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摘要：在学校“工程教育专业认证”背景下，采用“OBE”工程教育模式，针对“可编程控制器原理”课程“重操作、强实践”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”学习能力；培养学生课后独立完成项目的前期调研、硬件设置、软件编程、现场调试、项目说明、项目汇报等工程所需的实践能力，真正达到“OBE”工程教育目标，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；能力培养
本文引用格式：薛锐,等.OBE工程教育模式下“可编程控制器原理”课程改革探究[J].教育现代化,2019,6(97):80-82,87.
Research on the Curriculum Reform of Programmable Logic Controller under OBE Engineering Education Mode
XUE Rui,CUI Yan-feng,WANG Liang
(School of Energy and Power Engineering,Nanjing Institute of Technology,Nanjing Jiangsu)
Abstract:Under the background of“engineering education professional certification”,the“OBE”engineering education mode is adopted.In view of the characteristics of“emphasizing operation and strengthening practice”,the course“Programmable Controller Principles”is carefully sorted out and positioned.Starting from the“system view”,the theoretical teaching part is streamlined and students are trained to have the active study ability of“discover problems,propose solutions,optimize plans,discuss and solve the problems”in class.To cultivate the students'practical ability to complete the project independently after class,such as preliminary investigation,hardware settings,software programming,on-site debugging,project description,project report and so on,so as to truly achieve the“OBE”project education goal,which has a certain reference for other related courses.
Key words:Programmable Logic Controller;OBE;Curriculum Reform;Ability training
为了适应现代国际化教育的发展，“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基础，也是高等学校工程教育的质量保障和检验标尺，是一种以培养目标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达到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（2013年6月）以后，相关高校积极应对，以“OBE（Outcomes-based Education）”即基于学习产出的教育模式[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接受）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”教育模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（生产过程自动化）专业学生毕业为导向，以“OBE”教育模式为指导思想，结合十几年课堂教学、函授、电厂员工培训、教学研讨等实践积累，对《可编程控制器原理》（《PLC原理》）进行了课程改革与实践，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]将该课程进行过改革，施行了六年，教学效果较之前得到了非常大的提高，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，使学生的实践相对偏少，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，而在进行实践课时，对编程知识会有所遗忘，而且学生也不能活学活用、融会贯通，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）方式进行考核，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行学习、考试，导致在进行后续实践课程环节时，不能有的甚至不会把课堂所学知识应用于实践环节中去。
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（生产过程自动化）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”计划[2,3]的教学理念，还有结合CDIO教学理念，进行教学改革的相关文献，诸如文献[4]提出根据OBE的逆向设计原则，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]建立一种能够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标、设计项目、自主操作及分析归纳的全流程培养，文献[6]充分借鉴CDIO工程教育模式，建立了自动化专业实验室。根据OBE的逆向设计原则，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标和实验考核方式，实行“课堂教学＋虚拟仿真＋实验教学”的立体化，教学文献[8]探索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项目和内容，实行项目式实验教学方式，文献[10]基于OBE模式“学生中心”“成果导向”和“持续改进”的3大核心理念，从学习目标、教学方法、结果评估3个方面探讨了学校电子工艺实验课程发展的有效途径。综上，结合我院教师实际情况，设计如下图1所示的课程体系教学环节。
（二）PLC课程改革实施
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—实践—再理论—再实践的主动式学习，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、硬件基础知识、基本编程方式等，主要目的是让学生对所学课程有个初步的了解，掌握必要的一些基础知识和基本术语，具备有一定的理论水平，以达到获取知识的目标；
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，并适时进行评定，从而准确掌握学生的学习状态，对教学进行及时修正。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（与老师进行讨论是否合适），每人一题（避免抄袭），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行设计（不涉及到具体编程），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、达到的控制目的（满足基本控制功能外，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.实践教学方面1）课程设计：
作为理论课程的延伸与应用，这类课程在当前模式下显得尤为重要，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机会，他们都能达成学习成果。鉴于此，本文将该课程的实践时间有原来的2周调整到4周，并且分为三个部分：
（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》中的部分控制以及《DEH》中的逻辑保护等；要求教师和学生利用第一天的时间，进行控制工艺以及控制要点的“答辩”工作，老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、整理资料的能力，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项目；
（3）熟练掌握阶段，时间为2周，有了前面两周的实践经验，学生根据前两周的实践经验，组成两人小组的团队，结合“喷雾干燥塔”控制对象，利用AUTO CAD进行系统控制图的绘制、EXCEL进行I/O清单的统计、WORD进行项目书的撰写、PPT进行项目的交流与汇报，培养了学生之间团队合作能力，达到了素质目标的培养目标。
2）毕业设计：
OBE强调绩效责任与能力本位，即学校比学生更应该为学习成效负责，应该提供学生适应未来生活的能力，而这两个要求在学生的毕业设计中将得到更大的锻炼。主要体现在下面四个方面：
（1）毕业设计的选题（审题）：学生可以根据意愿自行选择题目，与指导老师进行沟通交流，完善课题内容；或者选择老师所出课题进行毕业设计工作。在此过程中，锻炼了学生的查阅文献与交流沟通能力；
（2）组织计划过程：根据毕业设计初期、中期、答辩分阶段完成相应的设计工作，自行计划出时间节点和任务，锻炼了学生工程任务时间观念，制订合理计划的能力；
（3）内容完成过程：在设计过程中，可以根据所学专业知识，和指导教师进行积极的联络与沟通，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能力、解决冲突与矛盾的能力、接收批评与回应的能力；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）答辩过程：按照要求完成设计内容的演示与现场解释、论文的撰写、答辩稿（PPT）的编制等相关工作，锻炼了学生使用现代化设计手段的能力、学生答辩的能力。
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能力，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”所锻炼的能力，而且更多的是锻炼了学生了自主创新能力，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项目，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能力。
三 实施效果
经过该课程的教改实践后，可以很清晰地看到在“教”与“学”的过程中，学生和老师均得到了长足的进步，实施效果良好。
（一）学生方面
学生通过实践后，学生感知不能按照传统的“学”进行该课程的学习了，重要的是理解而不是记忆，每个学生必须挑战自我，根据项目需求，提出项目建议、完成项目策划、开展案例研究和进行口头报告等，才能得以完成“学习”任务，充分锻炼了学生的思考、质疑、研究、决定和呈现的能力，调动了学生的主观能动性。
（二）教学方面
作为教师而言，要摒弃传统老师“教”的角色，在这种教学模式下，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”为目标，制定学习结果，即要达到的学习目标；其次，老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，与所有的学习过程紧密结合；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，将该模式融入其中，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发展的需要。
参考文献
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[6]阎群,李擎,崔家瑞,等.OBE准则下CDIO在实验室建设中的探索[J].实验技术与管理,2017,34(8):231-234.
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[9]梅林,杨丽君,孙玲玲,等.基于OBE模式的电力系统综合实验教学改革[J].实验技术与管理,2018(1):218-220.
[10]廖继海,李丽秀,张存芳,等.OBE导向下电子工艺课程的研究性教学改革[J].实验科学与技术,2017,15(4):72-75.
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