高職“PLC應用技術”“崗課賽創”融通課程改革與實踐：以智能增壓供水監控系統為例＊

周歡喜，彭小平

（長沙航空職業技術學院，湖南 長沙 410000）

為貫徹落實2021全國職教大會習近平總書記關于職業教育的重要指示，堅持立德樹人，深化“三教”改革，“崗課賽證”綜合育人，提升教育質量，為促進職業教育高質量發展，大幅提升新時代職業教育現代化水平和服務能力，國家啟動實施《職業教育提質培優行動計劃（2020—2023年）》，實現職業教育提質培優。為深化高技能人才培養模式改革，需要進一步圍繞教學，進行“崗課賽證”的一體化設計[1-2]。在創新創業能力的培養方面，高職院校基本上都開設了創新創業課程和案例講座，但是如何將“雙創”思維、“雙創”能力培養有機融合到融入課程建設、職業能力培養上，對接還不緊密，需要進一步實現“課—賽—創”融通課程改革，錘煉學生創新創業思維和能力。課程設置內容要瞄準“崗位需求”，對接職業標準和工作過程，吸收行業發展的新知識、新技術、新工藝、新方法。推動課程建設及課程改革，完善課程教學評價體系[3-4]，高職院校學生技能競賽及教師教學競賽需要緊密對接省賽和國賽標準及要求，提升課程教學水平和學生技能水平，根據行業、企業需求，課程通過融通相應專業的職業技能鑒定標準、1+X證書標準，提升高等職業教育人才的培養質量。

1 課程項目背景

中國二、三線城市中30%以上的老舊小區，50%以上的小城市中或者偏遠地區由于管網容量不足、水壓不夠，還是二次增壓供水，受市政自來水管網壓力平衡的限制，無法靠城市網管一個取水口直接向所有建筑物同時供水，二次供水方面是很滯后的，特別是用水高峰期，高樓層供水不足，低樓層水壓不夠，用戶叫苦不迭。針對這種情況，如果直接改造成變頻恒壓供水系統，需要增大自來水管網容量，成本預算比較高。而設計一款智能增壓供水監控系統，對自來水管網水壓及水塔水位進行監測，并在用水低峰期間加大水泵功率蓄水，用水高峰期間保持合理的泵送功率進行蓄水及合適閥門流量控制供水，實現蓄水及供水的智能控制，保證科學供水，有較好的實用價值和市場前景。

2 PLC課程改革的基本措施

2.1 基于崗課賽證融通，重構教學內容

課程團隊調研了行業企業，分析了職業崗位對PLC應用與實踐能力的需求，結合行業標準、國家專業教學標準與學院專業人才培養方案，針對《可編程控制器系統應用編程（1+X中級）》職業標準，面向工業自動化、智能制造、工業互聯網等相關行業，融合“現代電氣控制系統設計安裝與調試”等賽項的職業技能競賽規范[3]，重構教學內容，以學生身邊的、符合興趣及認知規律，通過從簡單到復雜、從單一到綜合構建了智能增壓供水監控系統，作為電氣自動化專業的“PLC應用與實踐”綜合性實踐項目，融入繼電器控制、交流電機變頻器多段調速及模擬量調速控制、電動調節閥控制、過程控制、智能控制等與電氣自動化專業及崗位能力培養結合緊密的教學內容。

通過電氣自動化行業背景研究、PLC崗位需求調查，當前電氣自動化行業對智能控制技術、傳感器及物聯網技術、變頻器及伺服運動控制技術等技術技能人才需求非常大，因此課程以學生為主體、以校企合作、以工學結合為保障、以PLC控制系統的實際研發為主線進行教學整體設計，融合行業所需的高新技術，根據學生的學習偏好，遵循學生的認知規律，從簡單到復雜、從單一到綜合構建了5個教學項目，本項目五為綜合性實踐項目，共16學時，解構后包括自來水管網壓力監測、水塔水位監測、交流水泵變頻控制、智能變頻增壓供水監控系統設計等6個教學任務，達到培養學生PLC控制系統分析、設計、裝調、創新創業等能力培養的目標。

2.2 針對課程教學問題，系統化設計教學策略

PLC是采用微處理器為核心的通用工業自動化裝置，在工業自動化領域占有主導地位，PLC課程是高職電氣自動化的核心專業課程，也是培養電氣自動化專業學生核心職業能力和綜合素質的重要課程。通過本課程的學習，使學生具有PLC控制系統的設計、編程、安裝、接線、調試、維護與維修能力，為今后從事PLC控制系統設計、安裝、操作及維護工作打下堅實的基礎。通過對畢業生及企業的調查，高職院校相關專業的畢業生大多數只掌握了簡單的PLC編程，對相對復雜的控制系統的PLC編程及融合計算機控制、觸摸屏技術、網絡控制的組態掌握得不夠，編程能力、創新意識及綜合應用能力都比較弱。如何在教學設計中通過若干個由淺到深的典型的教學單元項目，培養學生活學活用PLC技術、組態技術變頻調速技術的自主知識構建的能力，促進學生專業能力、方法能力和社會能力的綜合素質的協同培養。針對這些問題，以三全育人為指導，以“崗課賽證”綜合育人為路徑[4]，以打造“職教六合金課”為教育理念，系統化設計教學策略，以學生感興趣的智能化、產品化、模塊化的智能增壓供水監控系統為教學載體，將創新創業融進課堂，以符合企業生產理念的數字化工卡為牽引，實施“混合式教學+任務驅動+理虛實一體”的教學策略，通過一款實際產品的設計開發及制作，實施“預—析—定—施—評—拓”六環教學模式，實現培養PLC控制系統設計與調試的創新型技術技能人才的目的。

2.3 以構建“六合金課”為教學目標

本項目基于以學習者為中心的教學理念，構建技能訓練與工作實際相融合、思想政治教育與技能培養有機融合、虛擬仿真訓練與實際產品相融合、在線學習與線下訓練相融合、師生評價與企業評價相融合、常規教學與技能大賽相融合的“六合金課”課程。

2.4 實施三位一體的教學策略

為達成教學目標，采用長沙航空職業技術學院的省級資源庫（微知庫）的“PLC技術與應用”在線課程及與企業聯合開發的宇龍實訓仿真教學平臺，以工作過程為導向，對教學對象進行精準分析，根據崗位能力、行業企業需求、《可編程控制器系統應用編程（1+X中級）》職業標準、相關國家技能大賽規程及標準來進行系統化的教學策略設計，確定了實施“混合式教學+任務驅動+理實虛一體”三位一體的教學策略，讓PLC教學更加有效。

2.5 以實際產品設計為主線，融創新創業進課堂

本項目以市場需求為導向，融創新創業進課堂，設計一款智能增壓供水監控系統，對自來水管網水壓及水塔水位進行監測，實現蓄水及供水的智能控制。該系統融合了當前與電氣自動化行業聯系密切的過程控制技術、智能控制技術、智能傳感器及物聯網技術、變頻器及伺服控制技術，包含了典型PLC控制系統的設計安裝調試活動中的系統設計、分析、編程、仿真、安裝、接線及調試問題，能夠達到培養學生的創新創業能力的目的。

3 教學實施過程

以實際工作過程為牽引，以行動導向教學法構建“六環”教學模式，本項目的6個任務均以“預—析—定—施—評—拓”六個環節的教學流程進行，以學生為主體，教師主導，結合“混合式教學+任務驅動+理虛實一體”教學策略，來保證PLC課程教學的規范高效。

3.1 環節一：“預”

課前發布任務、預習新知，利用微知庫平臺推送PLC教學資源，發布教學項目任務，引導學生在線學習課前知識，完成測試，教師組織小組討論學習任務，構思項目任務的設計草案，教師通過平臺數據統計學生預習情況，并調整及優化課堂教學策略。

3.2 環節二：“析”

教師課中分析任務，引導學生明析任務要求；根據學生課前學習情況，通過復習及案例教學有的放矢剖析本節課內容，引導學生思考；通過案例聚焦教學重難點，讓學生理解本次教學任務的新內容，掌握新知識。

3.3 環節三：“定”

分組開展頭腦風暴，討論設計方案，設計系統硬件的功能框圖、I/O分配表、PLC接線圖、軟件流程圖，然后提交給教師檢查，確保設計的可行性，確定方案。

3.4 環節四：“施”

實施方案時，先仿真、再實物。軟件設計先進行仿真、調試，無誤后，再下載到PLC進行測試，按照“實際產品”的開發順序流程進行軟件設計及硬件調試。教師巡回指導，按照國家標準和競賽規程要求，嚴格讓學生規范設計、操作，培養學生精益求精的工匠精神。通電前先做安全測試，確保電源無接錯、短路情況。教學難點是PLC程序的編寫和程序的創新設計，學生通過小組協作、小組幫扶或者用手機觀看微課視頻幫助解決難點。功能實現后，把設計資料運行視頻上傳到課程平臺。

3.5 環節五：“評”

教師組織優秀小組展示成果，對有典型問題的小組也進行點評，開展評價和總結，各小組在麥可思平臺完成組內自評、小組互評。教師與企業導師一起，綜合評價學生的設計作品、操作規范、職業素養，進行表揚和糾錯。總結完成后要求學生按6S管理整理工位，打掃衛生，培養學生形成良好的職業素養、勞動習慣。

3.6 環節六：“拓”

鞏固知識、拓展技能，教師布置課后作業及拓展任務，教師根據學生不同層次的學習能力，布置難度不一的拓展任務，滿足不同學生的學習需求，鼓勵同學們利用課余時間參加校、省、全國技能大賽，創新創業競賽項目的訓練，以拓展新技術，學習新規范、新工藝。

4 課程改革效果

4.1 構建了良好的學習生態

從微知庫課程平臺數據分析，近3年，學生在線學習活躍度、課堂滿意度高，參與討論情況、任務完成情況良好，學習興趣、項目成績、課程成績得到了提高，企業反饋學生的PLC應用應用技能過硬，電氣自動化專業學生的就業率保持在95%以上，就業質量也非常好，社會評價逐年提升，形成了良好的學習生態。

4.2 “雙實雙創“激發學生學習動力

以實際市場需求為導向，以實際產品設計研發為主線，融合智能控制技術、組態監控技術、變頻器及伺服控制技術，提升了學生PLC控制系統的設計、分析、編程、仿真、接線、安裝、調試的綜合應用能力及創新創業能力，激發了學生的學習動力。

4.3 技能大賽優異

通過課賽融合，達到以賽促學的目的，為現代電氣控制系統安裝與調試、自動化生產線安裝與調試、智能電梯裝調與維護、創新創業等賽項的省賽和全國大賽培養了大批種子選手。近3年來，學生參加技能競賽獲得全國一等獎2項，省一等獎5項，技能大賽成績優異，為本專業的學生起到很好的模范引領作用，本專業學生的PLC學習積極性和學習氛圍進一步得到了提高。

5 結束語

本課程以“崗課賽創”綜合育人為路徑，以打造“職教六合金課”為教育理念，系統化進行課程及教學設計，重構教學內容，以學生感興趣的智能增壓供水監控系統實際產品的設計制作為教學載體，實施“混合式教學+任務驅動+理虛實一體”的教學策略，以行動導向教學法構建了“導—析—定—施—評—拓”“六環”教學模式，對高職工科及電類專業的課程建設起到了很好的示范作用。