應用型高校PLC技能型人才培養模式研究與探索

李艷萍，趙曉宇，張文霞，郭華，張銳

（鄂爾多斯應用技術學院 信息工程系，內蒙古鄂爾多斯 017000）

隨著科學技術的進步，智能化已成為當前工業發展的主要趨勢。 PLC（Programmable Logic Controller 可編程控制器）作為現代工業控制三大支柱之一，在當前工業自動化控制領域具有廣泛的應用。《PLC 原理及應用》是自動化專業的一門必修專業課程，具有非常強的實踐性和應用性。 高校學生學好本門課程可從事電氣控制設備的安裝、調試、運行與維護工作，對地方經濟社會的發展具有重要意義。因此，本課程的實踐教學改革在工科專業學生培養過程中起著舉足輕重的作用。應用型本科大學以培養“應用型、創新型、復合型”人才為培養目標。 因此，提升“PLC”課程教學質量，提高技能型人才的工程素養，使應用技術型高校的本科生真正做到理論與實踐互相滲透、相互融合，從而實現學校與企業之間的“零對接”[1,2]。 本文著重以“就業為導向，以學生為中心”的指導思想為出發點，從教學內容、教學方法、考核方法及思政教育四方面進行PLC 技能型人才培養模式的實踐與探索。結合思政教育，提高學生的學習興趣和動力，進而增強學生的思政品德、人文素養和職業操守，提高人才培養質量。

1 PLC 課程教學存在的問題

《PLC 原理及應用》課程是工科院校自動化專業一門非常重要的專業必修課程，學院就業指導中心有關自動化專業往屆就業調查表明，每屆學生中從事PLC工程控制領域相關工作的占比60%以上。 工業設備不斷更新升級，要求高校根據社會需求的變化實時對技能型人才培養模式進行改革，從而提高學生的就業競爭力與工作內容的相互適應性。 傳統的PLC 教學環節課時量少，理論課時32 學時，實驗課時16 學時；驗證性實驗較多、形式單一、理論與實踐脫節等缺點，導致在實踐環節學生由于理論知識薄弱，無法順利完成實驗；此外，現有的實驗內容大多數是驗證性實驗，一些學生僅僅關注實驗現象而忽略了實驗過程的邏輯性及內在原理，削弱了學生的學習興趣、創新實踐能力和專業技能的培養。理論教學和實踐教學的一體化，可以通過不同層次的實驗教學，循序漸進地提高學生專業知識和創新實踐能力以及工程素養，二者互相融合、相互滲透，進一步突出“以學生為主體，以教師為引導”的教學模式，達到授之以漁的教學效果[3,4]。 因此加強PLC 課程的實踐環節，培養學生的操作能力、創新能力與實際應用能力就成了應用型高校PLC 技能型人才培養模式教學改革的重點。 結合地方應用型高校鄂爾多斯應用技術學院PLC 實踐平臺及PLC 課程的特點，探究應用型高校PLC 技能型人才培養模式。

2 改革措施

2.1 教學內容理實一體化

根據《PLC 原理及應用》課程實踐性強的特點，針對傳統的理論課和實驗課分別在課堂和實驗課的做法，進行理論與實踐一體化的教學改革。 把PLC 理論教學課堂及實踐教學基地合二為一，按照理實一體化的教學內容改革要求，把PLC 課程的有關理論知識貫穿于實踐教學環節中，把課堂搬進實驗室，實驗室就是教室，教師利用黑板、 多媒體和實驗平臺進行理論教學、操作演示。筆者所在院系所配置的理實一體化平臺所采用的是西門子S7-1200 和S7-1500 系列PLC。 因此在講授PLC 供電及通信方式、 基本結構和外部I/O端口連接以及各種編程指令時，教師可以一邊講解一邊操作演示，讓學生對照實踐平臺的PLC 實物進行實時操作及外部接線訓練，課程理論教學內容隨堂進行實踐演練，做到理論知識講解和實踐訓練有機結合，充分發揮實踐平臺的直觀隨時可操作優點，學生反饋有難度的知識，當堂就可以解決消化，有利于高效率地完成每節課的教學目標[5,6]。在PLC 應用技術教學中，軟件方面我們以TIA 編程軟件和PLCSIM 仿真軟件為平臺，能讓學生掌握PLC 硬件組態和控制程序設計以及程序調試方法，通過實際的PLC 硬件設備，隨時查看實驗結果，發現錯誤，及時修改，重新編程調試，形成反饋學習機制，培養學生分析問題并解決問題的能力，利用理實一體化教學實踐平臺，可以進行PLC 的外部接線、程序的編寫、軟硬件的統調、項目的驗收等技能訓練，學生的實踐技能得到較多訓練，通過一個完整的項目，學生從系統設計開始，再到系統安裝，最后進行系統調試。 這種教學方式能讓學生在學習中真正體會到學習的樂趣，可以很好地實現學校到企業的無縫對接。例如在PLC 指令系統這部分教學中，如果單純只是講解各種指令的理論內容，會使學生感到非常枯燥，提不起學生的學習熱情，影響教學效果。通過該理實一體化平臺，采用PLC 指令編寫簡單指令程序，去理解各種指令的原理及具體的應用，這樣在實踐教學內容完成的同時也提高了學生對理論知識的理解及應用能力，有效地解決了理論與能力雙重培養的問題，對學生自主學習的積極性起到了良好的調動作用。 理實一體化實踐平臺能完成理論性、驗證性、設計性的教學內容，可有效完成理論知識和實踐技能之間的無縫連接，有利于培養和鍛煉學生知識應用能力和實踐創新能力。

2.2 教學方法遞進化

教育要遵循因材施教的特點，在PLC 實際教學過程中，隨著學生對PLC 教學內容理解的不斷加深，考慮到學生學習過程的遞進化過程，實踐教學方法采用設計性實踐、綜合性實踐、工程應用型實踐三個層次的實踐教學，三層次實踐教學難度逐漸加深且內容互相滲透。在三個層次實踐教學內容均已完成的情況下，結合理論實踐一體化實踐平臺所配置的西門子系列PLC控制系統，指導PLC 學習興趣濃、成績優秀的學生參加全國性比賽，如西門子杯工業自動化挑戰賽、中國智能制造挑戰賽等。 以大賽為依托，培養PLC 高級應用技術型人才，增加學生就業的競爭力。 通過全國性賽事，可以檢驗教學和實踐環節的改革成效，發現問題，及時查漏補缺，進而形成良性循環，以賽促教，以賽促學，最終達到培養PLC 基礎理論扎實、綜合能力強、工程素質高的高級應用型技術人才，更好地服務地方區域經濟社會發展。 教師可以利用現代信息技術進行輔助，例如采用微課形式，教師可以提前將常用PLC 工業軟件使用方法以視頻形式發給學生，讓學生提前預習，這樣在課堂就可以節省時間，提高聽課效率，騰出更多時間可以用來實際編程與操作以及教師與學生、學生與學生之間的討論交流，提高課堂效率。

2.3 教學考核多維化

針對PLC 課程應用性、實踐性強的特點，在改革了教學內容、教學模式等方面后，對學生的考核評價方法也應該隨之改變，總體改革思想要加大實踐能力的考核比重，從而評價學生對PLC 理論知識的掌握程度以及實踐操作中分析問題、解決問題的能力。整個教學過程以加強學生實踐能力為主，具體考核評價內容如圖1所示：成績主要分為平時成績、理論成績和實踐成績三部分。平時成績由課堂出勤和現場提問組成，占比20%；理論成績由期末考試決定，占比40%、實踐成績由實驗操作過程、實驗結果和實驗報告三個環節組成，占比40%。在實際考核時不僅關注實驗結果，更應該對整個實踐過程進行考核，因此這部分考核指標為實驗操作過程考核（包括硬件組態及軟件程序的編寫和調試過程）占比50%，最終的實驗結果考核占比30%，包括硬件線路的設計、IO 地址分配、程序調試結果、仿真組態結果；整個實踐環節結束后收取的實驗報告占比20%。理論成績考核則由期末考試獲得。通過上述考核方式，可以多維度全方位地加強學生對PLC 在工業控制中實際應用過程的考核評價，有利于培養具有良好工程思維和扎實實踐操作能力的PLC 技能型人才，助力提高應用型高校PLC 技能型人才的培養質量。

圖1 PLC 課程考核內容

2.4 教學過程加入思政元素

2016年，習近平總書記在全國高校思想政治工作座談會上指出，做好高校思想政治工作，要用好課堂教學這個主渠道，思想政治理論課要堅持在改進中加強，其他各門課都要守好一段渠、種好責任田，使各類課程與思想政治理論課同向同行，形成協同效應[7]。 在PLC課堂教學中融入課程思政元素，實現育人要先抓思想，不僅可以在思想高度上指導學生掌握各種技能知識，還可以進一步提升學生的綜合素質，提升技能型人才的培養質量。 例如進行PLC 實踐操作中，在設備接線及程序調試時，教師要教育學生仔細認真，程序調試在功能實現的基礎上，精益求精，繼續改進，以實現占用CPU 內存最小的最具可讀性的PLC 程序，培養學生一絲不茍的敬業精神、精益求精的工匠精神，在PLC 的工程實踐中，把工匠精神作為抓手在教學活動中有機貫穿，在PLC 系統設計安裝調試過程中培養學生嚴謹踏實、精益求精、一絲不茍的工程素養，為“中國制造2025”做出自己應有的貢獻。 在PLC 每節課程結束后，要求學生要整理好實驗室各個設備，物歸原位，并且清理實驗室衛生，培養學生的吃苦耐勞精神、認真負責的工作態度。課程思政教育潛移默化、潤物細無聲的育人方式始終貫穿在課堂教學中，可以充分發揮教師育人的功能和作用，使課堂教學活動變得更鮮活、更有感染力，實現價值觀的引領，將價值觀的培育和塑造有機融入專業知識和技能的講授過程，踐行高等教育立德樹人的使命。

3 結語

結合PLC 課程的特點，分析在傳統教學過程中存在的理論與實踐脫節、教學模式創新性不強，考核方法單一，思政教育等不足，提出從教學內容、教學方法、考核方法及思政教育四方面進行PLC 技能型人才培養模式的實踐與探索，切實提高學生的實踐操作能力及解決工程實際問題的創新能力，達到培養基礎理論扎實、綜合能力強、工程素質高的高級應用型技術人才的目標，有效提高學生的就業能力，可更好地服務地方經濟社會發展。 本課程的改革可為應用型本科相關課程的改革和建設提供有益借鑒。