浅谈加强实践教学，将教学课堂变成实验室
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李兴红 赵悦 吴永芝1由 分享
【论文关键词】PLC 实践性 自主性 组态设计
【论文摘 要】鉴于PLC可编程控制器实践性强的特点，在PLC教学过程中，改革传统的以课堂教学和验证性实验、课内实验为主的教学模式，以“启发式、互动式、开放性、自主性”的实践教学模式为主导来代替，将PLC整个教学过程在实验室完成，边教学边实验，从验证性实验到开发性实验，再到创新性实验，同时结合组态设计，模拟生产现场，让学生对PLC有更深层次的认识，所有过程均以学生自主动手为主，教师协助教学为辅。
1.引言
“教学改革”，尤其是“实践教学”是当今教育界一个火热的话题，也是近几年高校使用频率最高的词汇，但如何把“实践教学”深入到“教学改革”的每个方面并与时俱近，却有待进一步研究。就我院而言，近几年在宏观方面，学院领导对学校的定位及专业与院、系的设置、合并及发展方向等问题几经探讨和改革，其结果总体上是令人满意的。在微观方面，所有的任课教师将自己所授课程紧跟着教学改革的步伐，无论从教材还是教学内容、教学手段与教学方法等也在不断地探索、改进与提高，其结果绝大部分也是令人满意的。但是，从宏观到微观期间，还有一些细节差强人意，甚至处于盲点状态。如：某些课程的实践环节，尤其是那些实践性极强的课程，如果还是以传统的课堂教学和验证性实验的课内实验模式发展下去，已经无法满足现今“实践教学”的要求，走出校门的学生也无法适应现今社会“创新型人才”和“应用型人才”的时代发展要求，也因此无法在今后的工作岗位上有令人满意的表现而最终被淘汰出局，状况很不乐观。那么，针对一些实践性极强的课程急需作突破性的变革已成为当务之急。
2.教学内容的变革
PLC教学内容的改革是提高其教学质量的一个有效途径。我院为了让学生更好地掌握并应用PLC技术，经过多年的教学实践改革，其教学内容和学时安排几经更改使之更加合理，最终确定了如下表所示的教学内容和学时安排，该课程总的教学学时为40学时，其中实验占12学时。（详见表1）
3.教学模式的变革
PLC教学模式的改革也是提高其教学质量的一个有效途径。PLC是一门实践性很强的课程，在其教学过程中，改变以前传统的教学模式，改以“启发式、互动式、开放性、自主性”的实践教学模式来代替，将PLC整个教学过程在实验室完成，边教学边实验，在教师讲授理论知识的同时有实物参考，使学生能够把理论知识和实际设备有机的结合，每一个小的章节的教学内容以课题形式讲课，教学内容完成后立即举其它实例让学生思考完成。教师在授课时，第一步讲解基本知识，同时要求学生在实验台上验证；第二步教师提出思考性问题，学生通过实验台来解决；第三步教师加大难度，提出针对本课题综合性应用实例，同时通过组态软件做出模拟画面，模拟动作过程，针对动态画面讲解，由学生思考设计程序并在实验台上调试完成，从而激发学生兴趣，达到对本课题的全面理解。学生通过感性认识、理性思维，最终达到知识的真正理解，有问题即时通过实验台思考，有助于问题的解决。
如定时器部分，在理论内容结束后立即举一个利用定时器产生方波的实例，同时提出问题：如何利用定时器来完成一个占空比可调的波形发生器呢？同时如何能在外部看到运行的效果呢？在学生编写结束立刻让他们在实验室的实验台上验证，结束后再让学生思考：如何在系统运行2分钟就自动停止1分钟后再自动运行2分钟，如此循环？学生在实验台上完成后再思考：如何在该问题的基础上完成模拟十字路口交通灯的运行？……在一个问题的基础上不断的提问，不断的让学生思考，由他们自己通过实验验证，在整个教学过程边教学边实验，变成以学生自主动手为主，教师协助教学为辅的教学模式，让学生对每一部分的内容都有深刻的认识的同时还能够灵活应用。
在整个教学过程中，我院教师采用多种方法调动学生的听课兴趣和思维能力，从重视知识传授向重视解决工程实际问题的模式转变，培养学生研究式、探索式和自主学习的能力，并且取得了令人满意的效果。
4.教学方法的研究
对于整个课程是使用黑板教学还是多媒体教学，到目前为止各院校还是有很大争议的，有些院校主张不用多媒体，有些院校主张不用黑板教学，我院教师是将两者结合，但在授课过程中如何处理好黑板教学的灵活性与多媒体的先进性等问题，光靠纸上谈兵显然是不能解决的，还需要经过多轮的实践教学，需要凝聚全体教师的智慧才能完美结合，但设备的投入与课件的制作无疑是必要条件。
多媒体作为现代化的教学手段，不容置疑是教学改革的发展方向，尤其是图形较多的课程，欲从众多的模型、繁锁的挂图及黑板中解脱出来，就必须借助多媒体。对于这点，我院在多年前就已经意识到，并在2005年本课程全部实现了多媒体化。由于PLC课程的特殊性，有些系统运行图还要做成Flash动态形式演示出来，这对于教师课件制作的水平就提出了很高的要求，因此课件制作的工作量也相当的大。本课程课件经过多年的使用和不断改进，已经日趋完善，全面实现了计算机辅助教学。课件将文本、图形、动画相结合，直观展现了PLC所进行的控制过程。课件的制作做到了既体现出计算机辅助教学的优势，又吸取了传统教学方式的长处，用监控组态技术动态模拟PLC的控制过程，使学生能真实地看到所编制程序的控制效果，以加强学生对指令的理解和使用。
我院于2009年建立了PLC课程的网站（http：//jpkc.cdutetc.cn/zdh/plc），将多媒体课件、电子教案、习题和习题答案、模拟试题等相关教学资料全部共享在网上，并启用了网上答疑，增加了师生之间的互动交流；同时在网站上还建立了网络课堂，极大地方便了学生的学习。
5.考核方法的改革
对于PLC课程的考核方法，我院改变了过去只有传统的笔试考试模式，增加了PLC实践考试项目。加强PLC考核，特别是实践能力的考核，将有助于本课程的学习。
我院根据不同专业不同等级的要求，结合实训大纲提出了不同的测试内容：非测控专业或专科的学生有两个方面测试：一方面是传统的笔试成绩，侧重于PLC的理论知识的考查，占总成绩50%；另一方面是实验台操作的考核，教师事先提出20个难度为中等的实验题目，多数都是学生在实验课或课堂上做过的实验，每个学生随即抽取一个进行单独操作，这部分侧重学生对PLC基本操作能力的考核，占总成绩的50%；测控专业或本科的学生也有两个方面测试：一方面亦是传统的笔试成绩，试题的难度较非测控专业或专科有所提高，占总成绩40%；另一方面同样是实验台操作的考核，教师事先提出20个难度为中等偏上的综合性的实验题目，并要求学生编程的同时还要用组态软件做出系统模拟画面，模拟动作过程，这些题目是学生之前没有做过的实验，每个学生随即抽取一个进行单独操作，这部分侧重学生对PLC综合实践操作能力的考核，占总成绩的60%。如此设置考试规则主要是对学生有一个全面的课程考核，达到让学生全面掌握PLC实现自动控制的方法和过程的要求。
6.教学改革的体会
我院经过多年的教学改革实践，体会颇深，本课程在进行了如此一系列的教学改革和实践之后，得到令人满意的结果：首先，学生提高了实训课程的自觉性和兴趣，以前按照传统的教学内容，学生在学习理论内容时表现出兴趣不足。在实验室做实验时，一些验证性的实验，学生很快就完成。尽管反复调整实验内容，总没有实质性改变。自从进行教学改革后，学生可根据教师要求，在掌握教学内容的同时，还要翻阅有关参考书和资料才能进行系统实验的设计和编程，这无疑开拓了学生的思路，并使其感受到新技术的优越性。其次，学生的综合实践能力和创新能力得到极大的提高，学生在系统实验中可以提出各种不同的实验方案，尽管设计的程序有区别，但都能在规定的时间内达到实验项目的要求，而且部分同学设计的程序简单可行，值得全体师生借鉴，达到共同学习的目的。
实践证明：学生分析和解决实验中出现问题的能力有了很大的提高。
参考文献：
[1] 徐晓军，郑伦楚，高校研究性教学的双讲模式探索[J]，中国高等教育，2011-09.
[2] 张俭，伍贤进，研究性教学的探索与实践[J]，中国校外教育，2009-08.
[3] 史曼莉，高艳利，论创新教育理念与研究性教学[J]，黑龙江教育（高教研究与评估），2007-09.
[4] 顾沛，试论研究性教学中教师的作用[J]，数学教育学报，2006-03.
【论文摘 要】鉴于PLC可编程控制器实践性强的特点，在PLC教学过程中，改革传统的以课堂教学和验证性实验、课内实验为主的教学模式，以“启发式、互动式、开放性、自主性”的实践教学模式为主导来代替，将PLC整个教学过程在实验室完成，边教学边实验，从验证性实验到开发性实验，再到创新性实验，同时结合组态设计，模拟生产现场，让学生对PLC有更深层次的认识，所有过程均以学生自主动手为主，教师协助教学为辅。
1.引言
“教学改革”，尤其是“实践教学”是当今教育界一个火热的话题，也是近几年高校使用频率最高的词汇，但如何把“实践教学”深入到“教学改革”的每个方面并与时俱近，却有待进一步研究。就我院而言，近几年在宏观方面，学院领导对学校的定位及专业与院、系的设置、合并及发展方向等问题几经探讨和改革，其结果总体上是令人满意的。在微观方面，所有的任课教师将自己所授课程紧跟着教学改革的步伐，无论从教材还是教学内容、教学手段与教学方法等也在不断地探索、改进与提高，其结果绝大部分也是令人满意的。但是，从宏观到微观期间，还有一些细节差强人意，甚至处于盲点状态。如：某些课程的实践环节，尤其是那些实践性极强的课程，如果还是以传统的课堂教学和验证性实验的课内实验模式发展下去，已经无法满足现今“实践教学”的要求，走出校门的学生也无法适应现今社会“创新型人才”和“应用型人才”的时代发展要求，也因此无法在今后的工作岗位上有令人满意的表现而最终被淘汰出局，状况很不乐观。那么，针对一些实践性极强的课程急需作突破性的变革已成为当务之急。
2.教学内容的变革
PLC教学内容的改革是提高其教学质量的一个有效途径。我院为了让学生更好地掌握并应用PLC技术，经过多年的教学实践改革，其教学内容和学时安排几经更改使之更加合理，最终确定了如下表所示的教学内容和学时安排，该课程总的教学学时为40学时，其中实验占12学时。（详见表1）
3.教学模式的变革
PLC教学模式的改革也是提高其教学质量的一个有效途径。PLC是一门实践性很强的课程，在其教学过程中，改变以前传统的教学模式，改以“启发式、互动式、开放性、自主性”的实践教学模式来代替，将PLC整个教学过程在实验室完成，边教学边实验，在教师讲授理论知识的同时有实物参考，使学生能够把理论知识和实际设备有机的结合，每一个小的章节的教学内容以课题形式讲课，教学内容完成后立即举其它实例让学生思考完成。教师在授课时，第一步讲解基本知识，同时要求学生在实验台上验证；第二步教师提出思考性问题，学生通过实验台来解决；第三步教师加大难度，提出针对本课题综合性应用实例，同时通过组态软件做出模拟画面，模拟动作过程，针对动态画面讲解，由学生思考设计程序并在实验台上调试完成，从而激发学生兴趣，达到对本课题的全面理解。学生通过感性认识、理性思维，最终达到知识的真正理解，有问题即时通过实验台思考，有助于问题的解决。
如定时器部分，在理论内容结束后立即举一个利用定时器产生方波的实例，同时提出问题：如何利用定时器来完成一个占空比可调的波形发生器呢？同时如何能在外部看到运行的效果呢？在学生编写结束立刻让他们在实验室的实验台上验证，结束后再让学生思考：如何在系统运行2分钟就自动停止1分钟后再自动运行2分钟，如此循环？学生在实验台上完成后再思考：如何在该问题的基础上完成模拟十字路口交通灯的运行？……在一个问题的基础上不断的提问，不断的让学生思考，由他们自己通过实验验证，在整个教学过程边教学边实验，变成以学生自主动手为主，教师协助教学为辅的教学模式，让学生对每一部分的内容都有深刻的认识的同时还能够灵活应用。
在整个教学过程中，我院教师采用多种方法调动学生的听课兴趣和思维能力，从重视知识传授向重视解决工程实际问题的模式转变，培养学生研究式、探索式和自主学习的能力，并且取得了令人满意的效果。
4.教学方法的研究
对于整个课程是使用黑板教学还是多媒体教学，到目前为止各院校还是有很大争议的，有些院校主张不用多媒体，有些院校主张不用黑板教学，我院教师是将两者结合，但在授课过程中如何处理好黑板教学的灵活性与多媒体的先进性等问题，光靠纸上谈兵显然是不能解决的，还需要经过多轮的实践教学，需要凝聚全体教师的智慧才能完美结合，但设备的投入与课件的制作无疑是必要条件。
多媒体作为现代化的教学手段，不容置疑是教学改革的发展方向，尤其是图形较多的课程，欲从众多的模型、繁锁的挂图及黑板中解脱出来，就必须借助多媒体。对于这点，我院在多年前就已经意识到，并在2005年本课程全部实现了多媒体化。由于PLC课程的特殊性，有些系统运行图还要做成Flash动态形式演示出来，这对于教师课件制作的水平就提出了很高的要求，因此课件制作的工作量也相当的大。本课程课件经过多年的使用和不断改进，已经日趋完善，全面实现了计算机辅助教学。课件将文本、图形、动画相结合，直观展现了PLC所进行的控制过程。课件的制作做到了既体现出计算机辅助教学的优势，又吸取了传统教学方式的长处，用监控组态技术动态模拟PLC的控制过程，使学生能真实地看到所编制程序的控制效果，以加强学生对指令的理解和使用。
我院于2009年建立了PLC课程的网站（http：//jpkc.cdutetc.cn/zdh/plc），将多媒体课件、电子教案、习题和习题答案、模拟试题等相关教学资料全部共享在网上，并启用了网上答疑，增加了师生之间的互动交流；同时在网站上还建立了网络课堂，极大地方便了学生的学习。
5.考核方法的改革
对于PLC课程的考核方法，我院改变了过去只有传统的笔试考试模式，增加了PLC实践考试项目。加强PLC考核，特别是实践能力的考核，将有助于本课程的学习。
我院根据不同专业不同等级的要求，结合实训大纲提出了不同的测试内容：非测控专业或专科的学生有两个方面测试：一方面是传统的笔试成绩，侧重于PLC的理论知识的考查，占总成绩50%；另一方面是实验台操作的考核，教师事先提出20个难度为中等的实验题目，多数都是学生在实验课或课堂上做过的实验，每个学生随即抽取一个进行单独操作，这部分侧重学生对PLC基本操作能力的考核，占总成绩的50%；测控专业或本科的学生也有两个方面测试：一方面亦是传统的笔试成绩，试题的难度较非测控专业或专科有所提高，占总成绩40%；另一方面同样是实验台操作的考核，教师事先提出20个难度为中等偏上的综合性的实验题目，并要求学生编程的同时还要用组态软件做出系统模拟画面，模拟动作过程，这些题目是学生之前没有做过的实验，每个学生随即抽取一个进行单独操作，这部分侧重学生对PLC综合实践操作能力的考核，占总成绩的60%。如此设置考试规则主要是对学生有一个全面的课程考核，达到让学生全面掌握PLC实现自动控制的方法和过程的要求。
6.教学改革的体会
我院经过多年的教学改革实践，体会颇深，本课程在进行了如此一系列的教学改革和实践之后，得到令人满意的结果：首先，学生提高了实训课程的自觉性和兴趣，以前按照传统的教学内容，学生在学习理论内容时表现出兴趣不足。在实验室做实验时，一些验证性的实验，学生很快就完成。尽管反复调整实验内容，总没有实质性改变。自从进行教学改革后，学生可根据教师要求，在掌握教学内容的同时，还要翻阅有关参考书和资料才能进行系统实验的设计和编程，这无疑开拓了学生的思路，并使其感受到新技术的优越性。其次，学生的综合实践能力和创新能力得到极大的提高，学生在系统实验中可以提出各种不同的实验方案，尽管设计的程序有区别，但都能在规定的时间内达到实验项目的要求，而且部分同学设计的程序简单可行，值得全体师生借鉴，达到共同学习的目的。
实践证明：学生分析和解决实验中出现问题的能力有了很大的提高。
参考文献：
[1] 徐晓军，郑伦楚，高校研究性教学的双讲模式探索[J]，中国高等教育，2011-09.
[2] 张俭，伍贤进，研究性教学的探索与实践[J]，中国校外教育，2009-08.
[3] 史曼莉，高艳利，论创新教育理念与研究性教学[J]，黑龙江教育（高教研究与评估），2007-09.
[4] 顾沛，试论研究性教学中教师的作用[J]，数学教育学报，2006-03.