“电气控制与PLC”课程OBE教学与传统教学实验对比

［摘 要］ 针对自动化专业的核心课程“电气控制与PLC”，实施了目标导向的OBE课程改革建设工作。探索线上线下混合式教学在OBE教育理念下的建设方法，并对比了基于OBE教育理念的混合教学模式与传统教学模式在“电气控制与PLC”课程中的应用效果，通过对比实验对教学改革的效果进行了总结汇报。通过不断评估、反思及改进，以期实现“电气控制与PLC”课程中混合教学的工程教育改革目标，着力提升教学质量和培养学生的实践能力。

［关键词］ 电气控制；PLC；OBE教学

［基金项目］ 2021年度省级教学质量与教学改革工程建设项目（粤教高函〔2021〕29号）“工程认证背景下地方院校‘电路分析基础’课程改革”（GDJX2021008）；2021年度五邑大学校级本科高质量课程建设与创新创业教育建设改革立项项目“线上线下混合式一流课程——电气控制与PLC”（KC2021002）

［作者简介］ 李华嵩（1975—），男，广东江门人，博士，五邑大学机械与自动化学院副教授，主要从事智能电网自动化研究。

［中图分类号］ G642.0 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1674-9324（2025）13-0089-04 ［收稿日期］ 2024-04-03

引言

OBE（outcome-based education，即基于成果的教育）是一种以学生为本，以成果为目标导向，采用逆向思维进行课程体系建设的教育理念。“电气控制与PLC”课程是五邑大学自动化相关专业本科学生重要的核心专业课程，目前很多高校都从不同角度对“电气控制与PLC”课程的教学改革和创新进行了深入探讨［1-2］，并结合各种线上线下工具如CDIO、超星平台对“电气控制与PLC”课程进行了项目化在线混合教学研究［3-6］，对于提升本课程的教学质量和培养创新型人才具有重要的参考价值。

在广东省2018年发起的高水平理工大学的建设中，五邑大学作为全面试点院校引入了OBE教学改革，其中自动化专业作为第二批次建设专业，成功通过了OBE工程认证。自2019年起，课程团队针对自动化专业的核心课程“电气控制与PLC”进行了目标导向的OBE课程改革建设工作，不仅开发了丰富的线上课程资源，还持续追踪、反馈并改进了引入OBE模式后的教学效果。本文旨在分析并汇报总结在“电气控制与PLC”课程建设中，2022—2023学年的一次教学改革实验对比数据，并推进课程的OBE工程教育持续改进。

一、OBE教学与传统教学对比模型的设计

“电气控制与PLC”是五邑大学智能制造学部自动化专业的重要核心课程，融合了计算机技术、自动控制技术和网络通信技术。学生需先掌握“电气工程CAD”“电路分析基础”等课程的电子电路设计，并了解“自动控制原理”等相关原理。此课程的核心学习目标是让学生掌握常用电器的使用、控制电路原理、PLC工作原理与系统设计等，包括开关量、模拟量、位置控制等知识，培养学生控制电路的设计、安装、调试及故障处理能力，以及应用PLC实现电气自动控制的能力。教学方法是结合课堂讲授与课程项目设计，重点培养学生的工程设计能力和解决问题的能力。

为了对比分析OBE教学与传统教学在设计环节上取得的效果差异，利用不同专业间培养方案在OBE推进上的时间差，课程教研组在2022年选取了智能制造学部自动化专业与轨道交通学院轨道交通自动化专业作为对照样本，进行了电气控制与PLC课程教学改革环节的探索与分析。

样本一选取2020年通过第一阶段认证答辩开始实施OBE课程改革的自动化专业，大学二年级的200706班与200707班，其样本学生人数为97人，按培养方案课程理论教学学时为32学时，实验学时为8学时。该班级开课前已完成先修课程“电路分析基础”“电气工程CAD”与“模拟电子技术基础”。

样本二为2023年拟开展OBE课程改革的轨道交通自动化专业，大学三年级的190731班及190732班等，其样本学生人数为75人，按培养方案课程为纯理论教学学时32学时，实践方面则由工程综合训练另外培训。该班级已完成先修课程“电路分析基础”“模拟电子技术基础”“数字电子技术基础”“传感器与测试技术”“自动控制原理”“电力电子技术”“单片机原理与技术”。

从先修课程知识储备上看，轨道交通自动化大三的学生具有一定学习优势，从课程上看，自动化大二学生因为有课内实验环节设计而占优。因此基本上两个专业的教学都处于同一起跑线上。

二、OBE引入课程环节的对比环节设计

根据培养方案，两组班级共用统一教材，课程组设定了五个课程目标：（1）掌握电气元件及PLC模块工作原理，能分解分析控制系统设计需求，合理选用元件及模块。（2）综合PLC与其他学科知识，评估先进性与经济性，设计控制原理图与PLC编程，培养PLC控制集成自动化系统设计与工程素质。（3）根据系统集成需要，选择PLC编程环境与语言，使用仿真方法验证PLC。（4）结合PLC系统需求与编程环境，使用仿真软件预测系统运行情况，并验证实际工作情况。（5）学习PLC系统可扩展性，理解模块化编程思想，培养系统集成相关学科意识。

在课程环节设计上，授课内容分为5个部分开展，见图1。为了在教学过程中对知识点掌握情况进行紧密跟踪评估，同时作为学生平时学习成绩测算，课程组针对这5个部分的掌握情况设计了相同的过关测试题目及课程设计题目，并利用云班课系统在线发布。平时学习情况考核系统见图2。

教学设计方面，对于样本二轨道交通自动化专业学生仍采用传统教学模式，全部理论学时以教师为课堂主体，教学重点覆盖全部大纲规定的内容，负责讲解知识点和提供示例，学生通过听讲、记笔记、完成设计作业等方式学习，教师通过课堂提问、批改作业的方式来追踪考查学生学习掌握知识的情况。

对于样本一自动化专业学生的教学则依据OBE教学模式设计，强调学生的中心地位，教学设计和实施都围绕预期的学习成果进行。具体措施设计主要有以下四点。

1.从第4课时起，将97名学生随机分为20个学习小组，每节课后会设置下节课的团队学习目标，并安排部分可依靠网络资源学习的题目布置预习任务。鼓励学生通过参与实际项目来应用所学知识，解决实际问题。这种学习方式有助于提高学生的实践能力、团队协作能力和创新能力，使他们能够更好地适应未来工作的需求。通过小组讨论、课堂辩论、在线交流等方式取得平时成绩，鼓励学生积极参与课堂，发表自己的观点和看法，提高批判性思维能力和沟通能力。

2.选取5个部分的模块进行小组研究及探讨，这5部分要求各小组成员以小组为单位讨论学习共同完成学习任务，并在云班课中提交作业，最后结合教师评定及组内互评取得部分平时成绩。

3.根据顾问及学校建议利用反向教学设计OBE教学模式的核心环节，其中设计了8课时的在线翻转课堂教学环节，先明确学生完成课程后应达到的预期学习成果，然后基于学习成果反向设计课程内容、教学方法和评估方式。这种设计方式确保教学活动始终围绕学生的实际需求和能力培养展开。在翻转课堂授课中选取其中两个通用知识模块进行，课前制作知识点卡片，按小组提前准备，利用腾讯会议分小组讲授、穿插提问及教师点评，翻转课堂设置小组差异化评分以增强成员的积极性。

4.个性化指导设计。在教学过程中会根据学生的学习表现和进度给予实时反馈，帮助他们及时纠正错误，调整学习策略。同时，针对学生的个体差异，提供个性化的指导和支持，确保每名学生都能得到充分的培养。在实践环节设计上，对于自动化班级的8个课时课内实验，充分利用实验设备定制了需求，要求每名学生将自己的学号做成LED驱动程序显示并上传云班课，最大限度地调动每名学生的积极性。

两个对照实验班级均采用目标达成度计算进行持续观测，以期通过定期评估学生的学习成果，对教学方法和内容进行持续改进。

三、教学结果对比评估

结合OBE教育理念在“电气控制与PLC”课程中的相关要求及知识点，课程组对考核成绩结构设置见表1。

在本次对比探索中，两个专业样本的所有平时成绩点均在线上云班课平台保存，由线上记录导出。由于实验课安排差异、课程设计题目不一致和平时成绩构成不同，课程组仅以考题一致的期末考试对两个专业的得分率做一个对比测算，结果相对较客观（见表2）。

从过程评估上看，与传统教学模式相比，采用OBE教学的学生在学习过程中的表现更积极一些，包括课堂参与度、实验完成情况、课程设计进度等，本次对比实验在元件参数理解、系统集成的方面，自动化专业样本的得分率数据优于轨道交通自动化专业样本，最终考核达成度领先5～10个百分点，也反映出了OBE教育理念在工程类课程上的优势。

结语

虽然一次教学探究无法全面对比OBE教学与传统教学的所有差异，但本次对比研究揭示了两者的一些关键特点及优缺点。传统教学模式的特点是教师主导，结构清晰，适合大规模理论教学，课堂推进效率高且易于管理，但缺点是学生参与度低，兴趣可能受影响，且缺乏个性化教学，无法针对学生的个体差异和兴趣进行针对性教学。OBE教学模式强调学生的中心地位，关注学习成果和能力发展，优点在于提高学生的参与度和兴趣，满足学生的不同需求，教学目标明确，实践性、评估有效性更强。但实施工作量大，需教师深入理解和重构内容，课前准备要充分，对教师素质要求高，且评估复杂，增加教学工作量及其复杂性。

综上所述，传统教学模式和OBE教学模式各有优点，引入OBE教育理念的课程教学设计应根据具体的教学环境和目标进行考虑。在实际应用中结合两种模式的优点，既能利用传统教学针对困难知识点的高效性，又能通过实践方向结合OBE教育观念调动学生积极性的方式进行混合式教学，可以更好地提高教学效果和满足学生的个性化需求。

参考文献

［1］夏文鹤，杨青，秦连升.“电气控制与PLC”课程教学方法改革探索［J］.教育教学论坛，2023（8）：61-64.

［2］邱旋，黄晶，王伟，等.基于OBE理念的《电气控制与PLC》项目式教学改革的探索与实践［J］.中外企业家，2020（19）：211-212.

［3］林立松，王建祥.基于OBE-CDIO的《电气控制与PLC》课程项目化在线混合教学研究与实践［J］.山东农业工程学院学报，2022（6）：32-37.

［4］仝瑶瑶，张静宇，张玉凤.基于OBE理念的BOPPPS教学模式在电气控制及PLC课程中的应用［J］.创新创业理论研究与实践，2023（10）：35-39.

［5］刘起汉.基于仿真技术的电气控制与PLC技术教学研究［J］.木工机床，2023（4）：37-48.

［6］吴佳楠，彭芳，彭亿姿.电气控制与PLC创新实践型人才培养“三融合”模式构建与实践［J］.中国现代教育装备，2024（3）：132-135.

Comparison of OBE Teaching and Traditional Teaching Mode Experiments in the Electrical Control and PLC Course

LI Hua-song， LI Cheng-fei， YANG Min， ZHANG Dan

（School of Mechanical and Automation Engineering， Wuyi University， Jiangmen， Guangdong

529020， China）

Abstract： This paper focuses on the core course of automation major， “Electrical Control and PLC” and implements the objective-based OBE curriculum reform construction work. It explores the construction methods of online and offline blended teaching under the OBE concept and compares the application effects of the blended teaching mode based on the OBE concept with the traditional teaching mode in the course of Electric control and PLC. Through comparative experiments， the paper summarizes and reports the effects of teaching reform. Through continuous evaluation， reflection， and improvement， it aims to achieve the goal of engineering education reform in blended teaching of electrical control and PLC courses， and strive to improve teaching quality and cultivate students’ practical ability.

Key words： electric control; PLC; OBE teaching