指學(xué)生在理解和掌握課程基本內(nèi)容的基礎(chǔ)上，通過教師的引導(dǎo)，以研討的形式理解知識(shí)、發(fā)現(xiàn)問題、研究問題，最終學(xué)會(huì)獨(dú)立解決問題。較之于其他的教學(xué)法，研討型教學(xué)法可以更好地在課堂上實(shí)現(xiàn)和發(fā)揮學(xué)生的主體作用，強(qiáng)化對(duì)學(xué)生知識(shí)體系的建構(gòu)和創(chuàng)新思維的培養(yǎng)。

基于CDIO理念的研討型教學(xué)模式是在遵循CDIO基本思想的基礎(chǔ)上，突出研討型教學(xué)法在教學(xué)中的應(yīng)用，借研討型教學(xué)法強(qiáng)化學(xué)生知識(shí)框架的建立和創(chuàng)新性思維的培養(yǎng)，提升PLC課程的質(zhì)量和水平，從基礎(chǔ)知識(shí)、基本技能、職業(yè)素養(yǎng)三方面實(shí)現(xiàn)對(duì)從事PLC工作的高素質(zhì)技能型人才的培養(yǎng)。

二、新理念下的教學(xué)組織過程

（一）基于CDIO課程理念的教學(xué)目標(biāo)設(shè)定

作為電氣工程專業(yè)的核心專業(yè)課程，PLC原理與應(yīng)用基礎(chǔ)課程的目標(biāo)是培養(yǎng)能夠勝任工業(yè)控制系統(tǒng)的基本設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試與維修工作，而且能對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，乃至提出新的研發(fā)思路的復(fù)合型高級(jí)工程技術(shù)人才。結(jié)合PLC原理與應(yīng)用基礎(chǔ)的課程需要，我們從知識(shí)、能力、素養(yǎng)三個(gè)層面設(shè)定教學(xué)目標(biāo)，共同架構(gòu)起課程的目標(biāo)體系。

1.知識(shí)層面：掌握可編程序控制器的基本原理。2.能力層面：（1）學(xué)生能夠掌握常用電氣控制電路程序設(shè)計(jì)的方法；（2）學(xué)生能夠完成簡(jiǎn)單應(yīng)用型題目的程序設(shè)計(jì)；（3）學(xué)生能夠建構(gòu)起自己的PLC原理的知識(shí)體系。3.素養(yǎng)層面：（1）學(xué)會(huì)團(tuán)隊(duì)協(xié)作，能夠通過團(tuán)隊(duì)協(xié)作完成PLC的設(shè)計(jì)任務(wù)，能夠依據(jù)各自的角色分工完成各自的工作任務(wù)；（2）學(xué)會(huì)創(chuàng)新思維，可以有針對(duì)性地對(duì)PLC項(xiàng)目的構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)施與運(yùn)行提出自己的見解與看法。

（二）基于CDIO課程組織理念的教學(xué)組織設(shè)計(jì)

在PLC原理與應(yīng)用基礎(chǔ)上，筆者將項(xiàng)目設(shè)計(jì)與學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)融合到各章節(jié)的教學(xué)過程中，從教學(xué)過程和考核評(píng)價(jià)方式兩方面實(shí)現(xiàn)PLC課程的教學(xué)組織改革。

1.教學(xué)方式。構(gòu)建以學(xué)生為中心，以任務(wù)為驅(qū)動(dòng)，以團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目學(xué)習(xí)為載體，以研討型教學(xué)法為路徑的教學(xué)方式。研討型教學(xué)法強(qiáng)調(diào)在師生在共同探討中完成教學(xué)，它突出強(qiáng)化了學(xué)生的主體性和能動(dòng)性，將主動(dòng)學(xué)習(xí)與經(jīng)驗(yàn)學(xué)習(xí)進(jìn)行銜接，將思考與模擬進(jìn)行結(jié)合，最終實(shí)現(xiàn)CDIO提倡的一體化教學(xué)。

PLC原理與應(yīng)用基礎(chǔ)課程教學(xué)的核心是讓學(xué)生學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)一個(gè)工程項(xiàng)目。在工程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)和實(shí)踐中，實(shí)現(xiàn)構(gòu)思（Conceive）—設(shè)計(jì)（Design）—實(shí)現(xiàn)（Implement）—運(yùn)行（Operate）全過程。可以將PLC原理與應(yīng)用基礎(chǔ)分為兩個(gè)部分，設(shè)定基礎(chǔ)知識(shí)與項(xiàng)目設(shè)計(jì)兩大內(nèi)容。首先，由教師完成PLC各類基礎(chǔ)知識(shí)的講解，幫助學(xué)生建構(gòu)起專業(yè)知識(shí)體系；其次，由教師講解項(xiàng)目設(shè)計(jì)的基本思路，對(duì)學(xué)生進(jìn)行分組，引導(dǎo)學(xué)生自主完成項(xiàng)目設(shè)計(jì)。

（1）基礎(chǔ)知識(shí)講解與知識(shí)體系建構(gòu)。教師在講解硬軟件基礎(chǔ)知識(shí)及設(shè)計(jì)的基本流程中，突出知識(shí)體系的建構(gòu)。（2）項(xiàng)目設(shè)計(jì)。①建構(gòu)基于項(xiàng)目的團(tuán)隊(duì)學(xué)習(xí)模式。教師布置項(xiàng)目?jī)?nèi)容，依據(jù)真正企業(yè)的方式及實(shí)際工程需要對(duì)學(xué)生進(jìn)行分組，每4人為一組，分別代表項(xiàng)目經(jīng)理、設(shè)計(jì)師、安裝、質(zhì)檢。分組后，教師再次強(qiáng)調(diào)基本設(shè)計(jì)流程，學(xué)生自主學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中的細(xì)節(jié)部分。②落實(shí)以研討為主要形式的項(xiàng)目設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)。學(xué)生以小組形式設(shè)計(jì)項(xiàng)目，組長(zhǎng)對(duì)組內(nèi)成員進(jìn)行分工，學(xué)生按照C-D-I-O四個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行思考，完成設(shè)計(jì)。③學(xué)生分組陳述設(shè)計(jì)方案，教師引導(dǎo)班級(jí)討論。分組設(shè)計(jì)完成后，選取3-4組在課堂上進(jìn)行本組項(xiàng)目設(shè)計(jì)方案匯報(bào)。由項(xiàng)目負(fù)責(zé)人對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行陳述。教師根據(jù)陳述內(nèi)容，依據(jù)CDIO四個(gè)環(huán)節(jié)提出問題，小組的4個(gè)成員按照不同的分工、不同的職能角度進(jìn)行回答。小組陳述完畢后，教師組織全班進(jìn)行設(shè)計(jì)方案討論。討論結(jié)束后，教師不做總結(jié)，請(qǐng)各小組課下對(duì)討論的內(nèi)容進(jìn)行消化吸收，并對(duì)自己的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行修改。④學(xué)生改進(jìn)方案。學(xué)生在項(xiàng)目討論完成后，根據(jù)課堂討論的內(nèi)容，對(duì)自己的項(xiàng)目設(shè)計(jì)進(jìn)行修改，在保留自己的設(shè)計(jì)特色的基礎(chǔ)上根據(jù)課堂上討論的知識(shí)對(duì)本組項(xiàng)目進(jìn)行完善。⑤學(xué)生進(jìn)行項(xiàng)目運(yùn)行的實(shí)驗(yàn)室模擬實(shí)踐。學(xué)生把修改過的項(xiàng)目設(shè)計(jì)方案上交，教師批改，給出建議；學(xué)生拿著修改后的設(shè)計(jì)方案去實(shí)驗(yàn)室完成實(shí)驗(yàn)。通過硬件組裝、接線、程序運(yùn)行等來模擬實(shí)現(xiàn)、運(yùn)行環(huán)節(jié)。

2.考核評(píng)價(jià)方式。CDIO學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)的重要標(biāo)準(zhǔn)是考核學(xué)生在知識(shí)、能力、素質(zhì)方面的學(xué)習(xí)效果，以此改進(jìn)教學(xué)過程。其“教學(xué)評(píng)價(jià)過程按照確定學(xué)習(xí)效果、保持評(píng)價(jià)方法和學(xué)習(xí)效果相一致、利用多元方法收集和分析數(shù)據(jù)以及運(yùn)用數(shù)據(jù)分析結(jié)果改進(jìn)教學(xué)四個(gè)循環(huán)往復(fù)的步驟進(jìn)行”。[2]PLC課程的考核評(píng)價(jià)方式參照上述四個(gè)步驟進(jìn)行。

（1）確定學(xué)習(xí)效果。在PLC的課程教學(xué)中，項(xiàng)目教學(xué)法和研討型教學(xué)法貫穿始終。學(xué)生上一項(xiàng)目的完成效果可以作為下一項(xiàng)目考核時(shí)的參照依據(jù)。簡(jiǎn)單而言，就是教師重點(diǎn)關(guān)注學(xué)生在設(shè)計(jì)執(zhí)行第一個(gè)項(xiàng)目時(shí)所普遍忽略的知識(shí)與共性的錯(cuò)誤，看這些問題是否在第二個(gè)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)過程中會(huì)繼續(xù)出現(xiàn)。如果繼續(xù)出現(xiàn)，可以再次組織學(xué)生通過討論強(qiáng)化其對(duì)應(yīng)的知識(shí)點(diǎn)。

（2）保持評(píng)價(jià)方法和學(xué)習(xí)效果相一致。落實(shí)到PLC課程中，就是評(píng)價(jià)的嚴(yán)格程度與學(xué)習(xí)效果進(jìn)行掛鉤，在設(shè)計(jì)項(xiàng)目的過程中，如果遇到前面項(xiàng)目多次提到的知識(shí)點(diǎn)、考核點(diǎn)時(shí)，則提高相應(yīng)的考核標(biāo)準(zhǔn)，將考核點(diǎn)進(jìn)一步細(xì)化，并且考核標(biāo)準(zhǔn)更為嚴(yán)格化。

（3）利用多元方法收集和分析數(shù)據(jù)，并運(yùn)用數(shù)據(jù)分析的結(jié)果改進(jìn)教學(xué)。在PLC課程的教學(xué)中，教師可以通過學(xué)生完成任務(wù)的表現(xiàn)、設(shè)計(jì)項(xiàng)目的效果等方式進(jìn)行數(shù)據(jù)收集，綜合利用教師評(píng)價(jià)、學(xué)生評(píng)價(jià)、過程評(píng)價(jià)、結(jié)果評(píng)價(jià)等多種教學(xué)評(píng)價(jià)方式，通過項(xiàng)目考核，實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹R(shí)框架與創(chuàng)新思維的教學(xué)目的。①突出過程評(píng)價(jià)與結(jié)果評(píng)價(jià)結(jié)合的評(píng)價(jià)理念。過程評(píng)價(jià)重點(diǎn)關(guān)注學(xué)生在自主設(shè)計(jì)、陳述過程中專業(yè)知識(shí)的運(yùn)用、能力的培養(yǎng)與團(tuán)隊(duì)合作執(zhí)行任務(wù)的情況。結(jié)果評(píng)價(jià)重點(diǎn)關(guān)注學(xué)生最終方案的專業(yè)程度與可執(zhí)行程度。課堂陳述討論結(jié)束后，學(xué)生以組為單位將修改后的設(shè)計(jì)方案上交，每個(gè)小組組長(zhǎng)根據(jù)小組成員的工作評(píng)分，教師綜合分組研討、現(xiàn)場(chǎng)陳述答辯、小組長(zhǎng)意見為設(shè)計(jì)方案打分。②課程整體考核。PLC課程整體考核依據(jù)CDIO大綱的內(nèi)容執(zhí)行。課程成績(jī)由五部分組成：出勤、課堂表現(xiàn)、作業(yè)、實(shí)踐教學(xué)、期末理論考試。

三、結(jié)語

CDIO理念在引入國(guó)內(nèi)教育的過程中，必然需要與國(guó)內(nèi)的實(shí)際情況相結(jié)合，唯有多元化的探索才能為教育改革實(shí)踐提供新的路徑。筆者將CDIO教育理念與研討型教學(xué)相結(jié)合，在電氣工程專業(yè)大三年級(jí)兩個(gè)班級(jí)的PLC原理與應(yīng)用基礎(chǔ)課程中進(jìn)行了實(shí)踐。相比傳統(tǒng)的教學(xué)法，學(xué)生參與的主動(dòng)性明顯提高，在項(xiàng)目設(shè)計(jì)、陳述、運(yùn)作等環(huán)節(jié)，都表現(xiàn)出了比以往更為濃厚的興趣。通過課程考核及反饋，學(xué)生在知識(shí)體系建構(gòu)、實(shí)踐能力培養(yǎng)上也有了明顯的進(jìn)步。

[ 參 考 文 獻(xiàn) ]

[1] 任玲，張寧，岑紅蕾.“數(shù)字電子技術(shù)”研討型課程探索[J]. 電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào)，2013（4）：51-52.

[2] 崔軍，汪霞.國(guó)際高等工程教育課程改革案例研究——美國(guó)麻省理工學(xué)院課程模式[J].中國(guó)高等教育評(píng)論，2013（00）：194-207.

[3] 埃德維爾德著，顧佩華，沈民奇，陸小華譯.重新認(rèn)識(shí)工程教育——國(guó)際培養(yǎng)模式與方法[M].北京：高等教育出版社，2009.

[4] 尹錦明，李木泉，杜建文.基于CDIO教育理念的基礎(chǔ)工程教學(xué)改革實(shí)踐[J].大學(xué)教育，2013（4）：80.

[責(zé)任編輯：陳 明]