以学生为主体加强对学生的能力培养

以学生为主体加强对学生的能力培养

——PLC原理及课程设计的改革

吴晓梅　包金明　陈　强

（东南大学自动控制系，江苏南京，210096）

【摘要】　从教学过程、教学效果、改进方向等方面总结了在“PLC原理及课程设计”这门课程中采用以学生实践为主的一些经验。三轮的教学实践表明，使用这种方式对学生的创新精神的培养和学生动手能力的提高都有极大的推动作用，

【关键词】　PLC　综合实验　创新能力

【中图分类号】　G64214　　　　　　　　　【文献标识码】　A

【文章编号】　1008－0686（2003）04－0098－03

1．引言

可编程序控制器（PLC）是一门实践性很强的课程，如果采用传统的教学模式，既不利于学生的理解，也无法使学生体会设计的过程，无法形成教学内容与实践相结合的思想。“PLC原理及课程设计”这门课程，在2000—2002年的三个学年的第一学期的教学效果：整个教学过程集中安排在短学期进行教学，历时10～13天。三次的教学实践证明，突出学生为教学的主体，变被动学习为主动学习的教学，对学生的创新精神的培养和动手能力的提高都有极大的推动作用。

本文结合PLC教学现状，介绍了对培养学生创新能力的一些做法与体会。

2．教学过程

（1）教学安排上以学生为主体

我们在历时10～13天的集中教学中，把整个教学过程分为讲课、综合实验、考核三阶段。讲课阶段占一天半，主要使学生了解PLC的基本原理、基本指令及简单的编程方式。随后给学生提供了一次进实验室参观的机会，让学生对PLC及其控制作用有一个直观的认识，了解实验可以实现的效果。综合实验占7～10天。实验内容上为学生提供了可资选择的三种实验方向：①PLC控制的X－Y绘图仪系统；②PLC控制的智能交通灯指挥系统；③PLC控制的五层电梯系统（即要求学生选择其中一个去完成）。在教学过程中都是围绕学生来开展的，教师只处于辅助的地位。

（2）教学方式上以学生为主体

从实验内容的选择到整个实验任务的完成都以学生为主体，实验任务只提出目的和要求，由学生独立进行线路的设计和调试测量，遇到问题时允许同学之间进行讨论与交流，而指导教师只作启发引导，让学生自己去思考解决。规定学生在实验完成后必须提交包括设计方案、电路原理、程序说明、调试记录以及自己的心得体会和建议等内容的实验报告。在教学方法上改革了传统的注入式教学方法，选取了贴近社会现实的课题作为实验题目，以跳跃式和渗透式的方法点出PLC的原理及应用的本质。此外，加强了学生参与教学的意识，引导学生面向问题学习，面向生活和结合专业学习。例如，一些学生在实验报告中不仅总结了实验内容，而且提出了许多和实验内容相关的方案，起到了教学相长的效用。

（3）考核方法上以学生为主体

我们实行了实验学分制，即在学生完成实验后需经考核合格，才能取得学分。这就促使学生积极主动地去准备实验，认真细心地对待整个实验过程，否则难以完成相应的学分。

考核评价的过程是给每个学生1个小时的时间完成规定的题目编程，并调试运行。考核题目的每个实验方向都分为8个不同的内容，保证各批的题目不一样，而且每批的同学每个学生都要单独调试。另外，在考核题目上根据题目的难易分了优、良、中、及格不同的等级，学生可以根据自己掌握的情况选择不同难度的题目，从而得到不同等级的考核成绩。最后根据完成的速度和质量，结合实验完成的情况及出勤的情况，评价学生在该课程学习中的水平。

在整个教学过程中，尽管以学生的实践为主，但教师的作用是不容忽视的。这主要体现在基本原理概念和编程方法的引入、实验任务完成的过程中的逐步引导、考核阶段对题目难易的选择等方面。

3．教学效果

根据上述教学的安排、方式和考核，我们在不同的学年曾经组织过120～156人进行了这项教学工作。教学效果从以下几个方面得到改善：

（1）激发了学生对课程的兴趣

从总体上来看，学生对这门课程掌握的程度是不一样的。较优秀的学生不仅可以顺利完成各项实验，还对实验提出了改进，能举一反三；较差一些的学生能基本上完成实验，但不够灵活。成绩优秀的学生占人数的20%。

总的情况是学习的积极性得到了明显的提高。主要原因是学生感觉到自己成为学习的主体，学习方向又是自己选择的，学习的进度要自己掌握的，学习的效果就是自己努力的结果。例如，有同学在实验报告的心得中说：“同学们以往做实验很少认真准备，大多把实验当成一种不得不应付的作业。采用以实验为主的教学形式之后，我们对实验的重视程度大大提高了，因为实验过程中遇到的各种问题都要自己去解决，所以要用实验时间以外的很多时间为实验做准备了。”学生们普遍反映：综合实验的项目设计，在一定程度上加深了大家对相关知识的理解和掌握，使理论和实践的结合得到更好的训练。

（2）学生理论知识的理解深入

通过动手，学生对书本知识有了感性认识，对书本中介绍的一些基本概念、基本理论以及基本应用有了更深的了解。学生不仅能很好地理解书本介绍的知识，而且还能灵活应用。这是以前以讲授为主的教学方式（32学时中讲课占28学时，学生做实验占4学时）所不及的。

因为学生的学习是围绕实验中的问题来展开的，发现问题要及时在书中找相应的解决方法，当问题得到解决时，也就更加深入理解了书中的内容，使这门课程的学习在理论和实践的结合中得到深入。

（3）教师的教学体会更深刻

任课教师体会最深的有以下几个方面：

①教师的教学准备与以往有很大不同，一方面讲授内容不能面面俱到，要侧重于与实验有关的原理、基础知识和基本指令的介绍，另一方面实验设施的准备非常重要，实验前要进行实验装置的维修与调度，确保设备能良好运行，使教师体会到要学生手脑并用就必须先发挥自己的手脑并用。

②教师在教学思想上也有很大不同，因为大量的应用知识通过学生自己的实践运用去理解和掌握，教师的作用要更多地体现在把教学内容贯串在学生的实验学习中，努力促使学生把动手与动脑结合起来，独立思考，从失败中汲取教训，提出解决问题的途径，在学生尝到了创造性工作的成就感中教师得到欣慰。

③教师要在很短的时间内把大量的应用知识介绍给学生，通过学生自己的实践去理解和掌握，同时要在充分信任和放手的情况下，培养学生的自我约束力、责任心和管理能力，使教师们深切体会到在以学生为主体的教学中教师的工作量更大，必须有更强的责任心和耐心才能使学生发挥好其主体作用。

4．改进方向

这门课的改进方向是如何更进一步突出学生为主体。要实现这一目标，笔者认为要从三个方面努力：

（1）要增加学生的实验时间

因为学生人数较多，实验设施有限，使得学生的实验不得不分成3～4批次，也就是每个实验时间都只有三分之一或四分之一的学生在实验室，这样对学生的实验任务量就不可能安排太多，也就在一定程度上影响了实验的效果。

（2）要扩大实验的内容

应该开出更多的足够供学生选择的实验项目。为此就必须不断地更新实验内容，以适应新形势的需要，同时实验时间要得到保证，以便适当增大实验内容的难度，加强对学生的锻炼。

（3）要增加和改进实验设备

从整个实践环节看，实验设施是一个关键性的大问题。如果设备运行的完好率不高，会使实验教师投入更多的时间精力去维修，分散和减少了指导实验的功效，不仅加重了教师的负担，而且使学生不能充分利用在实验室的时间完成实验。针对以上问题，在以后的教学中必须更新和增加实验设备，以提高实验效果和水平。我们最近组织力量开发了新的实验，引进了Rockwell可编程序控制器，开发研制了十层电梯的实验，研究了可编程控制器的通讯与网络的实验，为PLC新的实践教学做好了准备。

总之，我们深切体会到，为了促进学生的创新精神的培养和实践能力的提高，必须加强教学的基本建设，必须给学生创造实践动手能力的良好环境和条件，让他们在学习和实践中培养能力，提高素质。

（原载于《电气电子教学学报》，2003年第5期）