OBE工程教育模式下“可编程控制器原理”课程改革探究

OBE工程教育形式下“可编程控制器原理〞课程改革探究〔〕:

摘要：在学校"工程教育专业认证";背景下，采用"OBE";工程教育形式，针对"可编程控制器原理";课程"重操作、强理论";的特点，对本课程认真梳理定位，从"系统观";出发，精简理论教学环节，培养学生课堂上"发现问题、提出解决方案、优化方案、研讨解决问题";的"主动式";学习才能；培养学生课后独立完成工程的前期调研、硬件设置、软件编程、现场调试、工程说明、工程汇报等工程所需的理论才能，真正到达"OBE";工程教育目的，对其他相关课程的教学具有一定的借鉴参考作用。

关键词：编程控制器；OBE；课程改革；才能培养

本文引用格式：薛锐,等.OBE工程教育形式下"可编程控制器原理";课程改革探究[J].教育现代化,2022,6(97):80-82,87.

ResearchontheCurriculumReformofProgrammableLogicControllerunderOBEEngineeringEducationMode

XUERui,CUIYan-feng,WANGLiang

(SchoolofEnergyandPowerEngineering,NanjingInstituteofTechnology,NanjingJiangsu)

Abstract:Underthebackgroundof"engineeringeducationprofessionalcertification";,the"OBE";engineeringeducationmodeisadopted.Inviewofthecharacteristicsof"emphasizingoperationandstrengtheningpractice";,thecourse"ProgrammableControllerPrinciples";iscarefullysortedoutandpositioned.Startingfromthe"systemview";,thetheoreticalteachingpartisstreamlinedandstudentsaretrainedtohavetheactivestudyabilityof"discoverproblems,proposesolutions,optimizeplans,discussandsolvetheproblems";inclass.Tocultivatethestudents'practicalabilitytopletetheprojectindependentlyafterclass,suchaspreliminaryinvestigation,hardwaresettings,softwareprogramming,on-sitedebugging,projectdescription,projectreportandsoon,soastotrulyachievethe"OBE";projecteducationgoal,whichhasacertainreferenceforotherrelatedcourses.

Keywords:ProgrammableLogicController;OBE;CurriculumReform;Abilitytraining

为了适应现代国际化教育的开展，"工程教育专业认证";正在各高校中悄然兴起，这项专业认证是国际通行的工程教育质量保障制度，是实现工程教育国际互认和工程师资格国际互认的重要根底，也是高等学校工程教育的质量保障和检验标尺，是一种以培养目的和毕业出口要求为导向的合格性评价，其核心是要求毕业生到达行业认可的质量标准，尤其我国被接纳为"华盛顿协议";签约成员〔2022年6月〕以后，相关高校积极应对，以"OBE〔Outes-basedEducation〕";即基于学习产出的教育形式【1】〔由Spady于上世纪八十年代率先提出，被美国工程教育认证协会全面承受〕为指导思想，优化专业课程体系和师资队伍、改善办学条件，真正将"OBE";教育形式贯穿于各类课程设置中。

本文正是在此背景下，结合学校总体规划以及能源与动力工程〔消费过程自动化〕专业学生毕业为导向，以"OBE";教育形式为指导思想，结合十几年课堂教学、函授、电厂员工培训、教学研讨等理论积累，对?可编程控制器原理?〔?PLC原理?〕进展了课程改革与理论，效果良好，可以为相关课程的创新教学提供一定的借鉴作用。

一PLC课程现阶段存在的问题

本文作者已经按照文献【2】将该课程进展过改革，施行了六年，教学效果较之前得到了非常大的进步，但也发现了些问题，主要集中在以下四点：

1〕理论课时偏长：将课时由原来的48课时缩减为32课时后，发现理论课时还是偏长，使学生的理论相对偏少，得不到充分的练习；

2〕理论授课偏集中：根据学校授课安排，不得不将理论课集中上完，而在进展理论课时，对编程知识会有所遗忘，而且学生也不能活学活用、融会贯穿，使课堂所学编程技巧等内容得不到充分的应用；

3〕考核方式单一：只能采用试题〔卷〕方式进展考核，而又由于本课程的特殊性，理论考试的成绩与学生的学习结果并非能很好地匹配起来，容易出现"偏离";的现象；

4〕主观能动性未能积极调动：虽然较之前可以较大调动学生的积极性了，但是由于考核方式的单一性，学生的学习主观能动性没有被最大激发起来，学生还是按照理论课程的方式进展学习、考试，导致在进展后续理论课程环节时，不能有的甚至不会把课堂所学知识应用于理论环节中去。

二"工程专业认证";背景下的PLC课程改革

〔一〕PLC课程体系设计

我校能源与动力工程〔消费过程自动化〕专业的毕业生对口就业于各大型火力发电企业，主要从事火电厂热工自动化方向的检修维护与运行工作，在"OBE";教育理念下，结合"卓越工程师培养";方案[2,3]的教学理念，还有结合CDIO教学理念，进展教学改革的相关文献，诸如文献【4】提出根据OBE的逆向设计原那么，开发了实验设备和实验内容，加强了实验设备和实验内容的针对性和科学性，文献【5】建立一种可以培养出创新创业型人才的实验教学新思路,完成对学生自主提出目的、设计工程、自主操作及分析归纳的全流程培养，文献【6】充分借鉴CDIO工程教育形式，建立了自动化专业实验室。根据OBE的逆向设计原那么，设计开发了实验设备和实验内容，加强了实验设备和实验内容的针对性和科学性；另外，还有文献【7】以学生为中心设计实验内容，以学生学习效果为导向制定实验教学目的和实验考核方式，实行"课堂教学＋虚拟仿真＋实验教学";的立体化，教学文献[8]探究以学习产出为导向的开放实验.结合机械设计制造及其自动化专业的"金属工艺学";课程，设计了切削力测试开放实验，文献[9]以学生为中心设计实验工程和内容，实行工程式实验教学方式，文献[10]基于OBE形式"学生中心";"成果导向";和"持续改良";的3大核心理念，从学习目的、教学方法、结果评估3个方面讨论了学校电子工艺实验课程开展的有效途径。综上，结合我院教师实际情况，设计如下列图1所示的课程体系教学环节。

〔二〕PLC课程改革施行

按照"OBE";教育理念，要求学校和教师应该先明确学习成果，配合多元弹性的个性化学习要求，让学生通过学习过程完成自我实现的挑战。故本课程开展了从理论理论再理论再理论的主动式学习，根据OBE的内涵，结合本课程的教学过程，形成了独特的"教";、"学";方法。

1.理论教学方面

1〕理论教学：缩减纯理论课时，缩减为16课时，主要授课内容为PLC的产生、定义、工作原理、硬件根底知识、根本编程方式等，主要目的是让学生对所学课程有个初步的理解，掌握必要的一些根底知识和根本术语，具备有一定的理论程度，以到达获取知识的目的；

2〕考核方式：OBE内涵强调人人都能成功，即成功学习会促进更成功的学习，也强调个性化评定，即根据每个学生个体差异，制定个性化的评定等级，并适时进展评定，从而准确掌握学生的学习状态，对教学进展及时修正。结合本课程教学过程，要求本班级同学〔38人〕根据所学课程诸如?热工保护与顺序控制?、?DEH?、?火电厂化学水处理?等相关课程，选择相对独立的控制子系统〔与教师进展讨论是否适宜〕，每人一题〔防止抄袭〕，利用课堂所授理论知识，采用PLC控制系统的理念对该控制系统进展设计〔不涉及到详细编程〕，重点阐述本控制系统的工艺流程、I/O点的测算、硬件系统的配置、到达的控制目的〔满足根本控制功能外，还需要考虑报警与保护〕，根据每个学生的完成情况给出优、良、中、差、及格、不及格的级差等级分数。

2.理论教学方面1〕课程设计：

作为理论课程的延伸与应用，这类课程在当前形式下显得尤为重要，OBE也强调精熟，即应以每位学生都能精熟内容为前提，只要给每位学生提供适宜的学习时机，他们都能达成学习成果。鉴于此，本文将该课程的理论时间有原来的2周调整到4周，并且分为三个局部：

〔1〕初级阶段，时间为1周，主要完成PLC课程的诸如电机的"起保停";控制设计、电机的"星形/三角形";启动、"红绿灯";控制等典型实验，目的在与激起学生的学习兴趣和对PLC的初步应用；

〔2〕提升阶段，时间为1周，学生自行选择完成?FSSS?课程的逻辑顺控、?热工保护与顺序控制?中的局部控制以及?DEH?中的逻辑保护等；要求教师和学生利用第一天的时间，进展控制工艺以及控制要点的"辩论";工作，教师协助学生解决被控过程的疑点与关键点，通过本周训练旨在培养学生查阅资料、整理资料的才能，使学生具有一名工业控制工程师应该具有的简单素养，即掌握如何按步骤、有条理地处理一项全新的工程工程；

〔3〕纯熟掌握阶段，时间为2周，有了前面两周的理论经历，学生根据前两周的理论经历，组成两人小组的团队，结合"喷雾枯燥塔";控制对象，利用AUTOCAD进展系统控制图的绘制、EXCEL进展I/O清单的统计、WORD进展工程书的撰写、PPT进展工程的交流与汇报，培养了学生之间团队合作才能，到达了素质目的的培养目的。

2〕毕业设计：

OBE强调绩效责任与才能本位，即学校比学生更应该为学习成效负责，应该提供学生适应将来生活的才能，而这两个要求在学生的毕业设计中将得到更大的锻炼。主要表达在下面四个方面：

〔1〕毕业设计的选题〔审题〕：学生可以根据意愿自行选择题目，与指导教师进展沟通交流，完善课题内容；或者选择教师所出课题进展毕业设计工作。在此过程中，锻炼了学生的查阅文献与交流沟通才能；

〔2〕组织方案过程：根据毕业设计初期、中期、辩论分阶段完成相应的设计工作，自行方案出时间节点和任务，锻炼了学生工程任务时间观念，制订合理方案的才能；

〔3〕内容完成过程：在设计过程中，可以根据所学专业知识，和指导教师进展积极的联络与沟通，及时交换意见，在这一过程中主要锻炼了学生的主动学习与交流才能、解决冲突与矛盾的才能、接收批评与回应的才能；同时锻炼了学生会用现代化的设计手段完成相应的文档、程序设计等工作；

〔4〕辩论过程：按照要求完成设计内容的演示与现场解释、论文的撰写、辩论稿〔PPT〕的编制等相关工作，锻炼了学生使用现代化设计手段的才能、学生辩论的才能。

3〕科技竞赛：

科技竞赛已经是现代大学生课余生活的一项重要科技活动了，通过这项活动既可以完成学生的"梦想";，也同时锻炼了学生的各种才能，也作为各大学必备的一项科技活动；通过这项活动不仅可以充分锻炼学生的上述"毕业设计";所锻炼的才能，而且更多的是锻炼了学生了自主创新才能，可以通过所学知识完成各种诸如"水下机器人";、"机器人自动巡检";的学生自己感兴趣的工程，在此过程中，学生的主动性会得到最大限度的发挥，充分锻炼学生自主学习知识、用所学知识及时解决问题的才能。

三施行效果

经过该课程的教改理论后，可以很明晰地看到在"教";与"学";的过程中，学生和教师均得到了长足的进步，施行效果良好。

〔一〕学生方面

学生通过理论后，学生感知不能按照传统的"学";进展该课程的学习了，重要的是理解而不是记忆，每个学生必须挑战自我，根据工程需求，提出工程建议、完成工程筹划、开展案例研究和进展口头报告等，才能得以完成"学习";任务，充分锻炼了学生的考虑、质疑、研究、决定和呈现的才能，调动了学生的主观能动性。

〔二〕教学方面

作为教师而言，要摒弃传统教师"教";的角色，在这种教学形式下，教师要主动明确工作方式和方法，主要帮助学生确定课程学习的成果是什么？如何构建课程体系？如何确定教学策略？等相关"教";的工作。在此过程中，首先教师要以"产出";为目的，制定学习结果，即要到达的学习目的；其次，教师要以这个结果作为课程、教学与考核的设计与执行的起点，与所有的学习过程严密结合；再次，在学习过程中，要充分调动学生的学习主观能动性，可以让学生随时展示其学习成果；最后，教师自始至终要做好"辅助";角色，为学生学习过程中遇到的困难及时提供答疑解惑。

四结语

叶圣陶先生曾讲："教师之为教，不在全盘授予，而在相机诱导。必令学生运其才智，勤其练习，领悟之源广开，纯熟之功弥深，乃为善教者也。";"OBE";教育理念作为一种先进的教育理念，是高等工程教育改革的正确方向，我们教育工作者应该结合我们现有的教育方法，积极推进教育教学改革，将该形式融入其中，改革与此不相适应的做法，使我国高等工程教育更好地适应国家及经济社会开展的需要。

参考文献

【1】周红坊,朱正伟,李茂国.工程教育认证的开展与创新及其对我国工程教育的启示2022年工程教育认证国际研讨会综述[J].中国大学教学,2022(1):88-95.

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