智能制造背景下“PLC應(yīng)用技術(shù)”課程教學(xué)改革研究

賀瑋彤，陳炳森，陳偉珍

（廣西水利電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣西 南寧 530023）

0 引言

目前，傳統(tǒng)制造業(yè)是廣西壯族自治區(qū)（以下稱為我區(qū)）工業(yè)經(jīng)濟(jì)的主體。推進(jìn)傳統(tǒng)制造業(yè)智能化改造升級(jí)，以數(shù)字化豐富要素供給，以網(wǎng)絡(luò)化提高要素配置效率，以智能化提升產(chǎn)出效能，有利于加快推進(jìn)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革，加快新舊動(dòng)能接續(xù)轉(zhuǎn)換和實(shí)現(xiàn)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)發(fā)展。近年來(lái)，我區(qū)相繼出臺(tái)了系列政策文件，推動(dòng)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)優(yōu)化升級(jí)，工業(yè)企業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)和發(fā)展提質(zhì)增效取得了顯著成績(jī)。但與國(guó)內(nèi)先進(jìn)地區(qū)相比，我區(qū)傳統(tǒng)制造業(yè)仍然面臨著智能改造成本高、研發(fā)投入能力弱、核心競(jìng)爭(zhēng)力不強(qiáng)、新舊動(dòng)能轉(zhuǎn)換不足等問(wèn)題。

為進(jìn)一步加快提升我區(qū)傳統(tǒng)制造業(yè)發(fā)展質(zhì)量和水平，推動(dòng)工業(yè)經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展，自治區(qū)工業(yè)和信息化廳于2020年5月13日印發(fā)實(shí)施《廣西傳統(tǒng)制造業(yè)智能化改造升級(jí)實(shí)施方案》（以下簡(jiǎn)稱《實(shí)施方案》）到2022年，建立傳統(tǒng)制造業(yè)智能化改造升級(jí)投資導(dǎo)向目錄，為傳統(tǒng)制造業(yè)企業(yè)實(shí)施智能化改造升級(jí)提供導(dǎo)向指引，累計(jì)推動(dòng)500家企業(yè)實(shí)施智能化改造。企業(yè)制造裝備智能化水平大幅提升，關(guān)鍵工序數(shù)控化率超過(guò)50%，數(shù)字化研發(fā)設(shè)計(jì)工具普及率超過(guò)60%。累計(jì)建成250個(gè)數(shù)字化車間，150個(gè)智能工廠，培育一批智能制造試點(diǎn)示范標(biāo)桿企業(yè)[1]。

智能制造作為一個(gè)系統(tǒng)工程，強(qiáng)調(diào)數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造、智能裝備、智能機(jī)器人、物聯(lián)網(wǎng)（工業(yè)以太網(wǎng)）、人工智能等關(guān)鍵技術(shù)的集成，涉及機(jī)械、電子信息、控制科學(xué)與自動(dòng)化、工業(yè)工程等多個(gè)學(xué)科。同時(shí)，它作為五大工程之一，成為國(guó)家全力打造制造強(qiáng)國(guó)的重要抓手。高等職業(yè)教育作為職業(yè)教育的重要組成部分，事關(guān)社會(huì)經(jīng)濟(jì) 發(fā)展的全局，肩負(fù)著培養(yǎng)面向生產(chǎn)、服務(wù)、管理的一線技術(shù)技能型人才的重要任務(wù)。毋庸置疑，高職教育應(yīng)該響應(yīng)國(guó)家號(hào)召，積極基于智能制造背景進(jìn)行發(fā)展規(guī)劃。在智能制造過(guò)程中，人的角色將由服務(wù)者、操作者轉(zhuǎn)變?yōu)橐?guī)劃者、協(xié)調(diào)者、評(píng)估者、決策者，企業(yè)需要的是能夠運(yùn)用與掌握現(xiàn)代信息技術(shù)和智能化設(shè)備技術(shù)、獨(dú)立完成智能化目標(biāo)和任務(wù)的高素質(zhì)技術(shù)技能人才[2]。

“PLC應(yīng)用技術(shù)”是一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，在整體課程安排中起到承上啟下的作用，同時(shí)這門課面向幾乎所有的專業(yè)。所以對(duì)“PLC應(yīng)用技術(shù)”課程進(jìn)行基于智能制造背景的教學(xué)改革是具有實(shí)際價(jià)值的。學(xué)生可以從基礎(chǔ)課程開始針對(duì)外部智能制造背景下的各種問(wèn)題，更好地規(guī)劃自己的學(xué)習(xí)實(shí)踐，也更好地適應(yīng)以后的就業(yè)環(huán)境。

1 PLC應(yīng)用技術(shù)課程教學(xué)現(xiàn)狀分析

1.1 國(guó)內(nèi)高職院校課程開設(shè)現(xiàn)狀

現(xiàn)在的課程教學(xué)中存在的一個(gè)首要問(wèn)題就是課程項(xiàng)目滯后于社會(huì)發(fā)展。學(xué)生在練習(xí)中掌握的能力是有限的，而社會(huì)的發(fā)展要求學(xué)生必須掌握多方面的能力，比如創(chuàng)新和團(tuán)隊(duì)合作能力等，只培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)能已經(jīng)力滿足不了社會(huì)的需求了。除此之外，教師在項(xiàng)目實(shí)踐的過(guò)程中也沒(méi)有主動(dòng)與學(xué)生進(jìn)行深入的交流和溝通，導(dǎo)致學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣不高，項(xiàng)目效果也受到了一定的影響[3]。由于課程項(xiàng)目過(guò)于滯后，其教學(xué)方法單調(diào)傳統(tǒng)，不僅無(wú)法對(duì)學(xué)生起到更好的推動(dòng)作用，還降低了學(xué)生日后在社會(huì)上的競(jìng)爭(zhēng)力。

學(xué)生適應(yīng)未來(lái)工作崗位的時(shí)間縮短。面對(duì)復(fù)雜的現(xiàn)代智能設(shè)備構(gòu)成的工業(yè)工作崗位，這不可避免地需要學(xué)生有一定心理素養(yǎng)和心理準(zhǔn)備，這就給職業(yè)教育提出來(lái)新的要求，不僅要求學(xué)生具備專業(yè)的知識(shí)和技能，還要有工業(yè)心理素養(yǎng)。而這方面的培養(yǎng)正是我們課程中所欠缺的。由此可見，在課程項(xiàng)目教學(xué)中，建立符合工業(yè)心理學(xué)因素的環(huán)境非常有必要的[4]。

目前，廣西水利電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院對(duì)智能制造這個(gè)方面規(guī)劃的并不充分，對(duì)學(xué)生的規(guī)劃并未和智能制造背景相互照應(yīng)，對(duì)學(xué)生的要求與智能制造背景下國(guó)家的需求是有些許脫節(jié)的。同時(shí)在項(xiàng)目教學(xué)中，學(xué)院的評(píng)價(jià)體系以及學(xué)生的心理素質(zhì)培養(yǎng)都仍需改進(jìn)。因此我們?cè)谶M(jìn)行教育教學(xué)時(shí)，應(yīng)該培養(yǎng)學(xué)生向這些要求靠近同時(shí)考慮到心理素質(zhì)，讓學(xué)生的學(xué)習(xí)內(nèi)容更加貼近社會(huì)需求，讓學(xué)生的心理更能適應(yīng)工作崗位。

1.2 學(xué)生整體現(xiàn)狀

目前教學(xué)的學(xué)生主要是“00后”，“00后”學(xué)生主要具有以下特征：

（1）具有個(gè)性化的價(jià)值追求。“00后”在各個(gè)方面都有自己的方式，這些方式與傳統(tǒng)方式有較大不同。因此，在教學(xué)方式上需要與他們的特有的方式接軌。

（2）具有自主的學(xué)習(xí)方式。“00后”從小就接觸互聯(lián)網(wǎng)，屬于互聯(lián)網(wǎng)一代，因此，對(duì)各種信息的來(lái)源將會(huì)更迅速，也更適應(yīng)從互聯(lián)網(wǎng)上找到學(xué)習(xí)內(nèi)容。因此，在教學(xué)過(guò)程中，可以拋出更多的話題，讓學(xué)生自己查資料。

（3）具有務(wù)實(shí)的思維方式。“00后”對(duì)學(xué)習(xí)更看重所學(xué)知識(shí)是否有用，是否對(duì)就業(yè)能有幫助，考慮到更多的是自己未來(lái)職業(yè)的發(fā)展前景。

1.3 教學(xué)現(xiàn)狀

對(duì)于可以動(dòng)手操作的課程，學(xué)生的興趣是濃郁的，但是目前教學(xué)現(xiàn)狀的不足在于教學(xué)的評(píng)價(jià)系統(tǒng)。可以說(shuō)目前，教學(xué)的評(píng)價(jià)體系存在著不小的問(wèn)題，很多教師在項(xiàng)目評(píng)價(jià)中選擇的是對(duì)學(xué)生的操作編程能力進(jìn)行直接的考核，而且并沒(méi)有提出有效的建議，導(dǎo)致學(xué)生僅僅只會(huì)編程，并且無(wú)法根據(jù)反饋對(duì)自身的行為進(jìn)行調(diào)整。這種評(píng)價(jià)方式過(guò)于單調(diào)，且有著一定的局限性，只能考核學(xué)生的操作編程技能，對(duì)于了解學(xué)生設(shè)計(jì)、合作、匯報(bào)等其他方面能力的作用較小。與此同時(shí)，很多教師的考核標(biāo)準(zhǔn)是根據(jù)個(gè)人來(lái)判定的，這有可能與教學(xué)目標(biāo)要求相偏離，這也讓教學(xué)評(píng)價(jià)體系的優(yōu)勢(shì)得不到更好的發(fā)揮。同時(shí)不利于學(xué)生加強(qiáng)對(duì)實(shí)訓(xùn)學(xué)習(xí)的重視，學(xué)生自身的職業(yè)觀和能力發(fā)展較慢。

2 PLC應(yīng)用技術(shù)課程教學(xué)目標(biāo)

“PLC應(yīng)用技術(shù)”是一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，在整體課程安排中起到承上啟下的作用，同時(shí)這門課面向幾乎所有的專業(yè)。本課程的先修課程為“電工與電子技術(shù)”“計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)”等。通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，常用低壓電器的原理與使用、可編程控制器的工作原理與系統(tǒng)構(gòu)成、可編程控制器控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及編程方法，把學(xué)生培養(yǎng)成為理論知識(shí)與實(shí)踐技能相結(jié)合的高等技術(shù)技能型人才。

通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生具備控制電路的設(shè)計(jì)、調(diào)試、故障處理能力和應(yīng)用PLC技術(shù)實(shí)現(xiàn)機(jī)電設(shè)備控制自動(dòng)化要求的能力。在專業(yè)能力上，學(xué)生能夠設(shè)計(jì)低壓電器控制回路，并調(diào)試和故障判斷；能夠設(shè)計(jì)可編程控制器（PLC）控制系統(tǒng)電路；能夠編寫梯形圖程序，完成PLC電路系統(tǒng)控制功能。在方法能力上，學(xué)生能夠分析機(jī)床電氣控制系統(tǒng)回路；能夠參考并修改已有的PLC控制系統(tǒng)電路，實(shí)現(xiàn)具體的要求；能夠讀懂并修改已有的PLC梯形圖程序，以實(shí)現(xiàn)具體的要求。在社會(huì)能力上，希望學(xué)生具有一定的文字、語(yǔ)言表達(dá)能力；具有一定的溝通、交際、組織、團(tuán)隊(duì)合作的能力；具有自主學(xué)習(xí)新技能的能力，責(zé)任心強(qiáng)，能順利完成工作任務(wù)；具有分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，善于創(chuàng)新和總結(jié)經(jīng)驗(yàn)。

3 教育改革思路

3.1 建立符合工業(yè)心理學(xué)因素的環(huán)境

我們面對(duì)的是職業(yè)院校的學(xué)生，他們畢業(yè)后的工作是直接面對(duì)復(fù)雜的現(xiàn)代智能設(shè)備構(gòu)成的工業(yè)工作崗位。他們是從學(xué)校直接面對(duì)崗位，適應(yīng)未來(lái)工作崗位的時(shí)間縮短，所以需要學(xué)生具有一定心理素養(yǎng)和心理準(zhǔn)備。因此在課程項(xiàng)目教學(xué)中，需要建立符合工業(yè)心理學(xué)因素的環(huán)境。

首先在課程外建立學(xué)生職業(yè)心理素質(zhì)培養(yǎng)的內(nèi)容體系，以企業(yè)對(duì)員工職業(yè)心理素質(zhì)的要求為依據(jù)，開展人才培養(yǎng)工作職業(yè)心理素質(zhì)教育診斷，幫助學(xué)生分析職業(yè)特征，提升職業(yè)認(rèn)知度，實(shí)現(xiàn)職業(yè)認(rèn)同。

然后將職業(yè)心理素質(zhì)的培養(yǎng)滲透到教學(xué)過(guò)程的每個(gè)環(huán)節(jié)，利用理論教學(xué)和實(shí)踐教育兩大課堂，開展多元化的主題活動(dòng)。在理論課程中通過(guò)課程思政對(duì)學(xué)生進(jìn)行職業(yè)心理素養(yǎng)教育，弘揚(yáng)勞動(dòng)光榮、技能寶貴的時(shí)代風(fēng)尚。在實(shí)踐課程中建立體驗(yàn)式的團(tuán)隊(duì)環(huán)境，例如分為幾個(gè)團(tuán)隊(duì)，以團(tuán)隊(duì)完成項(xiàng)目來(lái)進(jìn)行課程，并且以團(tuán)隊(duì)進(jìn)行匯報(bào)總結(jié)，教師對(duì)學(xué)生的評(píng)價(jià)幫助也會(huì)向工作環(huán)境的要求看齊，讓學(xué)生在課堂中可以完成職業(yè)心理的成長(zhǎng)。可以促進(jìn)職業(yè)心理素質(zhì)教育均衡、健康發(fā)展，不斷樹立學(xué)生以良好的職業(yè)心理素養(yǎng)，迎接職場(chǎng)挑戰(zhàn)，完成從“學(xué)校身份”向著“職業(yè)人”的方向延伸。

3.2 增加應(yīng)用實(shí)例

“PLC應(yīng)用技術(shù)”是一門動(dòng)手實(shí)操能力很強(qiáng)的學(xué)科，因此只通過(guò)理論講解以及簡(jiǎn)單的操作無(wú)法讓學(xué)生深入理解。因此，擬將實(shí)踐內(nèi)容增加相關(guān)的工業(yè)項(xiàng)目應(yīng)用實(shí)例，如交通燈的控制。項(xiàng)目?jī)?nèi)容來(lái)源于設(shè)計(jì)交通燈的相關(guān)企業(yè)，項(xiàng)目涉及知識(shí)點(diǎn)包括接觸器控制與PLC順序控制等多方面內(nèi)容，具有一定的實(shí)際應(yīng)用性。主要目的就是培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力，建立實(shí)際項(xiàng)目的概念以及更能適應(yīng)實(shí)際工作的難度。在課程中，首先由老師提出具體的控制要求，接下來(lái)學(xué)生根據(jù)控制要求，設(shè)計(jì)電路接線圖，I/O分配表，編寫相關(guān)程序，通過(guò)PLC實(shí)現(xiàn)工程應(yīng)用的控制要求。

3.3 豐富的教學(xué)手段

在教學(xué)中，如果僅僅通過(guò)課堂中的90 min，想讓學(xué)生充分理解所學(xué)的知識(shí)是不太可能的。所以我們可以通過(guò)學(xué)習(xí)平臺(tái)與線上線下結(jié)合的教學(xué)手段，讓學(xué)生們?cè)谡n堂以外的時(shí)間也能加入學(xué)習(xí)。

將錄好的理論與實(shí)踐操作相結(jié)合的視頻放在線上的學(xué)習(xí)平臺(tái)中，這樣讓學(xué)生們?cè)谒奚崂铮谡n堂外就可以進(jìn)行課堂的學(xué)習(xí)。要求學(xué)生在上課前觀看本節(jié)課需要學(xué)習(xí)的內(nèi)容，這樣在線下的課堂中老師只需要對(duì)重點(diǎn)難點(diǎn)進(jìn)行強(qiáng)調(diào)，就可以讓學(xué)生們?cè)陔娔X上進(jìn)行實(shí)踐操作。通過(guò)線上線下結(jié)合的教學(xué)手段，學(xué)生們有更多的時(shí)間進(jìn)行實(shí)踐操作，對(duì)知識(shí)的掌握也加深了。同時(shí)，在課堂中提問(wèn)的時(shí)候，可以通過(guò)學(xué)習(xí)平臺(tái)中的舉手、搖人等方式，激發(fā)學(xué)生們的上課熱情。

3.4 改革評(píng)價(jià)方式

在傳統(tǒng)的教學(xué)評(píng)價(jià)中，學(xué)生成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)主要是看期末的考試成績(jī)。這樣會(huì)忽視學(xué)生在實(shí)踐中解決問(wèn)題的能力，造成一些學(xué)生在實(shí)踐操作中敷衍了事。PLC應(yīng)用技術(shù)這門課程是一門注重實(shí)際應(yīng)用的課程，因此實(shí)踐操作評(píng)價(jià)更為重要。成績(jī)的組成由平時(shí)成績(jī)，實(shí)踐操作成績(jī)與期末考試成績(jī)組成，比例分別是20%、50%與30%，實(shí)踐操作成績(jī)占據(jù)主要部分。在評(píng)價(jià)實(shí)踐操作時(shí)，不僅僅通過(guò)操作編程能力進(jìn)行考核，需要通過(guò)方案設(shè)計(jì)、團(tuán)隊(duì)合作、實(shí)踐操作，總結(jié)匯報(bào)等幾個(gè)方面綜合考核，在考核過(guò)程前先定下與教學(xué)目標(biāo)要求相對(duì)應(yīng)的考核標(biāo)準(zhǔn)，并在考核過(guò)程中給學(xué)生們提出有效的建議。

4 教學(xué)改革實(shí)踐

在對(duì)“PLC應(yīng)用技術(shù)”進(jìn)行授課--順控繼電器指令的時(shí)候，首先在上課前布置任務(wù)，要求學(xué)生們?cè)趯W(xué)習(xí)通上通過(guò)視頻學(xué)習(xí)順控繼電器指令的應(yīng)用與編程操作。然后在課堂中強(qiáng)調(diào)順控繼電器指令在使用時(shí)候的注意事項(xiàng)，并向?qū)W生們提問(wèn)：在使用順控指令的時(shí)候需要注意什么？在學(xué)習(xí)通上通過(guò)舉手讓學(xué)生們搶答，待2～3名學(xué)生回答后，給出正確答案。指令學(xué)習(xí)完成后，教師給出實(shí)踐項(xiàng)目——電動(dòng)機(jī)Y-△形降壓?jiǎn)?dòng)控制的應(yīng)用背景，介紹項(xiàng)目中需要完成的控制要求，接下來(lái)就讓學(xué)生們按團(tuán)隊(duì)完成方案設(shè)計(jì)、電路接線、程序編寫等多個(gè)任務(wù)，最后由教師檢查設(shè)計(jì)是否符合要求，并且聽取團(tuán)隊(duì)的匯報(bào)，從方案設(shè)計(jì)、團(tuán)隊(duì)合作、實(shí)踐操作，總結(jié)匯報(bào)等多方面給出團(tuán)隊(duì)中每個(gè)人的分?jǐn)?shù)。

5 結(jié)語(yǔ)

近幾年來(lái)，智能制造的興起帶動(dòng)各行各業(yè)的發(fā)展，對(duì)學(xué)校培養(yǎng)智能制造方面人才的需求量以及質(zhì)量也在不斷提高。對(duì)“PLC應(yīng)用技術(shù)”這個(gè)基礎(chǔ)課程面臨的學(xué)生積極性較差、與目前實(shí)際工程脫節(jié)等一系列問(wèn)題進(jìn)行了剖析，實(shí)踐系列教學(xué)改革舉措。通過(guò)課后與學(xué)生交流，以及與畢業(yè)后就業(yè)的學(xué)生進(jìn)行回訪，學(xué)生普遍反應(yīng)經(jīng)過(guò)改革后的課程教學(xué)，不僅讓學(xué)生系統(tǒng)理解了本門課程的內(nèi)容，達(dá)到了教學(xué)目標(biāo)，能調(diào)動(dòng)他們的學(xué)習(xí)積極性，提高對(duì)實(shí)踐課程的重視，培養(yǎng)他們的工業(yè)心理素養(yǎng)，能客觀評(píng)價(jià)每一位學(xué)生的實(shí)際水平，同時(shí)利于提高他們解決問(wèn)題的能力。同時(shí)，培養(yǎng)了學(xué)生創(chuàng)新能力和團(tuán)隊(duì)合作能力，進(jìn)而獲得了成就感。