信息技術與專業課程的融合實踐

【摘要】信息技術與專業課程融合，是當前職教課改的新課題，也是“兩化”深度融合的新呼喚。以PLC課程為例，可通過創建學習情境及任務，創新信息化教學與學習方式，創設個性化、仿真型互動式實訓教學平臺等方法對信息技術與專業課程進行融合。

【關鍵詞】兩化融合；信息化；PLC課程

【中圖分類號】G712 【文獻標志碼】A 【文章編號】1005-6009（2016）19-0055-03

【作者簡介】劉雪雪，無錫機電高等職業技術學校（江蘇無錫，214028）副教授，主要研究方向為自動控制技術教學研究。

信息技術是當今世界上創新速度最快、通用性最廣、滲透力最強的高新科技之一。信息技術已經滲透到經濟發展和社會生活的各個方面，人們的生產方式、生活方式、工作方式和學習方式正在發生深刻的變化。2012年3月，教育部出臺的《教育信息化十年發展規劃（2011—2020年）》指出：教育信息化要探索現代信息技術與教育的全面深度融合，重點提出要有效提高職業教育實踐教學水平。當前，國外教育信息化正向個性化、跨學科、一體化方向發展，已開始深入到應用十大新興技術創造新時空和豐富學習資源、探索發展學生創造性思維的深層學習行為，并創造出各種交互式研究性學習、團隊學習的新形式，推動學習方式變革。國內信息化教育的建設也已經由基礎建設向智慧教育發展。教育將不再停留在工業時代的“教學工廠”式的學校教育，而是逐步提升為智慧教育。信息化資源建設不僅將由數量到質量逐步轉變，而且教學活動將以學生為中心進行設計，關注個性化學習與發展。職業教育領域也正在加快對課程和專業的教育改革，創新信息化教學與學習方式，提升個性化互動教學水平。如何將信息技術與專業技術、課程改革有效融合，如何把“工業化和信息化融合”引入信息化教學中，進而切實培養多技能復合型人才，提高職業教育教學水平已成為職教研究的新課題。

一、“兩化”深度融合的新呼喚

我國信息化與工業化融合——“兩化融合”已進入深度融合階段。根據兩年來的調查發現：企業信息化應用可分為產品信息化、產品開發研究信息化、生產管理信息化、其他管理信息化和決策過程智能化。在產品設計時既滿足用戶需求又增加產品的技術含量，增加智慧元素，提高產品的附加值，企業采用電子技術、網絡技術，如PLC、CNC、DNC等，全面調整產品結構。在產品開發研究時利用CAD、CAE、CAPP、PDM以及DFA、DFM、QFD等信息化手段，形成CADE（計算機輔助開發工程）。在銷售與管理上應用物聯網、移動通訊、智能分析等新一代信息技術，促進產品更全面地互聯互通，改變企業的生產、協作與管理方式，讓所有事物、流程、運行方式都實現更深入的智能化，建立一個適應現代市場經濟環境的產品、技術及結構開發創新體系，將先進制造技術與信息技術緊密結合，滿足市場經濟需求。

對機電技術類崗位使用信息化技術的調查發現：繪圖員使用CAD出圖的企業達到80%～100%，操作工只要求掌握基本應用信息技術：即讀懂加工工藝程序，通過網絡了解企業CAPP中本崗位的工藝要求，修改工藝中的尺寸參數。材料員不僅要了解企業CAPP內容，還需要通過計算機進行材料定額計算、工時定額計算及匯總等。設備維修工需要讀懂加工程序，修改加工中的部分工藝參數，懂得CAPP中的設備庫、工裝庫信息內容，懂得PDM系統實現CAPP系統內部工藝路線，讀懂工裝CAD與ERP等外部數據共享的硬件信息，不僅要掌握CNC（數控機床）等設備的維修技術，還要了解MC（制造）、ROB（機器人）、AS/RS（自動化倉儲系統）、CAM（計算機輔助制造）、CAT（計算機輔助測試）、CIMS（計算機集成制造）等基本技術，懂得網絡設備的檢測信息，能根據設備情況判斷一般難度的故障并維修。如果是一線技術人員，還要解決生產過程中質量、速度問題，技術資料網上傳送等問題。有的企業已局部實現制造自動化，還有的利用現代信息網絡技術、現代決策技術、人工智能技術與商務智能（IB）技術，進行改善制造產品生產環境等科學決策。

二、信息技術與專業課程融合的實踐

信息化教育的發展程度是衡量現代化學校的一個重要指標。職業學校進行教學信息化已有8年左右，從硬件基礎建設到軟件精品課程，信息化資源的質量在不斷提高，品種在不斷增加。從只能在校園網上下載上課的PPT、教案等資源的初級應用，到可以交流教育內容及考試的動態網絡平臺，直至可以遠程仿真設備操作的虛擬實訓平臺的中級應用，教學信息化越來越普遍，教學資源越來越多。如何整合、使用、提升和管理這些資源是學校現代化建設的關鍵問題。

（一）PLC課程信息化現狀

1.基礎設施建設初具規模。PLC實驗室從單機的PLC，發展到具有兩機通信的機電一體化實驗裝置；具有可以檢測多種傳感器信號控制變頻器、使用觸摸屏的自動化設備；具有不僅能進行PLC通信，還可進行PLC與伺服機構通信、與計算機通信的自動化控制設備，進而具有計算機控制多臺PLC的閉環控制設備。可以說PLC實驗室的基礎設備在不斷更新，設備的信息化程度在不斷提升，但離企業遠程控制設備的要求還很遠。

2.信息化教學環境現狀。目前大部分還是通過圖片、動畫、視頻等信息傳遞方式創設信息化教學環境，建設的教學資源只能教師使用，還不能在實訓現場讓學生使用，更不要說實時監測、統計與分析教學中的問題。

3.PLC信息化資源建設由量變到質變。目前PLC課程已有市級精品課程資源（靜態網頁）、校級精品課程（動態網頁）、省級精品課程（具有仿真實訓平臺）。資源的數量也從一種PLC設備的教學資源，發展到具有兩種PLC設備的教學資源。資源的種類從只有PPT、教案、教學計劃、部分上課視頻、試題等，發展到遠程網絡教學的課程資源。但還沒有考慮以學生為中心進行教學活動設計，關注學生個性化學習與發展。

4.信息化與PLC課程結合的內容還需要增加。目前學校開設了信息技術與PLC課程結合的課程，并將信息技術，如“PLC與自動生產線”“組態技術”“機電一體化技術”等滲透到PLC的課程教學中，但遠程控制PLC、遠程維修設備的內容還沒有。

5.教師信息化與專業化的融合能力已取得一定成效但尚未達到一定水平。教育信息化，首先要培養具有信息化素質、擁有信息技術實踐能力的人才，教師的信息素質和信息處理能力尤為重要。所以要求專業教師不僅掌握專業知識中的信息化技術，如PLC課程中的通信技術，還要具備能制作專業方面的動畫或視頻，準確表達專業技術的能力。因此，學校應積極組織提高教師信息化能力的各種培訓，鼓勵教師參與精品課程建設，參加信息化教學比賽及信息化方面的繼續教育。

（二）PLC課程與信息化融合設計

PLC課程信息化包括兩個部分內容：一是PLC課程內容中的信息化，即PLC與PLC通信、PLC與計算機通信、PLC遠程控制；二是PLC課程內容教育信息化，即PLC課程內容采用信息技術進行講課、實驗、練習、考試、遠程預習復習。

1.課程設計思想。

PLC技術應用于兩化融合的初級應用中，主要用于控制數控機床或自動化設備，在中級應用中常出現在柔性制造、機器人系統中，部分企業已使用于智慧維修。針對企業的應用情況，結合學校現有設備，把“PLC應用技術”課程改革為“PLC與自動線調試運行”課程，使PLC技術與自動控制等相關技術相結合。

2.重新架構課程與數據資源。

梳理PLC課程資源，根據PLC技術由淺入深，結合自動化設備的典型控制過程及檢修過程，注意到中職與高職的銜接，確定PLC課程的內容及信息化數據資源。資源的內容突出信息化部分，資源的大小要求今后不僅在網上使用，還能在手機上使用。所以PPT資源要以知識點或技能點為單位組織編寫，重點課程知識內容以動畫形式建設，重點技能點以小視頻形式建設。如PLC外形介紹用三維動畫，配以解釋語音；變頻器參數設置用小視頻。

3.創新信息化教學與學習方式，創設個性化、仿真型互動式實訓教學平臺。

傳統的上課PPT、教案、教學計劃外，教師可采用小PPT、小視頻、小動畫，根據學生情況和課程進度自由組織教學。通過PLC器件的三維動畫，學生就像拿了真實的器件；PLC接線視頻，為思維速度不同的學生提供方便；PLC故障排除小視頻，為學生提供實踐操作的參考資源。讓學生通過看、聽、做、展示等多種途徑，充分感知所學內容，理解知識點與技能點，提高學習效果。可設計一個遠程仿真實訓平臺，在這個平臺上，學生可以選擇器件、連接器件、編寫程序、仿真調試程序。學生還可在家通過網絡仿真技術復習鞏固課堂學習內容，根據自己的理解能力學習，實現個性化教學；也可通過一次小測試考核自己對前面PLC知識的理解，進一步考核靈活接線、編程調試能力。教師也可以使用這個平臺不斷完善教學，并可根據企業發展的變化及時調整教學內容。

4.建立信息化考核平臺。

考核包括知識點考核、技能點考核及綜合考核。要實現以上要求，需要設置大量分類試題，明確考核原則、規則和評分標準。此平臺分全開放與封閉兩個部分，學生可以在全開放部分中自選考核內容，教師可以在封閉部分中選擇試題、修改試題、充實試題，制訂評分標準，實現批卷自動化。

三、存在的問題與對策

（一）存在的問題

教學、教育資源越來越多，但在建設的過程中我們發現，信息化教育的實際進展比較緩慢。究其原因，無外乎資源優化速度、資源存儲設備、資源管理、制作信息教學資源的人員素質、資源多樣化等跟不上智慧教育發展要求；資源建設資金缺乏；教學資源開放或半開放后，教師的知識產權保護出現問題。

（二）對策與建議

1.創設校園資源庫平臺。

在原有的精品課程基礎上，以專業為系列，建立校內課程資源庫，為學校各類教育教學資源提供使用與交流、展示與提升的有效平臺，如可通過MOOC等現有軟件管理校內資源。在這個學校自己的平臺上，教師有自己的資源庫，并可獲取本專業的資源。學校可以像國外的學校一樣，向教師購買其創作的教學資源，以擴大學校的資源數量，提高教師的創作欲望。在這個平臺上，教師根據教學過程選用相關資源，課前安排學生預習，上課時以學生為主進行探究式學習，并可利用平臺將教學過程中積累的習題、教學難點等加入題庫或資源庫，逐步充實知識庫。平臺有自動組卷功能，可以在網上對學生進行階段測驗或考試。教師在對學生參與網絡課堂產生的數據整理分析的基礎上，進一步改進課程講述方式。在這個平臺上，補考學生可通過網絡復習，由教師出題，學生在規定時間內遠程模擬考試，然后回校參加正式考試。重修的學生同樣可以上網自學，完成重修考試。

2.加強對現有資源的管理。

對現有精品課程等資源重新整理，將課程內容按知識點與技能點劃分形成元素資源，方便教師按需重組。這樣的資源適合慕課平臺類的公共平臺使用，增加少量教學環節又能形成微課，還能把多個知識點、技能點及相關動畫、視頻資源結合組成理論課或理實一體課教學教案。可以由服務方（學校）、技術支撐方共同建設或完善課程資源平臺。用購買課程資源的形式來保護知識產權，讓課程資源像生產資源一樣，成為教育戰略性資源。