陳慶

[摘 要]實驗教學(xué)是本科生培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)，隨著新工科理念的深入，大學(xué)越來越注重培養(yǎng)學(xué)生對知識的主動探究能力和開放思維模式，討論課是一種行之有效的途徑。該文以PLC實驗課程為例，從討論課選題、討論課實施、討論課中存在的問題、討論課建議等多方面進行了探索。事實證明，在實驗課程中加入討論課可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性、積極性，提高學(xué)生的創(chuàng)新能力、開拓能力。

[關(guān)鍵詞]新工科;討論課;主動探究能力;開放思維模式

[中圖分類號] TP13[文獻標(biāo)識碼] A[文章編號] 1674-9324（2020）48-0-04[收稿日期] 2020-08-21

一、前言

新工科建設(shè)圍繞“五個新”展開，即新理念、新結(jié)構(gòu)、新模式、新質(zhì)量、新體系。新理念：分析研究新工科的內(nèi)涵、特征、規(guī)律和發(fā)展趨勢等，提出教育改革創(chuàng)新的理念和思路;新結(jié)構(gòu)：開展新興工科專業(yè)的研究與探索，對傳統(tǒng)工科專業(yè)進行更新升級等;新模式：深化產(chǎn)教融合、校企合作的體制機制和人才培養(yǎng)模式改革研究和實踐;新質(zhì)量：研究制訂新興工科專業(yè)教學(xué)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，開展多維度的教育教學(xué)質(zhì)量評價等。新體系：提出推進本科教育辦出特色和水平的宏觀政策、組織體系和運行機制。

實驗課程教學(xué)是大學(xué)本科生培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)，充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)積極性和主動性是大學(xué)教育的一個重要的目標(biāo)。學(xué)生可以在教師的課堂中學(xué)到知識，但如何提高學(xué)生分析解決問題的能力，是學(xué)生在課堂里學(xué)不到的，需要學(xué)生在實踐中探索，培養(yǎng)。如何利用短暫的課堂實踐培養(yǎng)學(xué)生的主動學(xué)習(xí)能力，討論課形式是一種快捷有效的方法。國際上很多知名大學(xué)普遍采取這種討論形式的教學(xué)方法，培養(yǎng)學(xué)生的主動學(xué)習(xí)能力、分析解決問題的能力、合作能力、創(chuàng)新能力。

討論主題的選擇是討論課成功與否的關(guān)鍵，討論主題需要關(guān)聯(lián)知識重點、學(xué)習(xí)目的，督促學(xué)生自主學(xué)習(xí)、激發(fā)學(xué)生積極探索等特點。老師給學(xué)生上討論課的過程是一種和學(xué)生一起學(xué)習(xí)探討的過程，可以達到“教有所長，學(xué)有所獲，教學(xué)相長”。討論課一般按下面幾個步驟進行：提出討論主題、分析問題、查閱資料、相互交流、組間討論，總結(jié)。學(xué)生討論過程中，教師應(yīng)該充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，鼓勵學(xué)生踴躍發(fā)言，不以學(xué)生觀點的對錯來評價學(xué)生。另外，在討論課結(jié)束后，可以通過過程性考核方法，結(jié)合學(xué)生參與討論和發(fā)表見解的綜合情況進行評分，這樣讓學(xué)生體會到討論課的價值，為下次開展討論課打下良好的基礎(chǔ)。

課堂討論在實驗課堂教學(xué)中的地位不可小覷。在學(xué)生完成實驗之后，組織學(xué)生討論實驗結(jié)果產(chǎn)生的過程，分析實驗結(jié)果產(chǎn)生的原因，可以培養(yǎng)學(xué)生提出問題、分析問題和解決問題的能力。

二、討論課選題

本文結(jié)合蘇州大學(xué)機電工程學(xué)院電氣工程及其自動化專業(yè)PLC原理及應(yīng)用實驗課程課堂教學(xué)實踐，就如何組織討論課、進行了一些探索和思考。

PLC原理及應(yīng)用課程內(nèi)容涵蓋了電氣控制技術(shù)和PLC應(yīng)用技術(shù)的基本知識和方法。通過本課程的教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生分析控制電路和解決控制電路問題的能力;使學(xué)生系統(tǒng)掌握PLC各部分的原理、功能、應(yīng)用、梯形圖設(shè)計方法和編程技巧;熟悉PLC電氣控制技術(shù)的原理，熟練其相關(guān)應(yīng)用，為畢業(yè)從事電氣控制等相關(guān)領(lǐng)域的工作打下堅實基礎(chǔ)。

本課程的具體教學(xué)目標(biāo)如下：

（1）學(xué)習(xí)和掌握PLC的基本概念、組成和基本原理、熟悉PLC的常用編程語言，掌握PLC梯形圖編程方法，培養(yǎng)學(xué)生使用梯形圖語言解決PLC程序問題的能力。

（2）通過PLC程序的設(shè)計、分析和測試，培養(yǎng)學(xué)生基于PLC綜合設(shè)計整體邏輯結(jié)構(gòu)、實現(xiàn)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與邏輯算法的能力。

（3）掌握常用低壓電器的基本概念，原理和使用方法，熟悉基本的電氣控制線路及其分析、設(shè)計方法，熟悉基本電氣控制電路的原理及應(yīng)用，理解以PLC為核心的電氣控制系統(tǒng);熟悉PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計和維護方法;培養(yǎng)學(xué)生PLC維護、解決實際自動化工程問題的能力。

選題是討論課成功與否的關(guān)鍵，選題既要有理論深度，又要和學(xué)生熟悉的實際生活應(yīng)用場景結(jié)合緊密，便于引發(fā)學(xué)生興趣展開討論，此外，討論議題的選擇還要考慮關(guān)注熱點追蹤前沿。

順序控制是PLC編程的基礎(chǔ)也是應(yīng)用很廣泛的一種控制方式。首先舉例說明順序控制的基本原理。有三臺皮帶運輸機，分別由電機M1，M2，M3驅(qū)動。按鈕SB1、SB2分別為啟動按鈕和停止按鈕。按啟動按鈕SB1后，按順序啟動M1，M2，M3，間隔時間為5S，按停止按鈕SB2后，停止順序M3，M2，M1，間隔時間為3S。啟動延時定時器為T37、T38，停車延時定時器為T39、T40。三臺電機M1，M2，M3分別通過接觸器KM1，KM2，KM3接通三相電源，PLC控制接觸器線圈。編程元件的地址分配如表1所示。

（1）對于定時器，如果系統(tǒng)的編程元件是T33、T34、T35、T36，每個定時器的PT值是多少？

（2）如果啟動間隔和停止間隔時間是相同的，可否只用兩個定時器，使其既能完成啟動時的時間間隔控制，又能夠完成停止時的時間間隔控制？

學(xué)生準(zhǔn)備討論課講解的內(nèi)容包括但不局限于以上幾點。老師可以布置學(xué)生查閱相關(guān)教材內(nèi)容，復(fù)習(xí)以上實驗過程，熟悉編程元件的地址分配，掌握定時器、輸出繼電器、輸入繼電器、中間繼電器的應(yīng)用。

三、討論課實施

首先，老師提出討論課的主題，之后對討論內(nèi)容做必要的解釋后，給學(xué)生充分的思考準(zhǔn)備時間，之后再讓學(xué)生發(fā)表見解，同時老師對討論內(nèi)容及時點評，活躍氣氛，盡量鼓勵更多的學(xué)生發(fā)言。學(xué)生可以針對問題，查閱相關(guān)資料，同組的同學(xué)分工明確，準(zhǔn)備PPT演示，或者編寫程序證明問題是否可行。老師可以根據(jù)學(xué)生的回答，擇優(yōu)進行課堂展示、討論和點評。討論課的評分計入實驗課的成績，充分調(diào)動學(xué)生參加討論的積極性。

以第一個討論問題為例。學(xué)習(xí)定時器，關(guān)鍵要求學(xué)生掌握兩個名詞分辨率與定時時間。單位時間的時間增量稱為定時器的分辨率，即精度。S7-200 PLC定時器有3個精度等級：1ms、10ms和100ms。定時器定時時間T的計算：T=PT×S。式中：T為實際定時時間，PT為設(shè)定值，S為分辨率。例如：TON指令使用T97（為10ms的定時器），設(shè)定值為100，則實際定時時間為：T=100×10=1000ms。定時器的編號用定時器的名稱和它的常數(shù)編號（最大為255）來表示，即T***。如：T40。定時器的編號確定后，其對應(yīng)的分辨率也隨之確定，定時器的編號和分辨率如表3所示。

TON和TOF使用相同范圍的定時器編號，所以在同一個PLC程序中決不能把同一個定時器號同時用作TON和TOF。例如在程序中，不能既有接通延時（TON）定時器T32，又有斷開延時（TOF）定時器T32。

老師在提出討論課問題后，可以先讓學(xué)生思考是否可以把T37、T38、T39、T40換成T33、T34、T35、T36。學(xué)生經(jīng)過幾分鐘思考討論，老師可以叫學(xué)生輪流發(fā)言，提出自己的見解。最后得出結(jié)論，可以換。但是T33、T34、T35、T36的分辨率為10ms，如果直接通過編程把T37、T38、T39、T40換成T33、T34、T35、T36，發(fā)現(xiàn)延時時間由5S變成0.5S，3S變成0.3S。如何才能使延時時間不變，老師引導(dǎo)學(xué)生查閱定時器的定時時間T的計算公式，以及表3定時器的編號和分辨率之后，學(xué)生可以自己動手計算出T33、T34、T35、T36的PT值。經(jīng)過討論和計算，把T33、T34的設(shè)定值PT值改成500，T35、T36的PT值改成300可以滿足延時時間不變的要求。通過對這個問題的討論，學(xué)生修改程序，調(diào)試程序，達到了舉一反三的目的，學(xué)生不但掌握不同編號定時器的重要概念及使用情況，還更加靈活運用了定時器。

四、討論課中存在的問題

在討論課的過程中，老師會發(fā)現(xiàn)學(xué)生的一些問題，同時由于傳統(tǒng)觀念原因，老師可能也會對討論課產(chǎn)生一些負面影響。討論課主要存在以下四個方面的問題。

（一）學(xué)生對討論不感興趣

學(xué)生對討論課不感興趣是本科實驗教學(xué)活動中開展討論課存在的最大問題，學(xué)生認為實驗課只要實驗做成功，就可以拿到實驗課成績。討論課不是上課，討論課是圍繞問題展開的，大家一起討論，只要學(xué)生找到問題的答案，討論課就圓滿成功。學(xué)生認為，討論課比較輕松，不需要像實驗課那樣，每個人都要自己動手編程，調(diào)試。討論課的表現(xiàn)沒有計入課程的總成績，學(xué)生在討論課上沒有獲得成就感。

（二）學(xué)生參與討論時顧慮較多

學(xué)生在討論課上會經(jīng)常出現(xiàn)幾種典型的顧慮情況：顧慮自己所講的內(nèi)容不正確;顧慮自己的觀點沒有達到一定的水準(zhǔn);顧慮自己表達不太清楚，其他同學(xué)不理解;顧慮同學(xué)笑話。總之，存在很多顧慮。顧慮存在原因是多方面的，有學(xué)生性格原因，也有老師組織討論課形式不適合學(xué)生表達觀點的原因。消除學(xué)生的顧慮，是上好討論課的關(guān)鍵。

（三）討論課流于形式

不少教師因為討論課教學(xué)模式好，卻沒有認真研究討論課在課堂中發(fā)揮的真正作用，所以會造成模式化、程序化。許多課程開展的討論課在教師引入討論課主題后，學(xué)生經(jīng)過分析問題、查閱資料、相互交流、組間討論，教師再進行總結(jié)。很多討論課只是流于形式，并沒有起到激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新能力的作用?？梢酝ㄟ^鼓勵學(xué)生多發(fā)言，來改變討論課固有的形式，通過學(xué)生的積極參與激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識。討論課必須要打破常規(guī)，才能起到應(yīng)有的效果。

（四）教師依舊是主體

傳統(tǒng)的教學(xué)方式就是灌輸式教學(xué)為主，學(xué)生被動地接受知識，很少主動地探索。由于傳統(tǒng)觀點的根深蒂固，討論課氣氛很難活躍，學(xué)生也不會暢所欲言。改教師主體為學(xué)生主體，是討論課教學(xué)改革的重要一步，只有這樣才能改變固有的觀念。學(xué)生為主體，可以使學(xué)生在討論時暢所欲言，激發(fā)討論的激情。通過學(xué)生對知識的分析、講解、討論，達到激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新思維的目的。

五、討論課實施的建議

針對討論課中存在的問題，分析其中原因，提出以下幾點建議：

（1）改變學(xué)生對討論課的認識。通過組織討論課，先讓一些平時沉默寡言的學(xué)生當(dāng)觀眾，通過觀察其他同學(xué)發(fā)言討論，觀眾發(fā)現(xiàn)討論的主題在同學(xué)們的激烈討論中變得更加廣泛，涉及的知識更加全面，隨著討論者的思維越來越開闊，觀眾的參與積極性也越來越高。討論結(jié)束之后，可以鼓勵觀眾發(fā)言，談?wù)勄猩眢w會和收獲。通過幾次觀察，沉默寡言的學(xué)生也比較善談了。通過觀察和發(fā)言，學(xué)生意識到學(xué)習(xí)是接受知識和應(yīng)用知識的過程，只有把知識應(yīng)用到實踐當(dāng)中去，才能體現(xiàn)知識的價值。

（2）樹立學(xué)生的主體地位。在討論課中，學(xué)生可能會提出教師沒有考慮到的問題，此時師生可以共同探討，在討論過程中需要樹立學(xué)生主體地位。因為學(xué)生知識有一定的局限性，片面性，所有需要教師明確討論主題，這樣就可以確保學(xué)生的討論既圍繞實驗課教學(xué)內(nèi)容，又能夠充分自由討論，發(fā)表自己的見解。在開展討論課時，老師需要保證學(xué)生有充分表達自己見解和主張的時間和空間，在把理論知識和實踐融會貫通以后，會對知識的應(yīng)用有一些新的認識。在討論的過程中，一部分學(xué)生擔(dān)當(dāng)教師的角色，帶領(lǐng)其他同學(xué)積極參與討論，鼓勵其他同學(xué)通過積極發(fā)言，發(fā)表自己的見解，通過討論，可以提高其他學(xué)生學(xué)習(xí)知識的能力。教師也要樂于接受學(xué)生的見解，達到教學(xué)相長的目的。教師必須改變傳統(tǒng)的教學(xué)方式，不但要在思想上重視，行動上更要重視，要給學(xué)生留下靈活的討論空間，充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用。

（3）討論課上老師和學(xué)生圍繞共同學(xué)習(xí)目標(biāo)，完成不同的討論任務(wù)，實現(xiàn)信息共享，達到共同進步，這樣的討論課才是事半功倍的。在討論過程中，老師要及時歸納總結(jié)學(xué)生的觀點，肯定正確的觀點，同時對錯誤的觀點要加以引導(dǎo)，糾正。討論結(jié)束后教師聯(lián)系實驗項目和學(xué)生討論內(nèi)容，做總結(jié)性發(fā)言，明確結(jié)論，使學(xué)生對正確的觀點理解深刻，對錯誤的觀點認識充分，達到了本次討論課的教學(xué)目的。

六、總結(jié)

本文利用PLC原理及應(yīng)用實驗課程中順序控制程序，結(jié)合新工科的教學(xué)理念，對實驗課中討論課教學(xué)進行了積極探索。在討論課過程中，教師針對不同學(xué)生靈活組織課堂討論，特別是做好討論課選題、組織學(xué)生討論和總結(jié)性發(fā)言等幾個關(guān)鍵環(huán)節(jié)。發(fā)現(xiàn)學(xué)生的一些問題，并提出改進的幾點建議，從學(xué)生的反饋可以看出，討論課達到了一定的教學(xué)效果，特別是在學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)上，討論課起到了重要的作用。在此基礎(chǔ)上分析了新工科模式下的課程體系改革，課程體系與教學(xué)內(nèi)容支撐著人才培養(yǎng)目標(biāo)與畢業(yè)要求的達成，是新工科建設(shè)中需要研究的重要問題。

教學(xué)模式與方法的發(fā)展歷史和實踐經(jīng)驗表明，教學(xué)有法，法無定法，法貴在活。不拘泥于某種特定的教學(xué)方法是教學(xué)過程的一個重要突破，課堂討論既是一種教學(xué)方法，更是一種教學(xué)創(chuàng)新，通過教學(xué)方法的不斷創(chuàng)新，提高了教學(xué)效果。有效的課程討論應(yīng)是遵循教學(xué)規(guī)律，提高教學(xué)效果，促進學(xué)生在理論知識與實踐技能、學(xué)習(xí)過程與方法、情感態(tài)度與價值觀“三維目標(biāo)”上獲得整合、協(xié)調(diào)、可持續(xù)的進步與發(fā)展。

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