現代學徒制下“PLC控制系統的構建與維護”課程教學改革與實施

(湖北科技職業學院，湖北 武漢 430074)

2014年國務院印發了《關于加快發展現代職業教育的決定》，對“開展校企聯合招生、聯合培養的現代學徒制試點”提出了指導意見[1]?，F代學徒制是職業教育發展下誕生的創新技術技能人才培養模式，通過學校、企業共同參與職業教育人才培養全過程，更好地對接行業、產業發展，達到培養高素質技術技能人才的目的。

湖北科技職業學院工業機器人技術專業現代學徒制試點班區別于傳統意義上的實習、訂單班，更加注重在產教融合過程中傳承技能和工匠精神，培養出更加適合于智能制造行業需求的高級應用型、復合型人才。隨著對現代學徒制“雙主體”育人培養模式的深入研究，“工學交替”的培養形式最終的落腳點在于專業課程體系的開發和實施。本文將對現代學徒制背景下工業機器人技術專業“PLC控制系統的構建與維護”課程(以下簡稱PLC課程)的教學實施進行研究與探索。

一、PLC課程開發的必要性

PLC是機械裝備和自動化生產線的控制器，具有可編程、模塊化、易維護、高可靠等特點，在工業智能制造系統中廣泛應用。PLC課程是自動化類專業的核心技能課程，是一門實踐性很強的專業學科，在傳統教學實施中存在以下幾點問題：

(一)學校實訓設備難以與產業發展同步更新

PLC在工程應用過程中可選擇廠家型號較多、迭代速度較快，不同廠家的PLC在基本功能、外圍設備連接、通訊站建立、編程軟件、開發環境、指令系統都有所不同。學校實訓設備一般采用1～2種型號的PLC，難以涵蓋眾多廠家，更難以與行業產業中大型項目使用的高端型號保持同步。且PLC的實訓設備多采用小型電動機、LED燈、數碼管、繼電器等作為控制對象，而企業生產實際項目控制對象的數量、復雜程度要大得多，還涉及多學科的綜合應用。

(二)教學案例難以與企業案例對應

PLC課程授課對象為大二學生，普遍專業基礎薄弱，與理論知識學習相比，對實際操作更感興趣。授課教師從教學內容、教學方法上開展改革，高職教育的PLC課程從最初的“理論+實操”的模式發展到現在廣泛使用的項目化教學、理實一體化教學，教學效果得到了提升。但受授課環境、實訓條件等因素的影響，教學采用的項目案例經過了“弱化”，與企業實際案例存在很大差別，學生在就業中仍無法迅速著手找到生產實際項目的突破口，不具備快速適應崗位的能力。

(三)在校教師實踐經驗難與企業工程師工程經驗比肩

教師是職業教育中的培養技能型人才的主導和關鍵，除了具備專業理論知識外，還需具備專業技術能力。現有的教學團隊中“雙師型”教師占比不能達到100%，許多年輕教師是從教學型、研究型高校畢業后直接進入職業院校從事教學工作，缺乏工程設計能力和實踐經驗。盡管很多職業院校對教師赴企業頂崗實踐鍛煉提出了要求，但實踐時間有限，難以參與到工程項目的全過程。

二、PLC課程實施

現代學徒制不同于傳統高職教育，需要行業和企業的參與共同育人,以職業活動為中心組織教學內容，充分體現職業教育特性?，F代學徒制校企課程的改革與實施基于現代學徒制的教育教學理念，對課程重新定位和思考，確定教學目標、建設課程標準、選取課程內容、評價考核機制，將課程設置與職業崗位需求緊密結合起來。[3]

校企合作共建是形成現代學徒制育人機制的基礎，校企雙方需要深層次的溝通與合作，明確責任、整合資源，打開共贏的局面，促進人才可持續發展[4]。企業需要深入參與到人才培養計劃中來，不能以解決企業一線用工緊缺作為合作目的，要以為企業培育優秀員工，為學校培養技術技能型人才為目標?，F代學徒制試點班的組建基于學校招生錄取與企業用工一體化的招生招工制度，學生既是學校學生，也是企業準員工，經過校企考核通過后畢業可自愿留在企業工作，這種模式有利于在學習過程中增強對學習價值的認同、對學習目標的定位、對企業的歸屬感。

在課程改革與探索過程中應遵循以下原則：1.校企雙主體育人教學實施模式，學校和企業具有同等地位，校企課程標準和教學內容均由企業和專業共同制定，并根據技術發展定期調整，以保證課程實施的穩定性和適應性。2.課程內容與職業標準對接，根據專業領域和職業崗位的任職要求，結合課程教學實際特點，在教學中引入行業新技術、職業標準、工作規范和工程案例。3.學校教學需要與企業崗位需求兼顧，教學中企業生產案例的設計符合高職學生學情，能迅速上手且較全面地涉及工程應用的各個層面，既可以實現教學，又可以為企業在職職工學習提供服務。[2]

(一)教學目標確定

根據專業教學標準、企業用人標準、崗位能力、國家技能等級標準，通過對行業、企業的調研，對接智能制造生產線安裝與調試崗位、智能制造生產線運行與維護崗位、工業自動化設備設計與開發崗位中的工作內容，明確了PLC課程的教學目標，既包含專業知識、操作技能的培養，還包含安全意識、職業素養的培育，如圖1所示。

(二)課程標準建設

PLC課程是現代學徒制試點專業下的企業課程之一，課程標準依據企業崗位要求，結合企業典型工作任務和所需的職業能力撰寫，是教學目標的具體化。本課程總學時54，其中學校學時26，企業學時28。學校教學以西門子S7-200、S7-1200型PLC為操作對象講授PLC的基本知識和基本技能，使學生初步形成解決生產現場實際問題的應用能力。企業學習過程基于企業崗位細化的編程、調試、維護、保養4個典型工作任務，以三菱、歐姆龍等多種廠家的PLC的實際工程項目為背景，介紹自動化設備和生產流水線中PLC的工程設計方法和實際應用，如表1所示。

(三)課程內容選取

崗位調研是課程內容設置的基本依據，也是項目教學法的內涵延伸，現代學徒制下的項目教學并非一般教學要求的項目，而是基于崗位生產實際項目?，F代學徒制企業選用以PLC 為主控制器的 DT(I)組裝、成型、沖壓、涂裝4條產線作為試點班PLC課程的企業項目案例平臺。在企業項目案例設計時注重體現以工作任務為中心，掌握PLC控制系統的編程、調試、維護、保養，將教學知識碎片化分解到項目中，在設計和實現項目的同時，熟練運用PLC指令完成生產工藝的調度和被控對象的運行，培養學生的工程意識，將知識技能從理論層面向實踐層面發展。

以“成型車間機箱涂膠控制系統”項目為例，如圖2所示?？刹鸱譃?個專業知識模塊：電氣控制線路控制模塊、電氣安裝模塊、PLC控制模塊、變頻及伺服控制模塊和觸摸屏模塊。通過對項目工程設計、電氣線路設計、電氣安裝、設備調試、PLC程序編寫，來實現機箱涂裝的工藝，即具體實現項目生產的5個工站功能：彈片自動壓合、按鍵熱熔&銘牌壓合&面板取放、FIO面板壓合、自動貼膠和自動包裝。

圖1 課程教學目標對接崗位

表1 企業教學工作任務和學時分配

圖2 機箱涂裝控制系統案例的教學實施

通過該項目學習與操作，可達到以下教學目標：1.能對熔斷器、斷路器、接觸器、熱繼電器、主令電器等常見低壓電器進行選型和安裝；2.能讀懂和繪制電氣原理圖和安裝接線圖；3.能制定電氣控制柜內部元件布置；4.能根據項目需要對PLC進行選型、安裝和接線；5.能對三相異步電動機、步進電機進行安裝和控制；6.能熟練運用PLC指令編程實現控制功能；7.能對生產線及其輔助設備進行排障、維護和保養；8.能對項目任務進行探索和創新，與團隊成員共同解決和查找問題。

(四)教學過程實施

在現代學徒制的背景下，PLC課程以項目為載體，以企業工作任務為主線，按照工程實際組織教學。采取“工學交替、教學做一體化”的教學模式，在校內和企業交替進行，課前學徒制試點班學生已經前往企業參觀，經過企業導師的介紹對項目背景有所了解，在校內通過場景模擬開展“虛實結合”的項目教學，在企業生產線開展“學用一體”的項目實踐。[5]

實行“雙導師”制，教師導學，師傅導做，教師從傳統講授轉變為教學引導，學生具有雙重身份，既是校內獲取理論知識的“學生”，也是企業傳承生產技能的“學徒”。在校企雙場地下實施項目任務，學生更直觀地了解企業崗位知識、能力需求，更迅速地理解和掌握專業知識、技能，通過“做中學，學中做”逐步達到教學目的。

教學實施過程具體為“項目→方案→教學→仿真→驗證→評價→提升”7大步驟，借助信息化技術進行多樣化教學管理和評價，便于教師和師傅共同查看項目進度、點評項目方案。課前教師在云班課APP上推送項目任務、項目工單、學習資源，學生接到任務劃分小組、查閱資料、完成課前測試題；課內教師展開相關知識教學，利用編程軟件和實訓設備進行虛擬仿真，提交項目方案；經過雙導師認可項目方案和程序后，學生在企業生產現場驗證項目，導師根據項目工單進行評價；課后學生總結項目的全過程，最終通過項目的實施提升了工程應用水平。

(五)課程評價考核

課程考核評價是檢驗課程改革實施效果的重要依據，對學生學習過程有明顯的導向性。在傳統的考核方式中，平時成績占20%，實訓成績占30%，期末考試成績占50%，這種考核模式突出了期末終結性考試的地位，容易讓學生只重視考前突擊復習而忽略課程的教學過程，導致課堂參與度低，教師難以開展有效的交流、討論等學習活動，不利于學生通過理論聯系實際來提高實踐操作能力，不能較好地評價出實踐應用型課程教學實施的實際效果，檢驗教學目標是否達到。為了提高人才培養質量，達到現代學徒制下課程的教學目標，以能力培養為導向開展課程考核評價改革顯得尤為重要。

PLC課程考核采用多元化綜合考核方式，注重學生綜合職業能力的考核，而不是單純知識和技能成績，考核標準由校企雙方導師共同制定。實施過程性的項目考核方案，項目考評成績占70%，將教學目標、任務工序、項目考核內容細化滲入項目工單中，突出對學生學習工作過程的考核，見表2?？己嗽u價項目由考勤、工作態度、方案設計、安全操作、項目效果、自評互評構成[6]，體現了考核評價的綜合性、多元化，對學生評價的考核更全面，促進學生對課程全過程的參與。項目考核共有6個項目，采用單獨計分方式，有利于教師根據當前項目考核評價的效果，對課程目標達成度相對較低的教學環節深入反思、查找原因、及時調整，在后續教學項目中予以實施改進，實現了課程持續化的質量保證。經過改革后的項目考評標準是基于工程項目設計及實現過程，期末考評標準是基于課程標準制定的專業理論知識考試，綜合后的最終成績能與學生的專業素養和職業技能水平劃等號，較好地體現出課程教學目標的達成情況。

表2 PLC課程考核評價表

三、實施效果

現代學徒制試點專業在校企雙方結合、課程體系以基礎職業能力→專業職業能力→崗位職業能力遞進的“兩結合一遞進”工學結合人才培養模式下針對PLC課程的改革，實現了專業與產業對接、課程標準與職業標準對接、教學過程與生產過程對接，充分凸顯了高職教育的“職業性”。基于現代學徒制理念在校企共同教學的模式下以企業需求為前提，按照“厚基礎、專技能”的課程體系建設思路，確定了教學目標、課程標準、課程內容、項目工單、評價體系。

企業項目任務導入式教學方法，推動學生獨立思考和交流，建立了以學生為主體的教學模式，學生在解決工程實際問題過程中逐漸提高職業素養，從項目任務中歸納總結形成自己的知識架構，實現能力本位的學習目標。課程實施有企業工作環境支持，教師、企業師傅聯合傳授實踐環節和崗位技能，這種先進的教學模式充分激發了學生興趣，提高了參與度，學生在強化實踐操作能力的同時掌握了專業理論知識的運用，全面提升了職業能力。

在校企深度合作育人的契機下，開展師資隊伍建設，企業為教師團隊安排專門的辦公場所，因教學需要教師必須參與企業工程項目和產品的開發，在此過程中能鍛煉教師技能水平、職業素質和實踐指導能力，教師團隊可進一步將企業項目引入校內開發進行產教研深度融合。

秉持“持續改進”的教學理念，在教學過程中對逐個項目單元深入剖析、積極改進，保證課程質量持續提升?？茖W合理的考核評價體系對學生在評價過程中的學習起到了促進作用，現代學徒制試點班PLC課程評分結果顯示，學生在課程教學過程中的學習態度、方案設計、安全操作、期末考試方面的評分整體較高，與同專業的非現代學徒制試點班的學生比較，對知識掌握和熟練運用的能力、實踐創新的能力、解決工程問題的能力普遍更強。從學生對課程實施的問卷調查結果上來看，學生對課程內容設置、組織形式、考核標準、教學效果等方面認可度高，普遍認為比傳統教學模式下的課程學習收獲更大。

四、結語

現代學徒制是一種區別于傳統授課模式的新型人才培養模式，學校與企業在制度、運行、推進等方面仍處于探索與實踐并行的階段，學校試點專業結合自身情況、共建企業特點，構建了一個具有高職教育特色的基于崗位職業能力的課程體系。以提高學生在PLC工程應用中的實踐技能水平為目的，對PLC課程進行教學改革與實施，取得了較好的效果，為現代學徒制培養模式的進一步完善打下了堅實的基礎。