改革《电气控制与plc》课程教学提升学生专业应用型能力

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1、改革电气控制与PLC课程教学提升学生专业应用型能力摘要：本文针对电气自动化控制类专业应用型能力培养的问题，解 析出电气控制与PLC课程在该专业应用型能力培养中的作用，并围绕 以学生未来岗位技能为核心，突出以维修电工职业技能为该专业基本应用 型能力的思想，对电气控制与PLC课程教学内容、教学方法和教学手 段按照现代教学思想进行了设计与探讨，形成基于工作过程、项目引导、 任务驱动、案例教学、理论与实践并行教学等相互结合的教学模式，在教 学实践中取得了良好效果。关键词：应用型人才；电气控制与PLC；教学改革；电工职业技能当前，应用型人才被许多高校列为培养目标。这是因为科学技术和社 会经济的飞速发展，

2、生产过程中的技术含量大幅度提升，社会对技术型、 技能型（即应用型）人才提出了迫切的需求1。电气自动化控制类作为 一个长线专业，在社会上需求量很大。该专业学生应该具备那些方面的职 业能力和职业素质，而社会上对该专业学生真正需求的能力是什么，面对 这样的问题，我们通过调查，从课程体系中的具体课程入手，解析他们与 学生能力培养的关系。在该专业中选择了针对工业现场生产设备的电气控 制技术、与工厂实践密切结合的电气控制与PLC这门具有代表性的课 程，作为该专业学生基本应用能力培养的平台，通过以提高学生应用型能 力为主要目的的课程教学改革与设计，以适应社会对该专业应用型人才的 需要。一、本课程对专业应用型

3、能力培养的重要性现在大力提倡应用型能力的人才培养，是为了满足社会需求的变化。应用型人才是应用客观规律为社会谋取直接利益的人才。是实现科学技术 转化为现实生产力的一支十分重要的力量1。电气自动化控制类专业的 学生应该掌握什么样的应用型能力？对这个问题的正确回答只能来源于 实践。通过与我们校企联合的一些单位的深入调查，与单位负责人，技术 人员进行深入交流，根据“电气自动化控制类”专业的培养目标及相关行 业生产第一线的实际需要和职业资格认证要求，归纳出本专业学生应该具 备电路应用技术、单片机应用技术、电气控制与PLC应用技术和电气传动 应用技术等四大模块的应用技能1 o而在这四种技能中具有代表性的、

4、 实用性最强的应该是电气控制与PLC应用技术。电气控制与PLC课程包 括低压电器、电动机控制线路、机床设备的电器控制线路和PLC控制技术 的应用。是将电气自动化控制类课程体系中电路分析、自动控制原理、电 力电子技术、屯机与拖动、自动调速系统和微机控制技术等集于一体的综 合性、应用型课程。课程内容涵盖了电气识图、设备运行、设备安装、设 备调试、设备维护、故障处理，电气设计等基本应用型技能，内容设计上 与维修电工的国家职业技能要求相融通。也就是说电气自动化控制类专业 毕业的本科生掌握电工职业技能，应该是基本应用能力。因此在电气自动 化控制类专业的能力结构中，本课程占有重要位置。二、本课程改革的目的

5、1、现实状况在就业现场，往往很多单位都对用人有一个工作经验的要求，甚至对 刚毕业学生也是这样。什么是工作经验？实际就是应用能力问题。以前是 学生在企业中获得工作经验，现在这一任务下移到学校。社会需求发生的 变化，学校不能无动于衷。不然你培养的人与社会需要是脱节的。这样不 仅造成学生就业困难，而且学校自己生存也会带来危机。在工业现场，只 要打开电气控制柜，里面尽是电气元器件及其组成的控制线路。尽管内容 在校都学了，但下厂实习时学生能一下子正确认识的并不多。这说明学生 应用型能力培养是不成功的。原因是多方面的：有学生自身的问题，教师 教法的问题，也有课本内容跟不上技术发展步伐等问题。(1) 学生学

6、习自主性不强，学习兴趣不高。现在的高等教育已经是 大众化教育，学生的素质差别较大，尤其是我们新晋升的二本院校中的学 生素质更是如此。如何让这样的一些人，在大学的教育过程中收获一些东 西，掌握一定的专业技能，立足于社会，是我们要积极面对的实际情况。 在电气自动化控制类专业中，学生四年要学习的课程很多，要做到都学好 是不实际的。因此在教学课程体系中，要正视学生的这些特点，选择一些 理论知识不太难，实用性强的能体现职业技能的课程，作为教学的重点引 导和调动学生的学习积极性，让他认识到学习这些课程对他以后职业生涯 的重要性，从而改变学生的学习态度。(2) 现在好多教师自身缺乏工厂实际经验和工程背景2。

7、讲课不能 理论联系实际，仍然继承传统教学模式，老师黑板上讲课，学生底下被动 听讲。在小学中学是这样，到大学还是这样，偏重于强调知识的传授，而不是能力的培养,所培养的人才理论与实际脱节。我们通过问卷调查，老 师上课的方法不科学是现在学生厌学的一个主要原因。并且对大学老师上 课的技能有更高的期待。因此探索和应用新的教学模式，提高教师自身素 质，增强学习效果也是高校老师自身研究的问题。（3）课本内容落后于技术发展的步伐是普遍的问题。当今技术发展 非常快，工厂企业都在使用了，我们的课本内容还没有反映，尤其是电气 技术的进步更是日新月异。因此根据当下实际情况，要加快教材内容建设, 快速反应社会需求。2.

8、课程改革的目的当前，许多学校都把应用型人才定位为培养目标。专业不同，应用型 能力也是不同的。每种专业应具备什么样的应用型能力，以及构建怎样的 课程体系，使用什么样的教学模式来具体实现培养目标，都是我们高校老 师要面临的新课题。我们在电气自动化控制类专业课程体系中，结合我们 学校自己的具体情况，选择了理论知识不太难，实用性强的能体现职业技 能的课程电气控制与PLC作为改革平台，探索以具体专业课程体系中 的某些代表课程对应学生专业应用能力的思路，以专业应用能力提升为牵 引目标，重新对课程开发与设计。通过课程教学改革，提高学生自主学习 的兴趣，也提高教师自身教学水平。为本学校应用型人才的培养方案和目

9、 标的具体实施探索一定的方法，总结一定的教学经验。三、课程整体开发方案设计电气控制与PLC课程的内容体现出实用性、技能性、应用性的特点，该课程在专业教学体系中起着体现学生专业基本应用能力的重要作 用。所述知识技能是学生适应岗位能力的基本要素，也是进一步掌握专业其它课程知识、技能的基础。我们在专业培养方面有的放矢地制定教学方 案，围绕应用型能力提升开发课程教学体系。以学生未来岗位技能为核心，结合维修电工国家职业技能考核标准和行业发展的新技术、新方 法、新设备，突出以维修电工职业技能为该专业基本应用型能力的培养， 确定出该课程的教学目标（知识目标、技能目标、素质目标），见图1所 示。根据教学目标构

10、建课程理论教学和实践教学任务，再按照教学规律将 理论学习和实践学习内容设计为该课程的教学环节，形成基于工作过程、 项目引导、任务驱动为主要思想的案例教学、理论与实践并行教学、现场 教学、课程设计、课程实训、生产实习、职业技能认证、毕业设计等教学 环节3,见图2所示。以突出维修电工职业技能为该专业基本应用型能 力的课程设计方案，在教学设计上解构了传统的学科体系的教育模式，以 实践性和职业性作为切入点，体现该专业学生基本应用型能力的要求。四、课程教学环节的组织与实施在理论教学上注意理论与实践高度融合，强化动手能力培养，促进以 学生就业的职业教育思想引领课程教学，按照“工学结合、职业导向、技 能本位

11、”的理念组织课程教学；以丰富的教学资源、真实的实践环境作为 课程教学的基础和支撑；创新教学方法和手段，突出应用、强化能力，实 现课程教学目标。为此我们要求做到三个“一体化” 4： （1）教材一体 化。即理论教材与实验（实践）教材融合；（2）教室一体化。即大部分理 论内容课程搬到实验室中去上，使教、学、动手相结合；（3）教师一体化。即理论课与实践课由一位老师讲解，做到了教学和实验两个环节的有机衔 接。三个一体化的目的就是有利于学生对课程的认知和实践的结合。一改 往日理论教学和实验教学分离，不能有机结合互相支持的局面。1.理论教学内容的组织与实施理论教学内容按照课本进行整合，吸纳了变频器和触摸屏等

12、新设备和 新技术。形成了以低压电器原理应用、电动机控制线路、机床设备的电气 控制线路、PLC控制技术、变频器技术和触摸屏技术等模块为主要教学内 容的形式，使本课程内容更加充实、完善和实用。课本只是知识的一个载 体，不能课本上有什么讲什么，没有我不讲。一定要对课本内容进行自我 消化，进行序化整合，补充或者删减。不能按部就班讲课。在每一个模块理论教学内容中都设计一些简单但非常典型能帮助理 论学习的实践内容，将教学任务中的理论教学和实践教学融为一体。例如 低压电器原理应用模块，就设计了交流接触器、按钮、继电器的拆装练习。 通过“低压电气器件的认识”这个工作项目，具体拟定成一个工作任务: “交流接触器

13、、按钮、继电器的拆装练习二通过学生在实验室工作台上 亲自动手完成“工作任务”，借助多媒体课件，老师一边讲、学生一边做 的过程，达到认识交流接触器、按钮、继电器的结构及组成部件，比以往 看图抽象讲解要真实得多，更符合知识的认知规律，从而轻松掌握其工作 原理、应用的方法和注意事项。再如“PLC控制技术”内容教学时，先找 来一段由PLC控制的自动生产线视频播放给大家看，借助大家兴致很高， 急切想了解为什么的时候，再引入到PLC的作用和结构等正题上来。在实 验室PLC控制台上，老师边讲边做，亲自搭接一个简单的PLC控制的红绿 灯轮流点亮的演示实验，这样本来一堂很枯燥的理论课，由于加入了视频 背景和演示

14、实验这样的案例，使学生的学习热情和主动性得到提高，从而 唤起学生动手实践的欲望。另外在PLC指令的学习中，应采用学、说、做 一体化的教学方法，每一个指令都要在电脑上练习一遍，观察其功能变化。 对于像电气控制与PLC这种实用性和实践性很强的课程，只有动手练 习才会有学习效果。如果还是在课堂上按照课本宣讲的旧模式，不创新理 论联系实际的新模式，学生是根本没有兴趣听下去的。让学生亲自动手去 摸、去做，身临其境教学，增加动手的时间和机会，有利于提高学生的应 用型能力。2.实践教学内容的组织与实施应用型能力的培养，实践教学是非常重要环节，为了凸显该课程在学 生应用型能力培养的重要性，采用连续的、强化性的

15、、与实际工作过程任 务对接的形式，制定实践教学计划。设计了电工实训，大型实验，电气控 制与PLC课程设计，电气控制与PLC课程设计实训，电工职业资格证考取 培训（课外）及毕业设计等6个实践教学环节。各个环节之间呈衔接与递 进关系，由简单认知到综合性设计、组装、调试、排障过渡，从单纯的教 学过渡到岗位需求能力培养，做到环节连续，强化训练。由于在理论课时，已经安排了支持理论内容教学的基础性小实验，因 此该课程的实验环节都设计成大型实验，采用基于生产过程，贴近实际的 项目为引导，即实验内容综合，控制功能完整的实验项目为主不再做验证 性实验。例如设计了 “PLC控制变频器多段频率调速实验”5,掌握PL

16、C 和变频器两个智能控制设备配合使用的方法。还有“继电控制、PLC控制 及变频器控制的电动机正反转综合实验” 5。从这个实验中可以分析不 同控制方法的特点。课程设计和毕业设计环节以任务驱动、行业规范引导, 选择真题实作，按照实际工程设计步骤、方法去要求。例如设计结果的成 形图纸，就要求使用CAD计算机制图，图框、标题栏、设备表等一应俱全, 图形符号、文字符号、画法要求都要遵循国家规范和电气行业规范要求， 比对国家甲级设计院出图标准，引导学生进行真实的职业能力训练。课程 实训主要基于具体的课程设计为项目引导、任务驱动进行，即以实际工作 过程还原课程设计结果，在真实的环境中检查自己的设计结果，从而完成 设计、安装、接线、调试、修正等工艺环节。即训练技能也要求岗位职业 素质。在强化对技术型和技能型人才的培养过程中，国际上普遍推行双证 制度一-毕业证和职业资格鉴定证书。社会化的职业资格鉴定体系为技术 和技能