PLC课程教学改革与实践

第一篇：PLC课程教学改革与实践

摘 要： 作者根据职中生的能力特点，认为plc教学适宜采用“以案例为主线的教，以任务为驱动的学”的教学模式，并介绍了其在教学过程中具体的实施过程和方法，以及一些教学体会。

关键词： plc 案例 任务 教学改革

“兴趣是最好的老师”，也是教学的前提和归宿。如何激发和保持学生的学习兴趣是目前中职教育者普遍探索的热点问题。多年来，我根据plc（可编程控制器）课程的特点，以及教材的局限性，在plc的教学实践中进行了“以案例为主线的教，以任务为驱动的学”的教学模式的有益探索。这种教学模式涉及两个重要的因素，即案例与任务。前者侧重于教，指教师在教的过程中以案例为基础，以案例为蓝本；后者则侧重于学，指学生在学的过程中以任务为驱动，以解决问题为目标，在解决问题的过程中学习。采用这种教学模式进行教学，教师如何选取并运用好案例，如何设计任务，如何指导学生完成任务，将直接影响学生的学习兴趣和情绪，从而直接影响到教学的效果。

一、以案例为主线的教

plc的案例教学，就是教师根据教学目标和教学内容的需要，通过典型而实用的教学案例，引导学生参与分析、讨论、表达等活动，让学生在具体的问题情境中，积极思考，主动探索，以培养学生综合能力的一种教学方法。

由于案例教学的整个教学过程是以案例为主线，围绕着案例来开展整个课堂教学活动，因而案例设计与选择的质量，将直接影响到教学的效果。案例应是课程某一单元或环节的知识的概括，是引发学生学习动机与学习兴趣的重要手段。因此，教学案例的选取和设计应覆盖课程的基本知识点，抓住某阶段学习知识体系中重点和难点，精心选取有实用性和代表性的案例。例如，我在介绍plc梯形图编程方法时，选取了“plc控制电动机正、反转程序设计”的案例。这个案例简单、实用、典型，通过案例重点介绍了基本指令ld、ldi、and、ani、or、ori、out、end等的功能与用法，梯形图的绘制方法，难点是梯形图程序与指令表程序之间的转换。透过分析案例，学生比较容易掌握这部分内容。

另外，案例的运用是增强教学效果的保障。首先，要制订周密的计划。“凡事预则立，不预则废”，相对传统教学，案例教学是一种动态开放式的教学模式，虽然学生是主角，但不等于教师可以置身事外，无所作为。相反，为了保证案例教学效果，教师要事先花更多的精力做好各项准备工作，制订一个详细周密的案例教学计划，其内容包括根据本课程教学目标计划安排案例的个数，根据本学期教学进度安排各个案例实施的时间。在此基础上，给每个教学案例制订一个具体的实施计划，内容包括：案例类型、案例讨论的具体步骤，以及可能出现的问题与对策、相关设备的配备，等等。其次，教学中对所应用的案例不妨先演示，通过演示讲解，使学生明确学习内容与目标，激发求知欲望。

在职业中学，plc的教学侧重于实际的基础性编程设计，如果在教学中以传统的线性顺序进行，每一个问题先分析清楚再进行下一个问题，这对plc程序设计课程来说是非常困难的。一方面，一个个独立的概念、指令很枯燥。另一方面，plc指令的数量也非常大。但是如果我们把这些概念、指令融合到实际案例中，在分析案例的功能、实现方法等的过程中讲述相关的概念、指令，那么学生首先接触到的不是一个具体的指令知识，而是一个实用、典型的案例。在教学内容变得实例化后，学生学习的兴趣会有很大的提高。

二、以任务为驱动的学

任务驱动教学法是一种建立在建构主义教学理论基础上的教学法。所谓“任务驱动”，就是让学生在一个典型的plc程序设计“任务”的驱动下，展开教学活动，引导学生由简到繁、由易到难，循序渐进地完成一系列“任务”，从而构建真正属于自己的知识和技能。其中的任务，既蕴涵了学生应该掌握的知识与技能，又蕴涵了学生应该获得的能力训练。在完成“任务”的过程中，培养学生分析问题、解决问题的能力。

运用任务驱动教学法于plc教学，在形式上是：明确并提出任务→师生共同分析完成任务的方法和步骤→学生自学或协作完成任务→教师适时指导→交流及讲评。

用任务驱动教学模式进行教学，教师的教和学生的学都是围绕如何完成一个具体的任务进行的。首先教师明确教学任务即“任务”设计，在“任务”设计时要注意实用性、适宜性、渐进性等原则，要求把学生应掌握的知识、技能和能力的提高融入任务中。这就需要教师认真地分析教材，认真研究教学大纲，确定教学目标、教学内容、教学重点、教学难点，更要考虑学生的心理特征和兴趣所在。然后提出一个需要完成的具体任务，与学生共同分析解决该问题所需的知识、方法和步骤，由学生来完成任务，可以独立完成，也可以合作完成，目的是通过完成任务，掌握学习内容，学会学习，培养综合能力。在这个过程中，教师参与探索和指导，引导学生掌握教学内容，适时在班级交流，发现新思路，推广新思路，鼓励创新。教师进行比较、评讲、归纳，学生从中得出结论，引导交流，共同进步。

例如：在学习步进顺序图应用于plc程序设计教学时，在教学前先提出一个任务：“请你设计一个控制十字路口交通灯的程序。”围绕这个任务，讨论分析需要解决的问题，程序需要提供的功能，需要通过哪些途径来实现。

考虑学生知识接受能力的差异，从学生实际出发，对任务进行切分，从母任务中分解出一个子任务，即要求学生先完成控制十字路口东西或南北单方向交通灯程序的设计，然后进行十字路口两个方向的合成设计，从而引导学生由简单到复杂，循序渐进地完成整个设计任务，更好地激发并维持学生的学习兴趣。

要完成整个设计任务，必须正确了解十字路口交通灯的控制功能，否则无从入手。这时教师不要急于讲解，而应先让学生讨论，分析任务，提出问题。比如，学生阅读一段描述交通灯控制功能的文字说明后，普遍提出很难理解，这时教师应及时作适当的启发和引导：是否可以采用流程图或波形图来描述其控制流程？帮助学生通过更直观方法去解读其中的内容，为后续设计奠定基础，同时也给学生指明一种处理类似任务的方法和思路。

学生接受设计任务后，通过查阅有关资料，或者参照老师讲过的案例，独立或合作完成任务。在这个过程中，教师要适时指导，或参与一些学生的讨论或探讨。在完成设计的过程中，不同层次的学生会提出不同层次的问题，教师应随时随地解答学生提出的问题，个别问题个别回答，带有普遍性的问题在全班回答或讲解。

在大约一半的同学完成任务的时候，教师要召集学生进行任务讲评，具体做法是：教师将学生完成的程序浏览一遍，挑选出几位编程技巧较高而思路各异的学生的作品，让他们在课堂上展示自己的程序，谈谈各自的设计思路、编程技巧等，然后教师进行比较点评，指出各自的优缺点，引导其他学生吸取他人的长处，补己之短。《学记》中有句名言：“独学而无友，则孤陋而寡闻。”也可以借此培养学生相互切磋技艺，合作学习的团队精神。

教与学是相辅相成、不可分割的。案例是学生从中获取知识的载体，任务是学生巩固知识、掌握技能的手段。二者相互联系、相互配合。这种相互作用的双边活动构成了整个教学过程。

在实践性较强的plc教学过程中，采用“以案例为主线的教，以任务为驱动的学”的教学模式，始终把学生作为教学的主体，以案例为主线，以任务为驱动，让学生通过学习案例，上机操作，把书上死的理论变成活的应用，这种教学模式较好地解决了教与学的矛盾。

第二篇：PLC课程教学改革

PLC课程教学改革

中船澄西技工学校电工电子组 殷志健 摘要: 随着PLC技术的发展和应用的推进，PLC已成为系统自动化、信息化、远程化及智能化的重要支柱。因而，学习PLC不仅是自动化系统集成的设计、使用与维修人员的迫切要求，也是相关专业即将走上工作岗位的技校生的必要条件。如何引导学生顺利掌握PLC的原理及使用方法,提高中等职业学校学生的操作技能，是专业课教师的一项重要教学任务。本文简述指导学生学习、应用PLC的一些常用的教学方法。

关键词: 可编程控制器 理实分配 实习指导

随着经济的发展和科技的进步，机械行业已经从机械化向智能化方向发展，加工手段已经由技术型向智能型转化。原来有继电器控制的生产设备，因其控制装置体积大、耗电多、可靠性差、改变生产程序不方便等缺点已不能满足产品多元化生产方式的需要。而可编程控制器正是综合计算机技术、自动控制技术以及通讯技术发展起来的新一代工业自动化控制装置。它以其控制能力强、改变生产程序灵活方便、可靠性高等特点，在工业自动化控制中显示出较大的优越性。因此它在自动化控制中得到了广泛应用。

随着PLC技术的发展和应用的推进，PLC已成为系统自动化、信息化、远程化及智能化的重要支柱。因而，学习PLC不仅是自动化系统集成的设计、使用与维修人员的迫切要求，也是相关专业即将走上工作岗位的技校生的必要条件。所以我认为技术学校专业教学内容的设置一定要放宽眼界，瞄准市场的要求，以培养生产一线所需的劳动者为突破口。所以，有关学校和培训机构大力开设PLC课程、办各种类型的PLC培训班，也就成了顺理成章的事了。要开好PLC课程，合理的教材与实验设备是重要条件。以下是我个人在两年的电工实习教学经验中得出的几点体会。

一 合理安排教学的流程

我校在完成了电力拖动单元电路和机床控制电路的专业教学内容基础上，紧随其后安排了可编程控制器这一内容；既使继电器控制的教学内容得到合理的延伸，又降低了教学上的难度便于学生理解和掌握，收到了较好的教学效果。因为学生在前面学习继电接触器控制课题上有了较扎实的基础，况且可编程控制器又与以往的接触器控制有相同和相似之处，故学生学习起来感觉知识内容既连贯又易于掌握和接受。

PLC的内部有很多的辅助继电器，起作用相当于继电器控制系统中的中间继电器，用于状态暂存、辅助移位运算及特殊功能等。输入部分按下按钮，PLC内部的电源在按钮闭合的作用下经过COM端、X端形成一条回路给X的线圈提供了电压，想当于给接触器的线圈提供了额定电压，相关的辅助触头发生相应的动作变化（线圈得电，常闭触头断开，常开闭合）。输出部分在X的常开触头闭合的作用下，使得外部电源经过COM端、Y端形成一条回路给负载提供了足够的电源，从而实现了控制作用。这样结合低压电器的学习体会，降低了教学上的难度便于学生理解和掌握，收到了较好的教学效果。

二 理论实践合理安排

根据我个人学习的亲身体会，学习PLC，仅仅学习理论是远远不够的。必须边学习理论，边亲自动手操作。只有这样才能真正学会使用PLC。本人建议理论教学与实验操作的课时比例为5：3。如果1：1更好，最少也要2：1。

如果有的学校有条件的话最好采用一体化教学，中等职业教育的目标是发展学生的技术实践能力，注重实际操作。一手抓技能是中等职业教育的根本。所以在文化基础课以“必须、够用”的前提下，对PLC的实习课保质保量的安排，以确保学生有一技之长，因为对学生而言，技能是立身之本。

三 新生入门增强学生兴趣

在讲解PLC的结构时，最好是教师把一台PLC拆成几部分出示学生看，由于中等学校学生的文化基础薄弱，教师如果能够结合实物进行讲解PLC的内部结构，解体PLC，具体讲解电源模块、I/O模块、CPU模块、数据存储器等具体板块，这样学生对PLC就有一个较清晰的印象，为进一步了解PLC的外部结构及外部设备做好准备，这样学生对PLC的结构就有一个感性的认识，教学效果会很好。相对理性知识，学生在感性直观教学中易于理解、掌握，通过思考各部分的功能，加深对PLC的结构的掌握。在讲解程序时，拒绝空洞说教。以应用为目的，学习PLC的输入输出接口的使用方法和各种指令。结合实验教学，具体讲解PLC的各种输出接口使用方法，以及可以使用的负载类型等，讲解基本指令结合具体的控制。使学生对编程产生基本认识，能够入门。四 加强辅导，做好三个指导 实训教学强调的是理论联系实际。作为实习指导教师要充分发挥自己的示范作用，我校的实习指导老师在领导的严格要求下必须做好三个指导教学，即入门指导、巡回指导和结束指导。

入门指导 实习指导教师在上实训课之前要充分备课，努力指导学生尽快掌握本次实习课的主干内容，明确教学目的。从什么地方下手，具体应该注意哪方面的问题。详细示范操作技能，包括工具使用方法、具体材料选择、布线方式等。尽量使教学内容浅显易懂，使学生在最短的时间内掌握可编程序控制器的硬件安装、接线方法；软件编程环境等。

巡回指导 这是种一对一的及时点评和点拨，巡回指导不仅使学生能明确认识自己的不足，有利于提高实习质量，而且更有利于实习学生理解并灵活运用到实习学习的过程之中。案例分析式的实习教学指导能够更实际、更有效、更能使实习目的落到实处。教师要进行专业巡回指导并进行耐心的点评和交流，倾听实习学生在实习过程中的感受，指导他们的实习活动中的方式方法，解答他们在实习过程中遇到的难题。同时也要提出一些针对性的建议。技能实际训练要求学生通过动手、直观感受，观察现象和掌握结论，进一步加深理解所学的理论知识。同时PLC实训，要求学生调试自己编制的程序，进行模拟实验和带负载两种层次的训练。在培养学生动手能力的同时，培养学生应用理论知识的能力及处理和解决问题的能力。例如：电机正反转PLC控制实验时，教师引导学生复习电力拖动中做过的双重连锁电机正反转的电气原理图，讲解“翻译法”，让学生把它变成PLC的梯形图。接着由学生自己动手接好I/O接线，用手持编程器或者计算机软件把程序输入到PLC中，再运行自己所编的程序。

加强结束指导 结束指导是在实习结束是进行的针对共性问题总结性指导，要求教师能够发现共性问题，认真点评。针对每次实习教学存在的大多数学生易于出现的错误，重点加以强调，避免再次发生问题。五 精心设计课题，培养学生思维能力

在编制具体程序时，指导学生加强观察，掌握控制设备的动作规律。在编写交通信号灯控制程序和电梯控制程序时，可以运用此方法。如：在编写交通信号灯控制程序时，学生对整个过程较易混淆，就要求学生对十字路口的车行交通灯的工作过程进行观察、记录，把自己看到的写下来。这样在编写交通灯控制程序时，由于已经积累了对交通灯的认识。对于东西南北红、绿、黄灯的交替过程就不易模糊，印象较深，有助于程序的理解。制作教学实验用具是最好的理论联系实践方法，在制作教具的过程中，涉及很多的教学内容。指导学生制作教学电梯、程序控制喷泉等教学模型，由机械教师指导学生完成相关机械制作，然后进行统一调试，通过实际制作，使学生明白一个完整的工程过程包括：实际工程分析、PLC选型、I/O分配、硬件设计安装接线、软件设计、模拟调试和现场调试等过程。为进一步学习好PLC打下良好的基础。不但激发学生学习的兴趣，还在享受成就感的同时培养了自信心、拓展了学生的创造性思维，进而提高学生解决实际问题的能力。

参考文献：

1宋伯生,陈东旭 PLC应用及实验教程.机械工业出版

2王兆义,杨新志

小型可编程序控制器实用技术

机械工业出版

3岳庆来等编.变频器、可编程序控制器及触摸屏综合用用技术.机械工业出版社.4.肇庆,彭侃编.可编程控制器原理及应用.华南理工大学出版社

第三篇：几何光学课程教学改革与实践

几何光学课程教学改革与实践

摘 要：针对学生实际和课程的发展，在几何光学教学中，根据教学内容的取舍、数学处理的详略、科学素质的培养和多媒体的使用等进行了研究和实践探索，取得了较好的教学效果。

关键词：几何光学；教学；改革

Educational reform and practice in geometrical optics

Yue Baowang，Gao Yan

Xinzhou Teachers University，Xinzhou，034000，China

Abstract： Against the circumstance of the students and the development of the course，study the choice of the teaching content，the treatment of mathematics，the training of scientific literacy and the usage of multimedia.And get better results in teaching.Key words： geometrical optics； teaching； reform

几何光学是光学中以光线概念为基础，研究光的传播和成像规律的一个重要分支。几何光学发展历史长，理论完善，其结论在许多情况下符合实际，在日常生活和生产实际中有着广泛的应用。几何光学作为师范类物理专业的一门必修课，对未来中学物理教师的培养有着重要的作用。但由于该课程内容理论性较强，概念比较抽象，数学处理方法较难，再加上课时紧任务重，因而要深入学习比较困难。近几年，我们针对该课程教学中存在的问题，主动适应基础教育新课改的需要，为培养合格的中学物理教师，不断进行教学方法的改革与实践，总结出一套较适合几何光学课程的教学方法。几何光学课程教学内容的改革与实践

课程的内容体系，是提高课程教学质量和实现教学目标的核心和基础。因而我们首先对几何光学课程内容从以下几个方面进行了改革与实践。

（1）在保证几何光学基础内容和自身体系基本完整的前提下，删除与初、高中重复的内容和对后续课程关联不紧密的内容以及与培养目标相去甚远的内容[1-2]，例如：在几何光学的基本原理一章中删除光的直线传播定律、光的反射定律、平面反射成像、理想光具组中共轴球面系统的组合、厚透镜、薄透镜组合和近轴光学中的矩阵方法等；在光学仪器的基本原理一章中删除人眼的结构、幻灯机和投影机的原理、像差等内容；压缩和简化了平面折射成像、全反射、三棱镜、薄透镜作图求像（利用主光轴和过焦点的光线）、光学仪器的分辨本领等内容。以上做法为增加几何光学研究新成果和热点内容的介绍赢得了时间，创造了有利条件。

（2）用有关几何光学的应用研究成果，充实几何光学部分应用内容，同时重视内容的科学组织，增强几何光学自身的逻辑性和系统性，侧重理论联系实际。如讲授光学纤维时介绍其历史和典型的应用；讲到棱镜时，对棱镜光谱仪分光的定量测量的成果做适当介绍；讲授薄透镜时，介绍薄透镜在光学仪器中的应用，尤其是进行最新研究成果的介绍；在理想光具组的基点基面中讲授节点时，增加照相机中转机的介绍，增强学生对节点概念的认识和对理想光具组理论的理解；讲授显微镜时，结合实际介绍电子扫描显微镜；介绍近视眼矫正时，理论联系实际应用，简要说明如何配眼镜。使学生感受到课程与日常生活实际的联系，提高学生的学习兴趣。

（3）教学过程中结合教学内容，适时介绍几何光学研究的热点、重大发现和进展，激发学生对几何光学的学习兴趣。如讲授光导纤维时，特意说明：现有传输总容量达到17.32 Tb/s，相当于2.1亿对人在一根光纤上同时通话。如讲授望远镜时，讲明最先进的望远镜早已经不是哈勃望远镜了，夏威夷的凯克天文台是目前最好的望远镜（拥有两座世界上口径第二大的光学近红外线望远镜―凯克望远镜，口径10米，仅次于西班牙口径10.4米的加那利大型望远镜）。讲到显微镜时，介绍目前最好的显微镜的放大倍数和最高的分辨本领，即最先进的扫描隧道显微镜放大倍数为3亿倍，分辨率可达0.1埃。同时介绍我国1979年研制成分辨本领为0.3纳米的大型电子显微镜，中科院北京电镜实验室和大连理工大学研制的中国第一台光子扫描隧道显微镜，增加学生的民族自豪感，激发学生的学习积极性和主动性。恰当处理教材中数学推导繁和难的问题

数学对于物理专业的学生来讲，是不可或缺的工具，但由于一些学生数学基础较差，部分学生对数学推导兴趣不高，因此，如何在有限的学时内，使学生较好地掌握用数学处理几何光学问题的方法，是教师在几何光学教学中面临的重要问题，这直接关系到光学课程的教学质量。对此我们将几何光学中的不同内容，从物理教学实用的角度出发，加以深刻研究，开展数学与几何光学教学内容的优化整合。

如讲授由费马原理导出几何光学的实验定律（反射定律和折射定律）时，我们用简单明了的取极小值定性说明而非用严格数学推导，抛开相对烦琐的数学推导，用理性的理解取极值的含义，通过实例来证明费马原理取极大值、极小值和常数3种情形下的正确性而非严密推导。在导出单球面反射和折射成像公式中，只需用费马原理光程取极值再加近轴条件导出其单球面反射物像公式即可，而单球面折射成像公式也不必进行数学推导。在讲授光源在较近或较远时的聚光本领时，不进行数学推导过程，而只对结论进行必要的阐明和理性分析。棱镜光谱仪和光栅光谱仪的角色散率和色分辨本领也不做严格的数学推导，仅简述导出过程且对结论进行基本的探讨和说明。这样处理使大多数学生能正确理解光学知识，从而避免枯燥的数学推导，提高了学生的学习兴趣。注重培养学生的科学素质

在光学课程教学改革中，我们把以知识学习为主转变为以科学素质教育为主，着眼于培养敢于创新、善于思索的21世纪未来中学物理教师，着重培养学生的创新精神和自主学习的能力，从强调依靠教师“教会”，转变为注意引导学生“学会”，并使学生“会学”[3]。为此，在改革中还要注意吸收利用近年来教学研究新成果，反映光学研究最新动态，通过这些知识的传授提高学生的科学素质和能力，为学生知识、能力、素质协调发展创造条件。

如在几何光学作图求像中，学生对薄透镜作图求像中熟悉的一条特殊光线是过透镜中心的光线不改变传播方向这一规律，而在单球面反射和折射作图求像中引导学生找到过哪点的光线符合类似的规律，进一步在薄透镜利用副光轴和焦平面作图求像中，如何用过透镜中心光线（副光轴而非主轴）实现作图求像。又如通过单球面反射的横向放大率，分析成像的性质，包括像的大小、正倒立和虚实。分析中强调根据横向放大率的基本定义式β=―y'/y[4]可方便判定像的大小、正倒立，根据单球面反射的横向放大率公式β=―s'/s可方便判定像的大小、虚实，而在单球面折射成像中利用根据横向放大率的基本定义式和单球面折射的横向放大率具体公式，再考虑到折射的实际光线是区别于反射，不难根据横向放大率表达式确定成像的性质，进一步根据薄透镜横向放大率表达式也能判断其成像性质。在几何光学中若要近似成像，必然要用到近轴光线条件，即光线与主轴的夹角很小，满足u≈sinu≈tgu，在单球面反射成像中要用到，同样单球面折射中也要用到，并且在导出助视仪器的放大本领、分辨本领时用到，应该引导学生注意到这一条件的变化情况，在直角三角形中直角边长近似等于斜边长，且在有关的公式推导中会自己使用。发挥多媒体教学的优势

应用多媒体教学可使课堂教学内容更加形象化，增强生动性[5]。由于几何光学中光路图特别多，尤其是在讲授光学元件的多次成像、目镜原理、显微镜工作原理时光路图较为繁杂，若教师采用板书画图或者挂图进行讲解，必然会消耗时间太多，教学效率低且形式单一缺乏生动性。因此，我们注重使用多媒体教学，将需要讲解的光路图以动态（声音、图形、动画等）形式展示给学生，让学生看到类似于真实光线的行进，将较为抽象的理论概念，以直观形象的形式展现给学生，激发学生的学习兴趣，提高学生学习的主动性，使学生理解并掌握光的传播规律。同时在使用多媒体教学中，教师还要多关注学生的学习表情，随时根据学生对知识的接受情况，调整授课速度，尤其是调整多媒体课件的播放速度。当部分学生有不理解的情况时，应适当放慢多媒体播放的速度并配合板书以求学生听得懂看得清能理解。另外，我们将多媒体教学与适当的板书讲解有机结合，如针对讲授的重点或者难点内容，辅以板书，特别是光学有关公式的推导演绎。板书的形式能让学生看得更直观明了。结束语

在几何光学的教学中，我们进行了一些改革探索，取得了一定成绩，但几何光学课程的教学改革和实践还处于初级阶段，有待进一步深入研究和实践。

参考文献

[1] 吴现成.光学课程教学改革初探[J].高等理科教育，2001（4）：35-38.[2] 钟金钢.21世纪普通物理光学教学改革思路研究[J].中山大学学报论丛，2002，22（1）：120-122.[3] 王秀琳.光学教学改革的探索与实践[J].集美大学学报：教育科学版，2006，7（2）：75-77.[4] 姚启均.光学教程[M].北京：高等教育出版社，2009.[5] 李辛毅.光学课程教学中多媒体应用的实效性研究[J].滁州学院学报，2009，11（3）：74-75.

第四篇：操作系统课程思政教学改革与实践

操作系统课程思政教学改革与实践

摘要：高校思想政治教育承担着培养社会主义事业合格建设者和可靠接班人的重大使命，国家高度重视高校思想政治工作的开展，为高校培养方式指明了新方向，形成了人才培养的新格局。操作系统是计算机科学与技术专业的核心课程，全面推进操作系统课程思政建设显得尤为重要。文章阐述了操作系统课程思政教学的设计和实践以及取得的初步成效，重点关注思政教育和专业内容的结合，通过挖掘学术道德和学术规范教育、爱国主义和科技强国教育、唯物辩证法教育三个方面的课程思政元素，旨在探索操作系统课程思政教学的新方向和新内容，促进计算机专业课思政教育水平的提升。

关键词：课程思政；操作系统；教学改革；学术规范；辩证法

1引言

中国石油大学（北京）（以下简称我校）结合实际情况，贯彻落实会议精神，坚持把立德树人作为教育的根本任务，把思想政治工作作为开展各项工作的生命线，积极构建一体化育人体系，在加强思政课教师队伍建设、提高思政课程质量方面都采取了行之有效的措施，出台了一系列的文件如《课程思政建设实施办法》《思想政治工作质量提升工程实施方案》《马克思主义学院振兴计划》等，取得了良好的效果。但是，如何在各个专业的通识课和专业课中加强思政教育，提高思政教学水平，是一个需要全面开展、逐步深入、持续改进的关键课题。对于高校教育而言，课程思政是提高学生品质的基石，须充分挖掘操作系统课程中蕴含的思政元素，结合专业课程教学，实现全方位育人。

2操作系统课程思政教学的必要性分析

操作系统是面向计算机科学与技术专业本科生开设的一门核心专业课。操作系统作为计算机的核心总控软件，是计算机系统的指挥和管理中心，被称为“计算机系统的灵魂”。操作系统课程是高等院校计算机专业最重要的主干课程之一。它囊括离散数学、数据结构、数字逻辑、程序设计基础、汇编语言程序设计等专业基础课所教授的基础知识和基本技能，综合了计算机组成原理、计算机体系结构、编译原理等专业主干课的核心知识，具有很强的统领性和综合性，在计算机专业课程体系中占有极其重要的地位。我校计算机科学与技术专业开展操作系统课程建设已有20余年，课程目标是使学生理解操作系统基本理论及方法，初步掌握综合运用软、硬件方面知识对系统软件进行分析和设计的能力，锻炼系统编程和开发能力。课程主要内容包括导论、硬件基础知识、进程管理、内存管理、文件系统、设备管理六大部分，以及Linux内核实验、多进程和多线程模型、互斥锁和银行家算法、内存管理四次实验内容。主要面向计算机科学与技术专业本科三年级学生，以课堂讲授为主，辅以研讨和实验等实践环节。课程以双语形式进行教学，使用英文教材和讲义，授课语言为中文。在操作系统这样一门系统性、综合性的专业核心课程中加强课程思政建设、开展课程思政实践，对于加强计算机专业的思想政治工作、实现全方位育人、为国家和社会培养德才兼备的计算机人才具有非常重要的意义。因此，只有在教学期间深入分析操作系统课程中所包含的思想政治内容，才能更好地将思政教育融入专业课教学中。目前，操作系统课程思政建设的相关成果较为鲜见[2-3]，尤其未见双语教学的课程思政建设方案。因此，需要系统把握课程知识结构，细致分析课程教学内容，在专业知识的教学过程中合理引入思政部分的课程设计，将思政内容巧妙融入专业教学部分，从而在潜移默化中提升学生的思想政治水平和专业能力素养。本文主要介绍我校计算机科学与技术专业操作系统课程思政的实践探索。由于操作系统课程在计算机专业课程系统中占有核心地位，因此操作系统课程的思政建设体系和思政教学元素将对计算机专业的其他核心课程具有一定的借鉴作用。

3课程思政教学设计与实践探索

为加强操作系统课程思政建设，有必要对教学内容进行系统化的设计，并且阐述具体的教学实践方法。

3.1规范教学过程，开展学术道德和学术规范教育

高校是为国家和社会培养高层次人才的摇篮，学术道德建设是开展一切学术活动的基本要求和关键环节[4]，良好的学术规范和学术道德是每一位高校学生和科研人员应该具备的基本素质。因此，为了让学生进一步了解遵守学术道德和学术规范的重要性和必要性，可在操作系统课程的介绍部分加入学术道德和学术规范教育内容。在正式上课之前，采取分组讨论的形式，让学生充分表达自己对于学术道德和学术规范的理解，激发学生的思考。随后，教师进行总结和点评，强调对违规抄袭和规范引用的界定标准，鼓励学生规范引用，严惩学生违规抄袭。在此基础上，通过案例分析让学生更直观地理解和区分抄袭和引用，引导学生树立正确的学术道德观和价值观。经过教学尝试和努力，学生在平时作业和课程报告中已做到规范引用，为日后的毕业设计和学术规范教育奠定了基础。

3.2树立报国决心，加强爱国主义教育和科技强国教育

爱国主义是中华民族维护民族独立和民族尊严的强大精神动力[5]。只有大力弘扬践行爱国奋斗精神，激励新时代学生把个人爱国之情、报国之志融入祖国发展的伟大事业之中，更加努力地学习，把国家需要放在第一位，将个人的命运与国家发展结合起来，才能使青年学生的人生有价值、有意义。在介绍操作系统的发展历史和核心技术的过程中，须强调自主知识产权对国家主权完整和国家保持竞争力的重要意义。可介绍我国在载人航天、智能制造、物联网等技术领域的突破和赶超，以及华为等企业的发展状况及在国际竞争中面临的挑战（见图1），同时结合操作系统专业知识进行讲解，设置讨论交流环节，寓教于乐，在吸引学生注意力、提升学生课堂参与度的同时，加强对学生的爱国主义教育和科技强国教育，引导学生通过交流讨论更加深刻地认识科技对于国家的重要性，充分激发学生的爱国主义情怀，鼓励学生立志投身于计算机核心关键技术的研究和应用，为国家发展做出贡献。

3.3结合专业知识，融入唯物辩证法教育

具体来说，思政教学内容包括：（1）在对进程调度算法的教学过程中，引入唯物辩证观。操作系统包括多种调度算法，如FCFS、SJF、SRTF、RR、优先级调度等，各种算法各有利弊，在实际环境中往往根据不同的用户需求和作业类型选择不同的调度算法。对于强调性能（运行时间）的系统，往往选择SJF或SRTF算法；对于强调用户交互的系统，往往选择RR算法；对于作业类型较多、需要多方面考虑的系统，还会选择多级队列或多级反馈队列等组合调度算法，需要根据主要矛盾综合辩证考量和选择。同时，算法之间可以相互转化，如优先级调度可以转化为FCFS、SJF和SRTF算法。此部分教学要求学生综合掌握调度算法的基本知识并且能够进行具体的分析和运用，学生需要具备唯物辩证思想。对此，授课过程可采用线上线下混合模式，利用雨课堂或腾讯课堂设置实时投票题目，引发学生全员参与思考；利用超星学习通进行随机点名，加强互动讨论；组织学生对所学方法进行比较和讨论，充分参与教学过程，加深对专业知识的理解，激发学生的学习热情。在讨论过程中引导学生进行辩证思考，使学生在潜移默化中接受思政教育。（2）在学习死锁内容时，引入矛盾观和发展观。死锁是操作系统课程的重要内容，其原理和机制均较为复杂，具有一定的学习难度。虽然课程内容包括大量死锁的检测和处理方法，但实际操作系统并不对死锁进行处理，原因在于死锁的检测和处理开销过大，且死锁较为罕见，死锁并非操作系统设计和运行中的主要矛盾，经过综合权衡分析，得到的最优策略是交给开发人员根据需求自行处理。此部分教学内容体现了课本知识和现实实例的冲突，正是吸引学生注意、引发学生讨论的切入点。死锁内容的教学主要采用小组讨论的形式，教师引导学生思考实际操作系统对死锁问题处理的本因，并进行点评和分析，引发学生的辩证思考，重点培养学生的哲学思想，同时以现实生活中的实例加深学生的理解，提高学生的综合分析能力，使学生既能完成专业课程的学习，又能接受思政教育。（3）内存管理机制教学中的对立统一和矛盾统一规律。段式内存管理和页式内存管理是内存管理的两种核心机制，是内存管理章节的教学重点。两种机制各有利弊，需要根据具体问题（具体需求）选择最佳的内存管理方法；同时，二者又可以相互结合，形成段页式内存管理机制。这体现了对立统一和矛盾统一规律。此部分教学可结合例题进行，采用分组讨论的形式引导学生对两种内存管理机制的利弊进行综合分析。课堂上可采用内存管理方法开展投票计分趣味活动，鼓励学生在团队合作中发挥能动性，锻炼学生的团队协作能力。教师对分析结果进行点评，引导学生进行辩证思考，加强隐性课程思政教育。（4）磁盘调度算法讲授中的对立统一和矛盾统一规律。磁盘调度算法是外存章节中的教学重点和难点。在多道程序设计的计算机系统中，进程会对磁盘不断提出操作请求，操作系统需要根据不同的请求和目标采取相应的磁盘调度算法。不同调度算法在性能上存在差异，在不同场景下具有不同的特性。此部分教学内容为磁盘调度算法的综合运用，教学方法为结合常见的机械硬盘、固态硬盘等实例进行教学。教师与学生探讨硬盘购买、使用和维护等现实问题，寓教于乐，从而激发学生的学习兴趣。在此基础上，与学生探讨磁盘调度算法设计和选择中的对立统一和矛盾统一规律，以润物细无声的方式开展课程思政教育。

4取得的成效

经过不懈的努力，操作系统课程思政教学改革取得了如下成果：（1）“计算机专业核心课操作系统课程思政建设研究”项目获得我校2020年教育教学改革立项资助。（2）“实时CPU调度”示范课获得2021年北京市高等教育学会计算机教育研究分会教学精彩片断交流二等奖。（3）计算机专业操作系统课程思政教学案例作为我校课程思政教学案例系列首篇稿件，在教务处官方公众号“石大教务”上进行展示与宣传。（4）操作系统课程顺利通过我校2020合格课程评估，学生评教满意度居全校前三。

5结语

操作系统是计算机专业的核心课程，全面推进操作系统课程思政建设的意义重大。本文首先介绍了操作系统课程思政改革的设计和实践，尝试探索计算机专业知识和课程思政的结合方式，利用操作系统课程的系统性、综合性优势，梳理辩证法、唯物观、科学观等思政元素在计算机专业课程中的体现；其次，深入挖掘操作系统课程思政元素，制订操作系统课程思政建设方案并加以实施，强化显性思政，细化隐形思政；最后，完成思政课程建设任务，探索计算机专业课程思政教育新思路，从而促进立德树人根本任务的落实。

第五篇：电机学课程教学改革的探索与实践

电机学精品课程教学改革的探索与实践

摘要“电机学”是电气工程及自动化专业的一门专业基础课,其教学质量的好坏直接影响着后续课程的学习。本文以“电机学”教学的实际体会，从实验和考核角度，介绍“电机学”实验教学改革的具体实现——实验教学方法实现“三个转变”、加强实验室建设、改编实验教材，探讨考核方式改革即“分组考试”的积极作用。关键词电机学;教学改革；实验教学；考核方式

电机学是电气工程及其自动化专业的主干专业基础课，主要讲授电机的基本原理、分析方法和基本特性，具有较强的理论性和实践性，强调知识、能力、素质的协调发展，注重培养学生分析能力、实验能力，锻炼动手能力，对后续专业课的学习极为关键。

本文以“电机学”教学的实际体会，从实验和考核角度，介绍了电机学精品课程实验教学改革的具体实现，探讨考核方式改革的积极作用。

一、实验教学改革

1.实验教学方法实现“三个转变”

实验教学方法上的“三个转变”，即转

变归一化实验管理为因人而异；转变实验指导为实验引导；转变静态实验内容为动态实验内容。

第一 转变归一化实验管理为因人而异 传统的《电机学》实验采用归一化管理，即统一的实验课时、统一的实验项目、统一的评分标准。实验课时全班均为12学时；实验项目共6个：并励直流电动机工作与调速特性、单相变压器短路与负载特性、三相变压器极性和联结组、三相异步电动机的起动和调速、同步发电机的运行特性、同步发电机的并联运行；评分时实验成绩占课程总成绩的15%，实验成绩中实验操作占50%，实验报告占50%。实验教学执行过程也完全听从教师的安排，全班统一进度和要求。这种归一化管理方式极不利于学生的个性化发展，抑制了创新能力的培养。

笔者认为，学生学习《电机学》课程时，可根据学生的特长和兴趣对他们进行分流：一部分进入实验培养，一部分进入理论培

养。进入实验培养并非不要上理论课，他们与其他同学一样要进行理论知识的学习，但因他们具备动手能力强、对实验有浓厚的兴趣等条件，教师课外可适当指导他们进行一些综合性强、难度大的电机及其控制实验项目，同时增加实验成绩占课程总成绩的比例，最高可达30%。进入理论培养的学生则可参考归一化实验管理方法进行实验教学。第二 转变实验指导为实验引导传统的《电机学》实验教学中,教师指导学生实验,根据教学计划和教学要求拟定内容，实验内容的选择、步骤的制定、设备的准备等概由老师进行，实验时学生只需要按规定的步骤机械地操作即可。实验教师是实验的主体，学生则是被动的接受实验技能。转变实验指导为实验引导，学生在教师的引导下可自行选择实验内容、制定方案，经教师同意后进行实验，实验时让学生自己检查线路，出了问题自己分析、解决。譬如在教师布置要进行《同步发电机的并联运行》实验时，学生可通过预习，自选同步发电机投入电网是采用准确同步法还是自同步法，采用准确同步法后仍可自定是采用交叉接法还是直接接法，不同的并网方法实验线路、实验设备、操作、实验现象均不相同，实验过程中教师可针对学生的不同实验方法、现象提问，实验后学生还需对各类实验方法的特点进行比较。

第三 转变静态实验内容为动态实验内容

传统教学中静态实验内容主要是验证性实验，实验内容单调，过于偏向技能性基础训练，主要以“模仿”为主。通过教师详细讲解、操作示范，学生不需主动思维和创新，只需“依葫芦画瓢”，通过反复训练学

生硬件接线来提高学生的基本技能。

动态实验内容一方面减少了验证性实验，增加了设计性、综合性、研究性实验；另一方面随时动态地更新实验内容，开设的实验项目注重专业之间的渗透，学科之间的交叉，紧跟专业的最新发展态势。学生可自选实验项目，自行进行实验线路设计、元器件购置、设备选定、实验操作，有利于培养他们的创新精神和创新能力。

我们正规划在《电机学》课程结束后安排学生进行电机综合训练。该实践环节,可巩固和加强电气工程及其自动化专业学生的电机基础理论知识和增强综合使用电机的能力，让学生设计一个多种电机协同工作，具有可操作性的以电机、变压器并网反馈为核心的系统，并进行安装调试。整个训练包含设计与绘制系统原理图、选择电气器件、系统的安装配线及调试、编制设计说明及小结等。通过这样的综合训练，可以使学生熟练、灵活使用电机，提高综合使用电机的能力。

果。

第二 进行实验设备研制与开发

我们也重视电机实验仪器的研究和开发。现正组织学生进行电机智能控制平台的研发，以此为基础开出电机实验教学项目2项，即“异步电动机变频调速实验”、“异步电机矢量控制系统研究”，对学生创新能力培养产生了较好的作用。完成这套综合实验设备将为把电机实验室建设为特色实验室打下基础。

3.改编实验教材

实验教材在实验教学中起重要的作用。除了对教材的基本要求外，一本好的实验教材应该有以下一些特点:

第一 能自成体系，能系统、全面地介绍实验原理、实验方法。当学生遇到有关实际问题时，能从实验教材上找到分析问题、解决问题的方法。

第二 应与实验设备紧密结合。第三 能给出较多思考题，学生实验前能根据问题进行预习；实验中带着问题进行操作；实验后能在实验结果中找问题的答案。

我们以“DDSZ-1型电机及电气技术实验装置”为主线,与湖南大学一起编写了《电机及拖动基础实验指导书》相应的实验指导,该教材系统介绍了电机学课程中的实验原理、实验方法。教材自成体系，在理论和实际结合的内容方面留给学生充分的思考余度，以利培养和提高学生的实验动手能力和独立分析、解决问题的能力。该实验教材在实验教学中取得了良好的效果。

2.加强实验室建设

为全面提高教学质量，深化学生对理论知识的理解和认识，为今后工程能力的进一步培养打下基础，在电机学课程实验教学改革中，我们注重加强实验室的建设。

第一 添置新实验设备

近年来我校电机实验室在原有设备基础上，大幅度改善了实验教学条件，投资百余万购进多台浙江天煌科技实业有限公司研制的“DDSZ-1型电机及电气技术实验装置”。该装置是一种功能齐全的新型综合性实验装置，具有配置齐全、功能齐全、结构紧凑、使用方便、体积小而适应面广、且有扩展能力等特点，能开设出20余个电机类的教学实验。

实验条件为电机学实验教学改革提供了有力的物质保证。因设备台数增加，实验小组人数减少，一般以2人一组比较合适，合理的分组使得每个学生都能认真进行实验，避免了以往实验时出现的有人操作，有人旁观的现象，增加了学生的动手机会，有利于学生能力培养，取得了明显的教学效

二、考核方式改革

考核方式改革是实施考试改革的核心。按传统考试方式，绝大多数考试课程要求全体学生统一参加期终闭卷考试，为改变这种现状，笔者认为《电机学》可采用“分组考试”的考核方式。

1.考核方式改革----“分组考试”

“分组考试”即教师根据学生的特长及每门课程的具体要求，制定相应的分组原则，把全体学生分成多组，不同组参加不同方式的考核，不同组平时成绩、期终考试所

占比例不同，每组平时成绩分别由不同内容的考核组成，期终考试考题一样，可根据实际情况实行开卷与闭卷相结合方式。

“分组考试”可把学生平时到课率、作业、实验、课程相关的工厂短期实习、自行设计课程有关控制系统等全部记入总成绩。

进行分组考试，首先教师根据每门课程的具体特点及学生的特长制定分组考试原则。原则制定一方面要在兼顾学生个性的同时明确规定参加每组考试的考生资格（平时表现为主），平时表现差的学生不允许参加期终考试在总成绩中所占比例小的分组；另一方面要规定每组考生的具体考试方式。

2.《电机学》分组考试原则

笔者几年来一直从事电气工程及其自动化专业《电机学》教学工作，现将该课程的分组考试原则提出来与各位专家共同探讨，希望大家提出宝贵意见。

其具体分组及考核方式如下：

第一组：平时成绩50%；期终考试50%。平时成绩由四部分组成，即到课率（6%）；作业（6%）；实验（13%）；电机厂实习（25%）。前三部分与其他两组一样，新增了第四部分--电机厂实习。按原教学计划，电气工程及其自动化专业只到电厂或变电站实习，但部分学生学习电机学时，希望能有机会看一看电机的具体结构，了解电机生产工艺、生产过程及其具体应用，通过教学内容实践化来提高学习兴趣。为此学校应与一些电机相关厂家建立实习合作关系。由于学校不统一安排实习时间，学生只有利用周末去厂里学习，这就要求实习厂与学校很近（在同一城市为佳，我校选衡阳市湘南电机厂较好）。学生实习次数只需两次（2天/次），实习完后交一份实习报告，该项占课程总成绩的25%。这组考生每班大概5-8人，他们必须满足三个条件：A.平时到课率100%；B.不缺交作业；C.前两年基础课总成绩在班上位于后25名（因他们的学习积极性不及其他同学，这种考核方式可提高他们的学习兴趣）。开学初学生自愿报名，教师严把平时关，确定该组学生名单，若人数太多，可把条件C范围缩小，必要时进行口试，把比例控制在预计范围内。学生外出实习需

一定的实习经费，而教学计划中无此经费支

出，可通过教研室协商，从全班实习经费里给每人提取50元，不足部分学生自己负担。该考核方式是面向班上成绩不太理想的学生而设计，通过A.B.C.三个约束条件督促他们平时从严要求自己，将学校教育与生产实践的紧密结合，有利于创新能力的培养。

第二组：平时成绩55%；期终考试45%。平时成绩由四部分组成，即到课率（6%）；作业（6%）；实验（13%）；自行设计一个计算机对交流机的实验控制系统（30%）。前三部分要求与其他两组一样，新增自行设计计算机控制实验部分。增加第四部分考核内容，可实现强电与弱电的结合、软件与硬件的结合，更有利于“复合型”人才的培养。这组考生比例可达全班15-25%，他们须满足四个条件： A、B两项同前； C.前两年基础课总成绩在班上位于前25名；D.通过国家计算机二级以上等级考试（具备这四个条件的学生才有能力设计出理想的系统）。该组考生最初也是自愿报名，由教师最终确定学生名单。学生做好设计后，交设计论文一篇，并上机演示设计运行结果。这种考核方法培养了学生的实践创新能力和知识综合应用能力。

第三组：平时成绩25%；期终考试75%。平时成绩由三部分组成，即到课率（6%）；作业（6%）；实验（13%）。不参加前两组考核的学生均为该组考生。

三、教学效果

通过对《电机学》实验和考核教学改革的不断探索与研究，并逐步应用于教学过程，取得了如下教学效果：

第一 实验环节效果明显改善。电机实验室条件明显改善，成套系统实验平台的使用为《电机学》课程开设各类设计性、综合性、研究性实验提供了可能，也一改过去粗笨电机、高噪声危害等实验环境，使电机综合训练开发和设计具备了完备的物质基础。

第二 考核方式改革的实施仍需时间对它的可行性进行检验。现我已就该问题对在校学生进行了问卷调查，86%的学生认为若能真实施考核方式改革，他们平时能通过多

种形式的实践及研究训练，学到许多书本上学不到的知识，他们认为改革后，考试可促

进个性特长发挥，可提高其应用和解决实际问题的能力，激发他们的创新能力。

参考文献：

[1]周玲玲等.深入教育改革探索培养创新人才的新思路.电气电子教学学报,2000(1)[2]方荣惠等.CAI在控制电机课程中的应用[M].电气电子教学学报,2003(2)

[3]肖金凤等.关于在电气工程及其自动化专业实行电机学教学改革的探索.电气电子教

学学报,2003(1)