聊城职业技术学院教学改革研究项目：编号：2022LZYJ13B

课题名称基于OBE理念背景将创新能力培养融入机电专业课程教学的研究与实践  

1 引言

在当代的工业自动化领域，PLC（可编程逻辑控制器）技术已经成为不可或缺的一部分。它在提高生产效率、降低成本、实现生产线的灵活调整等方面发挥着重要作用。随着工业4.0的不断推进，对机电专业学生的要求也越来越高，尤其是在创新能力的培养上。创新能力成为学生适应未来工作挑战的关键能力之一。因此，如何在PLC技术应用课程中有效融入创新能力的培养，成为了教育工作者面临的一项重要任务。

在这种背景下，本研究旨在探讨在OBE（Outcome-Based Education，成果导向教育）理念指导下，如何将创新能力融入机电专业课程的教学改革实践中，以PLC技术应用课程为例。OBE教育理念强调以学习成果为中心，关注学生的实际能力培养，这为本研究提供了理论支撑和实践指导。通过将OBE理念应用于PLC技术课程的教学设计和实施中，旨在促进学生的全面发展，特别是在创新能力上的提升，为学生将来的职业生涯奠定坚实的基础。

2 OBE教育理念概述

2.1 OBE教育理念的核心

OBE（Outcome-Based Education）教育理念是一种以学习成果为导向的教学理念，它强调教育的目标应当是提高学生的实际能力和综合素质，而非仅仅传授理论知识。OBE理念的核心在于明确教学目标、设计以成果为中心的教学活动、实施有效的评估方法，并以此来促进学生知识、技能和态度的全面发展。这种教育模式强调教育的最终成果，关注学生在课程结束时能够达到的具体能力和水平。

2.2 OBE在高等教育中的应用现状及意义

在高等教育中，OBE教育理念的应用日益广泛，这主要是因为它能够更好地适应社会和经济发展对高等教育的需求。在全球化和信息化日益加深的今天，高等教育机构面临着培养能够适应快速变化社会需求的创新人才的挑战。OBE理念通过将教学重心从教师的教学活动转移到学生的学习成果上，有助于学生培养解决实际问题的能力、创新思维和终身学习的习惯。此外，OBE还鼓励教育工作者不断评估和优化教学策略，以确保教学活动能够有效地支持学生达到既定的学习成果。

3 PLC技术应用课程的现状分析

在当今的工业自动化领域，PLC（可编程逻辑控制器）技术的应用广泛且深入，它对提高生产效率、降低成本、实现设备的高度自动化和智能化起到了至关重要的作用。因此，PLC技术应用课程作为机电专业中的一门核心课程，其教学的重要性不言而喻。该课程通常旨在通过理论讲授和实践操作相结合的方式，使学生能够掌握PLC的基本原理、编程技巧及其在自动化控制系统中的应用。

目前，PLC技术应用课程的教学内容主要包括PLC的基本工作原理、硬件结构、编程语言和编程工具、以及PLC在不同工业自动化场景下的应用等。教学方式多样，从传统的课堂讲授到实验室操作，再到项目驱动学习，试图通过多种教学模式激发学生的学习兴趣和创新思维。在教学现状方面，一些高校和职业技术学院已经建立了较为完善的PLC实验室，并配备了先进的PLC设备和仿真软件，为学生提供了良好的实践操作环境。

然而，在PLC技术应用课程的教学过程中，仍然存在一些主要问题和挑战。首先，教学内容与工业实际应用之间存在脱节。虽然教学内容涵盖了PLC的基础理论和操作技能，但往往缺乏与最新工业技术趋势和应用场景相结合的案例分析和项目实践，导致学生无法充分理解PLC技术在实际工业环境中的应用价值和操作细节。其次，传统的教学方法难以满足学生个性化和主动学习的需求。尽管已经引入了实验操作和项目驱动学习等教学模式，但仍以教师为中心的教学方式占主导，学生的主动探索和创新实践能力培养不足。此外，课程评价体系往往过于注重理论知识的考核，而忽视了实践技能和创新能力的评价，这也在一定程度上影响了学生对PLC技术应用能力的全面提升。最后，教学资源的不足和更新滞后也是制约PLC技术应用课程教学质量提升的重要因素。由于PLC技术更新迅速，一些教学设备和教材已无法满足最新技术发展的需求，缺乏对新型PLC产品和先进应用技术的介绍和训练。同时，教师队伍的专业水平和教学方法也需要不断更新和提升，以适应新技术和新理念的教学要求。

4 创新能力的内涵与培养路径

4.1 创新能力的定义及其重要性

创新能力是指个体在面对新问题或挑战时，能够运用知识、技能和经验，结合创造性思维和方法，提出新颖有效的解决方案的能力。它涵盖了识别问题、分析问题、解决问题的全过程，并且强调在这一过程中运用创新思维和技术实现新思想、新方法或新产品的创造。在现代社会，随着科技的快速发展和经济全球化的加深，创新已成为推动社会进步和可持续发展的关键动力，因此，创新能力的培养成为教育和人才培养中的核心内容之一。

具备良好的创新能力，对于学生个人而言，不仅能够增强其解决复杂问题的能力，提高适应变化的能力，还能够在未来的学习和工作中展现出更高的竞争力和创造力。对于社会和国家而言，创新能力的培养能够为社会发展提供源源不断的创新人才和创新思想，促进科技进步和经济增长，提高国家的国际竞争力。

4.2 创新能力培养的基本路径

培养创新能力是一个系统工程，需要从知识传授、能力培养、心态塑造等多个方面着手。首先，知识的传授是创新的基础。教育应当提供丰富、多样的知识体系，让学生掌握扎实的基础理论知识和广泛的跨学科知识，为创新思维提供充分的素材和基础。其次，能力的培养是创新能力形成的关键。这包括培养学生的问题发现能力、问题分析能力、批判性思维能力和解决问题的实践能力。通过项目驱动学习、案例教学、实验室研究等方式，激发学生的好奇心和探索欲，鼓励学生主动学习、动手实践，通过实际操作解决问题，从而在实践中提升创新能力。再次，心态的塑造对于创新能力的培养同样重要。培养学生的创新意识和创新精神，包括敢于质疑、勇于尝试的精神，以及面对失败和挑战时的坚韧和韧性。教育过程中应该鼓励学生积极尝试，即使失败也要从中学习经验，持续改进和尝试，培养学生的创新信心和持续创新的动力。

5 基于OBE理念的PLC技术应用课程教学改革设计

5.1 教学目标的确定与分解

在OBE（Outcome-Based Education）教育理念下，教学目标的确定以学生的学习成果为中心，关注学生毕业后能够达到的具体能力。对于PLC技术应用课程而言，教学目标的设定应涵盖知识理解、技能掌握、创新能力和问题解决能力四个方面。首先，确保学生能够理解PLC的基本工作原理和应用场景；其次，学生应掌握使用PLC进行编程和故障诊断的实际技能；再次，培养学生运用PLC解决实际工业自动化问题的创新能力；最后，提升学生的跨学科整合能力和团队合作能力。这些教学目标应进一步细化为具体的学习成果，以指导课程的设计和实施。

5.2 教学内容的优化与整合

根据确定的教学目标，PLC技术应用课程的教学内容需要进行优化与整合。优化的重点在于剔除过时的技术和知识，加入最新的工业自动化技术发展趋势和PLC应用案例。例如，引入基于云计算和物联网的PLC应用，让学生了解PLC在智能制造中的应用。内容整合方面，应强化理论与实践的结合，如通过案例教学法将理论知识与实际应用相结合，提升课程的实用性和有效性。同时，鼓励跨学科学习，将电气工程、计算机科学与机械工程等相关学科知识融入PLC教学中，以培养学生的综合应用能力。

5.3 教学方法与手段的创新

为了实现教学目标，PLC技术应用课程的教学方法和手段需要创新。采用项目驱动教学法，让学生围绕实际的工业自动化项目进行学习，增强学习的针对性和实践性。例如，设计一个基于PLC的自动控制项目，让学生从需求分析、系统设计、编程实现到系统调试的全过程中学习和应用PLC技术。此外，利用虚拟仿真技术和在线教学平台，为学生提供更多的实践操作机会，尤其是在设备资源有限的情况下，虚拟仿真可以有效提高学生的学习效率和兴趣。同时，鼓励学生利用开源资源和在线社区进行自主学习，拓宽学习渠道，提升自学能力。

5.4 教学评价体系的构建

教学评价体系的构建是OBE教育理念的关键组成部分，它应能全面、客观地反映学生达到教学目标的程度。PLC技术应用课程的评价体系应包括形式性评价和终结性评价两部分。形式性评价关注学生学习过程中的表现，如实验报告、项目进展、同伴评价等，重点评价学生的参与度、合作能力和问题解决过程。

6 教学改革实践与案例分析

6.1 实践活动设计与实施

在基于OBE理念的PLC技术应用课程教学改革中，设计并实施了一项以工业自动化控制系统设计为核心的实践活动。此活动旨在通过实际操作让学生深入理解PLC技术及其在工业自动化中的应用。活动的具体实施过程如下：

首先，活动从需求分析开始。学生小组被赋予一个模拟的工业控制系统项目，要求学生通过团队讨论来明确项目的目标和需求。通过这一阶段，学生能够理解工业自动化项目的实际背景和需求，为后续的系统设计打下基础。接下来，进入系统设计阶段。学生需要利用所学的PLC知识，设计出满足需求的控制系统方案，包括制定控制逻辑、选择合适的传感器和执行器等。在这一阶段，学生通过合作完成设计任务，提高了理论知识和实践技能的综合运用能力。

编程实现是实践活动的核心部分。学生根据设计方案，使用PLC编程软件进行编程。这一阶段不仅考验学生的编程技能，还考验他们将理论知识应用于解决实际问题的能力。编程过程中，学生遇到的问题和挑战促使他们不断搜索资料、交流思路，有效地提升了他们的问题解决能力。最后，进行系统的测试和验证。学生需要对编程完成的PLC控制系统进行测试，确保系统能够按照预期工作。这一阶段，学生通过测试与调试，深入理解了PLC控制逻辑的实际应用，进一步巩固了PLC技术的实践操作能力。

通过这一系列的实践活动，学生不仅掌握了PLC技术，还在解决实际问题的过程中提升了自己的创新能力和团队协作能力。

6.2 教学改革成效分析

教学改革实施后，通过对比改革前后学生的学习成果和反馈，可以明显看出教学改革的成效。学生对PLC技术应用的掌握程度有了显著提高，他们不仅能够熟练地进行PLC编程，还能够根据实际需求设计和实施控制系统。

更重要的是，学生的创新能力得到了显著提升。通过参与实际的项目设计和实施，学生在解决问题的过程中展现出了极高的创新思维和实践能力。学生反馈，通过这种项目驱动的学习方式，他们不仅学到了知识，更重要的是学会了如何应用这些知识解决实际问题，这对他们未来的学习和职业生涯都有重要意义。

7 结论与展望

7.1 研究结论

本研究基于OBE理念，对PLC技术应用课程的教学改革进行了系统的设计和实践。通过明确以学生学习成果为中心的教学目标，优化和整合教学内容，创新教学方法和手段，以及构建科学的教学评价体系，实践活动显示出了显著的教学成效。学生不仅在知识和技能方面取得了进步，更在创新能力和解决实际问题的能力上实现了质的飞跃。此外，项目驱动和团队合作的学习模式有效提升了学生的学习兴趣和参与度，为其后续的职业生涯奠定了坚实的基础。

7.2 研究的局限性与未来展望

尽管本研究取得了一定的成果，但仍存在一些局限性。例如，教学改革的实施范围和深度还有待扩展，参与改革的师资力量和资源配备也需进一步加强。未来的展望中，研究将进一步探索如何更加高效地融合OBE理念与工程教育，尤其是在智能制造和工业4.0背景下，如何更好地培养学生的跨学科能力和国际化视野。此外，研究还将关注教学改革对不同背景学生的影响，力图实现更加个性化和多样化的教学策略，以适应快速变化的社会和技术需求。

参考文献

[1]何欣.基于OBE理念的机电专业“四阶段、四层次”实训教学模式研究[J].职业教育研究,2023,(07):50-55.

[2]王菊.基于OBE教学理念的机电课程教学方法革新[J].新课程研究,2023,(33):51-53.

[3]黄洋洋.基于OBE理念的机电一体化专业人才培养模式改革[J].中国管理信息化,2021,24(20):201-202.