“工控软件”课程设计教学改革

摘 要 ：针对“工控软件”课程设计教学中存在的问题,分别从教学方法、教学形式、教师团队、教学主体、课程考核评价方法等几个方面,对“工控软件”课程设计进行教学改革研究,并进行了实践,取得了良好的效果.

关 键 词 ：工控软件；课程设计；教学改革

作者简介：黄艳岩（1979-）,女,江苏涟水人,中国计量学院机电工程学院,副教授；钟绍俊（1972-）,男,安徽芜湖人,中国计量学院机电工程学院,副教授.（浙江 杭州 310018）

基金项目：本文系中国计量学院2013年度校立教改项目（项目编号：HEX2013058）的研究成果.

中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）08-0128-02

工控软件课程设计是中国计量学院（以下简称“我校”）自动化专业学生必修的一门专业实践课程.在大三上学期,学生在1～16周完成“工控软件及其应用”课程的学习,在18～19周进行工控软件课程设计.设计的主要任务是利用监控组态软件ForceControl实现典型控制系统的设计与仿真,使学生掌握工控软件的功能、组成体系、使用方法及其在自动控制系统设计中的应用,培养学生具有按任务书进行设计、调试和分析结果的能力.通过课程设计培养学生理论联系实际、实事求是的科学态度和严谨的工作作风,为学生学习后续专业课程和毕业设计打下扎实的基础.

一、“工控软件”课程设计教学存在的问题

以往的工控软件课程设计,教师通常给出若干个题目,并提供相应流程作为设计的任务书交给学生,由学生自行设计,学生在设计过程中遇到问题,教师进行指导和答疑.这种教学方法对于工控软件掌握较好的学生而言,是一种很好的锻炼.学生通过设计对所学的相关知识进行梳理和应用,但对部分学生而言,本身对软件掌握并不透彻,拿到任务书感觉到无从下手,部分学生选择在网上寻找现成答案或者抄袭,使得课程设计的目的适得其反.

因此,在课程设计中,教师不能只是扮演一个提供任务书和答疑的角色,更应该作为一个引导者,发挥学生的主动性.要正确处理好教师的主导作用与学生的主体地位的关系.改变过去统得死,教得细的做法,教师应把主要精力放在引导上.既要循循善诱,又不能使学生产生依赖思想,要充分体现学生的主体地位,给学生充分的自由空间,以学生的学习为中心,以问题为中心,积极实行启发式、讨论式、开放式、探究式等教学模式,积极促进学生的自主性学习和研究性学习.要充分尊重学生的个性特长,发挥学生学习的主体性和主动性,大力加强教学沟通,积极引导学生自己去考虑怎样设计和完成设计.[1]本文主要围绕教学方法、教学形式、教师团队、教学主体、课程考核评价方法等几个方面,对“工控软件”课程设计进行教学改革.

二、教学改革内容

1.在教学方法上,尝试“项目引领,任务驱动”

项目教学法是理论与实际结合的一种教学方法.项目教学法通过制订、指导有实际意义的项目,组织学生自主学习设计项目,进行自主学习、践行和操作.项目教学实施中,教师先提出项目任务,然后围绕项目展开,以项目任务促使学生形成学习的动机,激发学生学习的主动性,使学生进行有意识、有目的的学习.学生的学习过程由传统教学的被动接受变为主动围绕项目展开思索,主动学习新知识、新技能,找到实现项目任务的方法.项目教学能更好地培养学生自主学习的能力,是一种以培养学生综合素质为目标的教学模式.[2]

工控软件课程设计应用性很强,学生在学习中需明确工程应用场合.工控组态软件ForceControl主要应用于工业企业,所选项目应尽可能符合当前工业企业生产实际,所涉及项目应从生产实际中提炼出来,不能与生产实际脱节.同时,选择实践性强的项目有利于学生从书本知识到实践操作和工程设计的过渡,留给学生较好的思考空间.为此,围绕培养和提高学生实践操作技能的目的,笔者和企业合作,构建多个典型、先进、可操作的项目放入课堂,如“恒压供水控制系统”、“加热炉控制系统”以及“管道流量控制系统”等,以合作企业的工程项目为引领,以监控系统的设计工作任务为驱动.在项目的执行过程中,教师、合作企业的相关人员和学生本人共同确定项目的目标和任务,明确项目设计的背景和要求.项目任务确定后,教师向学生下达任务单,学生按照任务书的要求,根据工业生产实际情况,对项目进行分析,设计总体方案.同时,从生产实际操作的角度,综合考虑人机界面的总体布局、颜色配置、动画设计和报警报表系统等设计,选择相应的硬件,完成系统原理图和接线图设计.项目完成后由教师和企业工程人员共同对项目的执行情况进行反馈和评价,指出存在的问题和可能的解决办法.

项目教学法是培养应用型本科人才行之有效的教学方法,也是培养卓越工程师的良好途径.通过实施项目教学法,学生的理论知识得到了巩固,实践能力得到了提高,对所学知识的用途和应用方法有了比较全面的认识.[3]

2.在教学形式上,遵循企业工作模式与“行动导向”教学相结合

在设计过程中,以“集成设计、组态编程、调试运行”能力为主线,围绕企业中的工作过程模式“工控项目了解―确定目标和任务―方案设计―流程图绘制―组态编程―调试运行―技术资料编写―评价验收”深入开展“行动导向”教学,从“收集信息阶段、制订计划阶段、决定阶段、实施阶段、检查和评估阶段”完整的职业行为引导学生职业素质的培养.

3.指导教师的团队化

考虑到课程设计与生产实习以及毕业设计的紧密关联,笔者改变以往对课程设计统一的传统,对课程设计学生按照所选项目进行分组,学生分成课题大组,提出课题大组长应具有一定的组织能力、协调能力、责任心等具体要求,让学生选出组长.课题组长即为课题负责人,课题负责人应根据设计要求,组织本组各成员协同完成设计任务,每大组完成一个项目的设计,一般每大组不超过5人. 在指导教师方面,课程设计按照教师专业特长分成多个教学小组,每个教学小组负责自己熟悉项目的指导,使学生在学习过程中感受到教师不同的技术专长、教学方法和风格,吸取多位教师的优点,融会贯通.在教师团队上,除由学校专任教师担任课程的主讲外,还邀请企业一线工程师作为教师.指导老师要求至少包括一名理论课主讲老师,一名实验老师,一名由企业聘请来的高级工程师.实验老师指导所负责的学生组的实验与仿真,聘请来的高级工程师负责所在课程设计组的工艺过程的设计与建模仿真,另外一位老师总体负责理论指导.

4.在教学主体上,推行双向教学

授人以鱼,不如授人以渔.因此,在教学实践中,教师应想方设法帮助学生学会学习,激发和保持他们的学习动力,培养良好的学习习惯.[4]

教师不再是灌输者、说教者,而是学生学习的组织者、参谋者,为学生学习提供支持；学生不再是被动接受者,而是主动探索者,教和学成为双向过程.

教师设法调动学生的积极性和主动性,鼓励学生发表自己的意见和看法.在教学中,通过互动教学,了解学生的想法,进而了解学生对知识和技能的掌握情况；对学生思考问题的方法和角度加以引导,营造活跃的气氛,使对项目的分析和讨论在有序中进行.同时,教师也应对课程设计项目做好充分的备课,以保证在教学中能充分地、比较全面地解答学生提出的各种问题.

5.在课程考核评价方法上,注重过程评价,促进学生全面发展

考核是督促、监督学生学习和检验教学效果的主要依据,在工控软件课程设计教学的过程中,制订合理的考核方案有助于学生认真独立完成项目设计,达到教学目的.[5]

以往的考核方法主要以课程设计最终的结果为主,忽视了能力和素质的考核.笔者希望在“工控软件”课程设计考核评价方法上,不仅关注学生设计的最终结果,更重要的是关注完成任务的全过程,改变传统的一次性总结评价方式,采用分阶段评分,既对理论设计给予评价,又对学生的实践动手能力、工程素质给予评定,还对学生在课程设计中掌握新技术,运用新技术的能力给予评判,用分段评分使课程设计的成绩更合理.对于课程设计做的较好,需要申请优秀的同学,除了平时各个阶段的考核,最终还要在全班同学面前演示讲解项目,由老师和同学共同为其打分,确定其是否优秀.

进行考核方法改革后,注重考核学生的整个学习过程,注重考核学生实践能力,学生不仅能按部就班地完成既定任务,而且还主动查阅大量课外资料,设计相关项目,这些都是在改革前无法看到的.

三、结语

随着社会对专业技能型人才的需求逐年增加,要求学生具备较高的实际操作能力和学习能力.工控软件课程设计是实践性较强的专业课程,是一门专业技能培养课程,使学生学好该课程具有很好的人才培养意义.

我校工控软件课程设计经过教学改革与实践,收到了较好的效果.改变了长期以来“灌输式”的教学方法.学生通过课程设计项目,使工控组态软件相关理论知识更加连贯和系统,并领悟了许多实践的乐趣.通过主动参与项目设计的各个环节,确立了学生在教学活动中的主体地位,充分发挥了自身的主观能动性,锻炼了分析问题和解决问题的能力.另外,不少学生在后续的毕业设计环节所做的课题也和工控软件有很大关系.由于本课程的改革,使得学生有一定的基础,掌握了基本的设计流程,在一定程度上帮助他们更好地完成毕业设计.

另外,该课程的教学方法也具有普遍性,在实操较强的课程教学中具有推广意义,也有待于近一步的探讨和研究.