新課改下理實一體化教學在PLC課程教學的探索

王延申

(許昌電氣職業學院，河南 許昌 461000)

0 引言

作為“萬金油”的機械專業是制造行業的基礎，而制造業的自動化水平又反應了國家工業發展的水平。隨著國家工業水平的不斷提升，制造業生產技術不斷革新，柔性化、自動化、設備更新替換、無人車間在制造業的比例提升，行業、企業對于掌握可編程邏輯控制器的技能人才需求缺口越來越大。但當前高等職業院校和高級技工院校在機電一體化人才培養上存在一個普遍的問題，經過系統理論學習后的高職學生和高級技工，雖然具備了相對完善的理論素養，但都不能直接接手實際生產企業的工程項目，多數招錄的學生仍需企業再次“回爐”培養才能勉強勝任崗位需求，當前課程體系下的人才培養模式和人才輸出機制，給學校和企業都帶來了人力資源浪費和用工成本的增加。為了更好解決這一問題，許昌電氣職業學院試點推行了基于四教與產教雙融合下的理實一體化PLC課程教學改革，以此契機改進傳統機電一體化專業PLC課程教學的不足，進而基于實際教學嘗試建立起一套新課改下的理實一體化的PLC課程改革體系。

1 傳統PLC課程教學模式存在的問題

世界上第一臺可編程邏輯控制器PDP-14是1969年美國數字設備公司(DEC)專門為美國通用汽車公司生產線研制出的，距今已經有近50多年的發展歷史，已經完備發展成為了一門全綜合、大覆蓋、多體系的課程[1]。

機電一體化專業是高等職業院校和高等技師學院開展最多的專業之一，PLC課程作為機電一體化的核心專業課程，課程理論和課程實踐都要求較高。這門課程對學生的綜合素養要求較高，需要學生具有良好的物理、數學、電工電子技術、電力拖動技術等前端課程的知識鋪墊。正是基于此特點，傳統的PLC教學往往以理論教室課堂教授為主，缺少理實一體化下的理論結合實踐。很多一體化課程的實踐，還停留在實驗設計和課程設計的單獨進行，然后穿插一些其他教學手段來檢驗教育教學和學習效果。這種教學模式已經不能滿足當前高職機電一體化專業的人才培養方案要求和企業的人才需求，主要表現在以下幾方面。

1.1 四教融合的脫節

職業技術院校所進行的機電一體化專業教學，必須要經過理實一體化的生產實踐后才能有效地對所學專業理論知識和與之對應專業生產實踐能力進行整合。但當前，在高職機械專業學生的實際教學中，基于教室、教材、教師、教具的四教融合工作缺失，很少高職院校能將學生的專業理論能力與貼近項目實際生產實踐的操作緊密的相結合，大多采取傳統示范說教形式為主，按照教材索引的幻燈片課件進行展示和知識點的拆解，學生理論聯系實際能力不強，對相關知識的掌握總停留在似懂非懂的模糊階段，產生不了持續穩定的學習熱情，特別是對于PLC可編程邏輯控制器的邏輯實現，如果學生只接受理論教學和演示，沒有親身的實踐體驗，又因很多邏輯控制搭建是看不見摸不著的，所以學生很難對所學知識產生共鳴，嚴重挫敗了學生專業學習的熱情，教師也很難做到教師、教室、教具、教材的融合和對學生學習掌握效果的反饋。

1.2 產教融合資源的匱乏

職業技術院校作為機械行業復合型技能人才培養的主要場所，專業化教學已經深入各個院校。但在落實專業教學過程中很多職業技術院校的教學質量更多的是受制于實驗經費、實驗設備特別是貼近企業項目生產的產教融合配套的理實一體化實驗室資源的匱乏[2]。這些不利因素使專業課程教學更多的停留在理論教室內，造成了PLC課程的專業理論講授與企業工程項目實踐的脫鉤。學生僅依靠所掌握的單純理論知識和不成體系且滯后的實踐技能，無法有效對接企業實際工程項目的運用。局限的產教資源融合限制了學生對PLC控制原理的理解和實際項目運用能力的提升。

1.3 考核反饋過于單一

PLC課程的專業理論學習和實際應用是一個系統的過程。傳統課程教學評價體系通常僅由兩部分組成：平時成績、紙質考試成績。大多數高等院校采取的都是依據學院開設專業的人才培養方案制定的考核辦法，簡單的以二者比例測算出一個綜合成績來對學生進行考核。學生為了提升課程考試成績，往往只注重紙質考試所考核的理論內容，而淡化了實際項目運用能力。這種傳統的考核方式過于單一，不能有效的反映出學生對于PLC課程掌握的綜合能力，特別是項目的運用和動手能力。

2 理實一體化PLC課程改革體系

2.1 PLC課程理實一體化教學思路

理實一體化教學是指突出學生動手能力和專業知識技能相結合的培養方式，是充分調動和激發學生學習興趣的一種教學模式[3]，即專業理論學習和與之對應的項目實踐相融合的一體化教學。通過理論和實踐的融合突破以往或單純的理論或單純的實踐相分離教學模式，從而使專業的理論學習和技能實踐相互印證，改變了傳統教學教師的主導模式。有效的引導了師生雙方的課堂參與，使教學任務和教學目標在“教中有學、學中有踐、踐中有導”中全覆蓋的完成。理實一體化教學全程構建理論素養和專業技能培養框架，通過豐富課堂教學和實踐教學環節，來提高教學質量。在整個教學環節中，實現理論和實踐交替進行，直觀和抽象交錯出現，突出學生動手能力和專業技能水平的培養[4]，滿足職業院校機電一體化專業學生動手動腦、全面發展的培養要求和企業人才需求，實現了“學中教、教中學、做中學、學中做”的場景化教學。

PLC課程理實一體化教學思路就是建立在理實一體化教學的基本框架上，采取以項目化實際生產案例為載體，通過項目任務驅動的模式，對傳統PLC課程內容進行了有機整合和過程優化，然后通過配套的理實一體化實驗室進行場景化，來模擬企業實際工程項目進行實踐，有效的做到了教學實施過程中的四教融合，理實一體化實踐的產教融合。

2.2 新課改下PLC課程教學體系

2.2.1 整合教學內容，加強理實一體的項目化教學

整合教材內容，打破PLC教材傳統各章節的條塊分割。根據新課改下課程設定的項目化實例，對課程內容的知識點進行了打散和重新分配排序，有效的將PLC課程對應的各個知識點融入到每個實際控制項目中。比如控制電路構成課程，傳統課程是單純的由基本低壓電器的構成，接觸器、繼電器等低壓元器件的介紹，經過整合可以有效的將接觸器-繼電器三相電機的控制與PLC的可編程邏輯控制相融合，這樣可以方便通過基礎元器件原理分析，由傳統的繼電器控制直接順延到PLC的邏輯控制原理和電路構成的知識講解。通過項目化知識點的整合，結合配套理實一體化的項目實踐，可以清楚的使學生了解各元器件在電路中的位置、作用和兩種典型控制方式下的不同原理。

根據整合后的PLC教材內容，再進行實施項目的分類。課改下PLC教學課程體系，包含以下8個項目化教學。項目1，認識西門子S7-200PLC；項目2，PLC三相異步電動機運動控制系統安裝調試；項目3，顯示與循環控制實現；項目4，機械手控制實現；項目5，四層電梯控制實現；項目6，組合機床PLC控制實現；項目7，恒定液位控制系統設計實現；項目8，S7-200PLC的網絡通信實現。對這8個項目理論知識整合后，又對實踐項目的實踐難易進行了分級分類，分別設定為入門初級項目組(3個項目)，進階中級項目組(2個項目)、高階項目組(1個項目)，有序的實現了理論知識和動手能力的由淺及深，由易到難的平穩過渡，有效的做到PLC課程知識點的全覆蓋[5]。

2.2.2 創設教學資源，促使產教融合

充分利用現代化的教學手段，創設教學資源。通過交互式、啟發式教學方法，促使產教融合，提高教學質量。把教具、教材、教師和教室密切的結合起來，實施四教融合，將企業實際案例融合到教學環節中，有效做到產教融合，從而對PLC課程的各個知識點進行理實一體化教學。購置齊全的教學教具，通過實物元器件、剖視教具模型等進行教學資源的創設，通過理論課堂演示和理實一體化操作演練，調動學生的學習興趣，增強邏輯原理的理解；根據項目化教學設計封裝的精密電子元件的內部結構，針對性地制作教學演示三維動畫、視頻、實物爆炸圖等，強化教學原理的分析。同時教師可以有效借助疫情下迅速發展的互聯網線上教學資源進行PLC課程教學資源的創設，通過線上教學資源補足現實教學資源的一些短板。比如學習通等網絡課程平臺的搭建，通過班級學生信息的注冊登錄，可以有效對每個學生的學習特點和學習進度進行實時掌控，方便教師對學生學習情況的實時統計和學習效果的反饋追蹤。對于現實中理實實踐一些危險實驗場景，也可以借助線上實驗場景進行指導、虛擬仿真，待學生分析驗證掌握后再理實一體化實踐，從而更加有效地實現知識點和技能的掌握。

2.2.3 基于理實一體化的課程綜合考核評價

基于理實一體化模式的課程考核方式，不同于傳統的考核評估。傳統的PLC課程考核大多基于平時成績和卷面成績兩部分構成，單純的注重卷面理論考核，不能真實全面的反應出學生對PLC專業知識的掌握和邏輯控制的應用能力?；谛抡n改下的PLC課程理實一體化模式考核，依舊采取總分百分制的形式，包含以下兩部分組成：第一部分理實一體化項目的完成情況，初級項目組的完成占20%，中級項目組的完成占30%，高級項目組的完成占40%，相應的分值分別為20分、30分、40分；第二部分平時成績占10%，共計10分，包括平時出勤和課后作業完成情況，平時出勤、課后作業都由線上移動學習平臺來統計，課后作業主要來自理論知識點的考核。根據三個級別的項目完成情況來綜合測評，分數低于60分者，為不及格，需要重新認定考核。通過綜合考核機制，突出項目化實施過程中學生理論設計能力、實際操作能力和分析解決問題能力的培養。比如項目的方案設計、選型、原理圖和電路圖設計、實際布線、編程調試及故障排除等。

3 結語

本文結合實際教改經歷，闡述當前PLC課程教學的普遍現狀和存在的問題。通過新課改下PLC課程理實一體化教學架構的搭建、課程資源的優化、教學資源的創設、課程考核等策略，針對性解決PLC課程傳統教學所面臨的問題。提出了PLC課程新教改下的四教融合、產教融合的雙融合教學模式，按照新課改要求的理論知識場景化學習、實踐操作實際生產化訓練、教學目標教學內容理實一體化、教學過程項目案例化的要求，實現了高職教育教學對知識、能力、經驗理實一體化的有效融合，實現了高職教育的高質量和高職業技能人才的培養要求[6]。