高職PLC課程對學生綜合應用能力的培養

余攀峰

摘 要 隨著我國對職業教育的日漸重視，教育理念也在隨之轉型，可編程邏輯控制器（PLC）作為制造類專業的必修課程，具有很強的實踐性特點，針對傳統教學中的弱點，以提高綜合應用能力為目標，在德國雙元制教學思想的基礎上，運用理實一體化教學、軟件仿真等教學方法進行課程教學和實訓探索，實現多課程交叉教學，更切合實際工作的需要。

關鍵詞 職業教育 PLC 綜合應用能力 雙元制

中圖分類號：G712 文獻標識碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdks.2016.06.025

Abstract The education concept is transforming with the increasing attention of vocational education in China. As an important course in manufacturing， PLC has very strong practical characteristic. Considering the weakness of traditional teaching， and improving the comprehensive ability， this paper researches the course teaching and practical training method by using integrated teaching and software simulation teaching based on Germany's dual teaching system， to realize cross-disciplinary teaching， which is more useful to work.

Key words vocational education； PLC； comprehensive ability； dual system

0 引言

隨著我國對職業教育重視度的提高，尤其當部分本科高校轉型為應用技術型高等院校時，作為走在職業化教育前面的高職院校也更加需要與時俱進，在保留原有高職院校教育方法的基礎上，急需要有新的特色補充。制造業作為國家工業的奠基石，其重要性不言而喻，而可編程邏輯控制器（PLC）作為制造業類專業的核心課程在傳統教學模式中，往往存在理論教學占據較大比例的情況，與PLC課程所具備的實踐性特點相違背，造成學生紙上談兵，與現實要求差距甚遠。湖北輕工職業技術學院作為第一批采用雙元制教學的高職院校，在結合德國的雙元制教學思想的基礎上，引入了德國職業認證體系，以理實一體化為教學載體，將實際的生產控制設備應用在教學中，實現了以實踐為主的職業教育培養模式。①PLC控制系統控制對象多種多樣，這就需要學習人員在實際工作實踐中不僅需要懂得編程，而且要懂得控制對象的實現方式，這些控制對象往往都是機械和電氣控制的綜合體，而在校企合作的過程中，企業不僅希望員工可以操作維護設備，也可以改進設備，這都對學生的綜合應用能力提出了較高的要求。因此在實際教學中采用項目驅動教學，并將項目分解為多個基礎模塊，在模塊的基礎上進行綜合化實訓，將機械設計、氣動控制、傳感器技術以及生產管理等多門課程進行綜合學習，才更切合實際生產。

1 項目一體化教學

當前，傳統的理論與實踐分開教學的弊端已經顯現出來，也不符合高等職業教育的培養目標，因此引入項目一體化教學顯得尤為重要。以職業標準為課程目標，以雙師型教師為課程主導的教育模式已經成為職業教育發展的主流模式。②項目一體化教學是以講練為一體的教學方式，在整個教學過程中是教師邊講授，學生邊練習的過程，學生通過模仿掌握基本技能，然后再利用項目擴展來實現知識的遷移。③這些項目除常規訓練之外，更多的是需要貼合實際生產需要，在這點上雙元制思想表達得更加清晰，將學校和企業分別作為一個元，強調二者的相互融合，以企業實際應用和所需要的技能來構建教學內容，以企業的要求為教學標準，因此在設計項目時便將企業生產中的典型環節引入到教學中，再以德國職業資格準入制的要求引入到項目中，以提高學生的綜合應用能力。

對于常規的PLC教學，現在大多數還局限在單機操作上，例如如何掌握梯形圖的編寫。而對于實際生產而言，所有的執行裝置以及檢測裝置都不再僅僅是一個孤島，而是通過網絡連接成一個整體，而對于網絡通信的學習現在還處在一個比較弱的狀態。因此，我們在加強學生學習基本編程方法的基礎上，將現在企業單位中經常會用到的CFC編程，以及GRAPH編程、FBD編程融入到平時的教學中，讓學生掌握根據不同的應用對象采用不同的編程方式，以及掌握PROFIBUS通信和以太網通信，并且加入了歐美企業經常會用到的As-i通信。例如在傳統的搶答器實驗中，傳統教學是在教授了互鎖等概念之后讓學生進行連線、編程，高職學生往往存在授過即忘的特點，而在理實一體化教學方式下，打破書本上的以知識點為章節的編排方式，而是根據項目走，項目需要什么知識就傳授什么知識，讓書本成為學生的參考資料。在任務的設計上也是采用項目擴展方式，最終以綜合應用能力的提高為根本。在引入項目應用背景后，教師指導學生以小組討論方式確定基本的編程方法，并立刻進行編程實驗，在實驗過程中學生就可以領會輸入互鎖和輸出互鎖的不同。在學生掌握了該實驗的基本方法之后，再以迭代的方式逐步進行擴展，通過逐步添加ET-200L來掌握PROFIBUS通信方法，和擴展CP343通信模塊來掌握以太網通信，并結合組態軟件來實現對工作狀態的監控，最后再引入As-i通信方式來實現設備的控制，從而實現對項目中基礎模塊的掌握，再通過相互關聯的項目進行迭代訓練，不懂的問題可以立刻進行實驗，系統間相互干擾沖突等問題也可以得到及時排除，最終實現綜合應用能力的提高。在綜合應用能力為核心的要求下，每一次項目的完成都需要較多的時間，因此課程設置上需多節課連堂，而在實際教學中開始進展比較緩慢，而后學生可逐步獨立完成。

2 綜合應用能力訓練

職業化教育是以某一崗位為基礎，以解決實際問題為導向的綜合能力，④前文所闡述的僅是對PLC課程的綜合化訓練，而實際生產中，我們的控制對象多種多樣，因此在完成了PLC課程的基礎上，再通過兩個系統性實訓項目來進行訓練，從而掌握多課程技能點的融合，以提高綜合應用能力。兩個項目在模式上類似，只是難度有所區別，以較高難度的三軸機械手項目為例，讓學生從機械手的零部件加工進行入手，練習識圖繪圖的技能，因為零部件較多，而某些零部件在設計任務上只給出了大概尺寸，需學生通過ProE等軟件完成設計，找出產生干涉的原因并加以處理，然后完成整個產品的組裝，并以小組為單位完成電路控制和氣動控制的搭建工作，從而讓學生掌握整個被控對象的工作原理。通過系統搭建了解被控對象的工作方式，以及獨立完成PLC控制端口的I/O分配，最后再通過控制要求選擇不同的編程語言實現對產品的控制。在整個過程中，學生完成了多個課程的綜合化訓練，使其更適應現代企業的要求，并具備了一定的錯誤排查能力。而這些任務都需要在一個月內完成，最后的考核也是要求學生獨立在36個小時內完成全部產品的組裝以及調試工作，因為綜合應用能力不僅包括技能，也包括心理素質，即使準備比較充分，在實際的組裝過程中也會出現意外，如何在規定時間內完成任務，對其心理素質是一種鍛煉，更是責任心的一種體現，符合現代企業對員工的要求和工作的特點。經過訓練，優秀的學生可以在30小時內完成產品的組裝和調試工作，其綜合應用能力也大大加強。

3 創新意識培養

綜合應用能力不僅包括應用技能，也包含創新能力，也這符合當前職業教育的要求。在技術高速發展的今天，創造全新的事物變得越來越困難，如何在現有事物上進行微創新更符合實際。三軸機械手只是整個生產線控制系統中的一部分，其I/O點也有限，因此接下來的訓練要求就是如何去完成多站位的協同工作，在接下來的訓練中，采用4個獨立的工作站位，建立在之前的基礎上，學生可以較快地完成獨立工作站位的組裝，而如何完成多站位的協同工作則成為新的難點。在這個工作過程中，學生需要考慮整個生產流水線的工作效率，以及對于異常工件的處理問題，這些問題沒有固定答案，學生必須以小組討論方式商討方案，再與教師共同確定方案，在培養創新意識的同時也培養了團隊精神。

軟件仿真則是對綜合應用能力訓練的一種有力補充，可以讓教學課程的方式靈活多樣，學生也易于觀察到程序的執行結果，加深理解。這種方式可以打破現有實驗設備的束縛，讓學生根據自己的想法設計出產品，從而提高學生的創新能力。只有通過論證的方案才是可行的，否則就是天馬行空，通過這種方法有的學生甚至設計出機器人控制系統、坦克游戲等仿真系統。通過仿真軟件與實物相結合的方式，精心設計仿真軟件的使用方法，使學生充分了解被控對象的工作原理，可以利用仿真軟件去模仿一些產品的異常故障，再采用頭腦風暴的形式去解決這些異常問題，既可以充分鍛煉學生的發散思維能力，也提高了處理異常故障的能力，尤其有一些故障在實際操作時不易復現，但會對整個生產系統帶來比較嚴重的安全隱患，通過這個方式可以充分鍛煉學生的思維。這些故障案例通常都是由校企合作的企業所提供的，例如在機器人流水線控制中出現的加工異常問題，對于因傳感器故障而導致的停線，是采取系統復位還是系統強制置位，都需要結合企業需求進行思考，在考慮效率的同時也要考慮安全因素。這些在企業中的經典案例對于學生而言是全新的，如何創新性地解決這些問題正是我們需要思考的。筆者認為一來可以培養學生的創新意識，二來也為學生今后進入企業，更快地勝任工作奠定良好的基礎。

創新意識從來都不是一蹴而就，而是需要在平時慢慢培養，在平時的實踐項目中，有意識地鍛煉綜合應用能力和創新能力，從而形成一種解決問題的習慣和思維方式，因此在小組討論環節中，教師無需過多地參與討論，只需要控制好討論的大方向，讓學生更多地發揮想象，適當指導實踐即可。

4 總結

以提高學生的綜合應用能力為根本，結合德國雙元制教學思想，通過項目一體化教學方式實現邊做邊學，項目由淺入深進行迭代訓練，不僅可以提高學生的技術應用技能，也對學生的心理素質和責任心進行了鍛煉，符合當前企業對員工職業素質的要求，得到了用人單位的一致好評。

注釋

① 高松.德國雙元制職業教育及其在高等教育領域的發展[J].河北師范大學學報（教育科學版），2013.15（1）：86-88.

② 王彰云，鄒增麗.高職院校PLC課程實踐教學改革研究[J].中國職業技術教育，2013（11）：43-45.

③ 賈寶會，張文，范智勇.“PLC應用技術”課程教學項目驅動教學法實踐探索[J].教育與職業，2013（18）：150-151.

④ 王丹.基于實踐能力的高職院校實踐教學體系研究[J].職教論壇，2014（06）：75-78.