基于工作過程系統化的可編程控制器技術課程改革

李曉鹿+劉剛+周瑋俐

摘 要：為適應時代要求，山東勞動職業技術學院對可編程控制器技術進行了基于工作過程系統化的課程改革。選取四個關于可編程控制器技術的典型工程項目，每個項目基于工作過程分成四個步驟完成，將該課程相關理論知識與每個項目的各個步驟相關聯。在完成工程項目的目標下引導學生學習相關理論知識。

關鍵詞：高職教育；課程改革；實踐探索

中圖分類號： TP273-4；G712 文獻標識碼： A 文章編號： 1673-1069（2017）06-145-2

1 概述

近年來，“供需錯位”已成為阻擋中國經濟持續增長的最大路障：一方面，過剩產能已成為制約中國經濟轉型的一大包袱。另一方面，中國的供給體系，總體上是中低端產品過剩，高端產品供給不足。為了扭轉這種局面，尋找新的經濟增長點，今年中央提出了供給側結構性改革的意見，為我國的制造業提出了更高的要求。事實上，這不僅僅是中央提出的要求，也是當今制造業謀求更大發展的必經之路。現在我國制造業的瓶頸是過度依賴勞動力、土地、資源等一般性生產要素投入，而人才、技術、知識、信息等高級要素投入比重偏低，導致中低端產業偏多、資源能源消耗過多等問題。要想生產出品牌過硬的高端產品，必須要加大教育人才體制的改革，狠抓創新人才的培養。

山東勞動職業技術學院建校六十年來一直致力于高端技術工人的培養，以振興制造業為己任，堅持教、學、做一體化培養方案，塑造出大量具有工匠精神，敬業精神，創新精神的高級技工人才。但是職業教育也面臨著很多困難：一是社會對職業教育存在一定偏見，導致職業教育生源質量跟不上，學生學習能力較低，學習積極性也不高；二是職業教育的師資力量普遍為高等教育畢業后直接成為老師，沒有或欠缺企業實踐經驗；另外，普通高等教育的教學內容與高職教育有很大脫節：普通高等教育重視理論原理的教學，高職教育重視操作使用技能的教學，所以高校畢業生進行高職教育也有力不從心的感覺。為改善這些不利局面，山東勞動職業技術學院做了很多措施：一方面下功夫進行課程改革，因材施教，為學生量身定制培訓方法，吸引學生的學習興趣，另一方面每年派大量骨干教師去企業掛職鍛煉，學習實踐經驗，鍛煉操作技能。可編程控制器技術課程改革就這樣應運而生了。可編程控制器（Programmable Logic Controller（PLC）以下簡稱PLC）功能強大，使用方便，在制造業應用十分廣泛。是機械類和自動化類專業非常重要的一門專業課。由于應用性強，這門課程以往一直采用理論加實驗的教學模式。先講授PLC的結構，工作原理，再講授基本編程語言，功能編程語言及編程方法。為了促進學生理解PLC的理論知識，并且鍛煉的學生的編程技能，一般設計十個左右的編程實驗。這種教學模式效果并不理想。首先，學生對理論學習興趣不高，抽象思維能力有待提高。其次，設計的編程實驗是為理論教學服務，一個完整PLC項目的系統性不夠。最終的結果是學生學完課程后，對理論知識仍然一知半解，操作能力也不夠完整，無法完成整個PLC控制系統的設計。對此我們初步的課程改革思路是：既然我們是職業院校，應該重實踐，輕理論。減小理論知識范圍，降低理論難度，增加實驗課時，增加操作能力的訓練時間，期望能達到使學生熟練操作PLC的目的。經過幾屆學生的培養后，發現這樣改革仍有弊端。學生雖然能熟練完成幾個PLC項目，但是技能拓展能力不高，而且由于缺乏足夠的理論知識，在工作中創新能力不高，這有悖于我們培養高端技能人才的宗旨。怎樣改革課程能使學生既熟練了操作技能，又能激發學生的學習興趣，掌握足夠的理論知識呢？教育部職業技術教育中心研究所研究員姜大源的一場關于工作過程系統化課程開發與實施的報告帶給了我們啟發。于是我們創立了基于工作過程系統化的可編程控制器技術課程改革。

具體的改革過程是這樣的：我們創立了企業工作任務情景，假定學生在工作中要完成一個項目。由企業實踐經驗豐富的教師選取幾個典型PLC項目。選取的標準是要有代表性，工程實踐中常用，與理論知識連接緊密，并且在學校實訓平臺上能夠實現。我們初步選了八個項目：天塔之光，水塔水位控制，自動售貨機，自動往返小車，交通信號燈控制，郵件分揀控制，搶答器，四層電梯控制。這些項目在企業實踐中都非常常見，但是因為有些項目之間有一定的相似性，后來為了提高代表性，讓每個項目各具特色，一刪再刪，最后保留了四個，它們分別是：天塔之光，水塔水位控制，自動售貨機，四層電梯控制。對于每個項目，我們總體設計思路是，打破以知識傳授為主要特征的傳統學科課程模式，轉變為以完成典型工作任務為線索，將相關的理論知識、職業素養、職業能力等融合于具體的工作步驟中，讓學生在工作中學習，在學習中工作，實現了理論與實踐的融通合一。每個典型工作任務基于工作過程劃分若干步驟。在每個步驟中既有學生必須掌握的理論知識，又有相關的技能操作，理論知識為指導技能操作服務，技能操作又會鞏固提高理論知識。每個典型的可編程控制器項目完成步驟基本相同，這些步驟順序都具有可移植性，學完本課程后，學生可獨立完成可編程控制器項目。但是各個項目任務并不是簡單的重復，它們的內容逐個加深，涵蓋的知識點也是逐個增多的。

2 天塔之光

這個項目簡單易上手，可以引入PLC的結構和工作原理等知識點，并且讓學生熟悉PLC的編程元件。該項目所劃分的完成步驟和對應的知識點見表一。

3 水塔水位

水塔水位控制讓學生繼續熟悉PLC的工作原理，并掌握更多基本指令。該項目所劃分的完成步驟和對應的知識點見表二。

4 自動售貨機

自動售貨機項目讓學生PLC功能指令的使用方法。PLC的功能指令非常多，不可能每一個都學，所以務必使學生掌握指令的使用方法。該項目所劃分的完成步驟和對應的知識點見表三。

使學生掌握PLC的幾種編程方法，另外，由于這個項目是控制電機的，在實際生產中會有更廣泛的應用。該項目所劃分的完成步驟和對應的知識點見表四。

5 PPT的制作方法

自13級學生開始我們按照基于工作過程系統化的可編程控制器技術課程改革開始實施教學，獲得了不錯的教學效果。因為帶著明確的工作任務，學生的積極性更高。而比起抽象的理論，清晰、具體、形象的操作步驟使高職學生易于理解和接受。因為學生分組之間的競爭作用，很多學生甚至主動搜索學習相關的理論知識，以便更快更好地完成任務。但是在實際操作中學生往往滿足于完成工作任務的有限知識，認為知識夠用即可。這時需要教師趁著學生的積極性正高，適時引導學生擴展理論知識范圍，加深難度。從而激發學生的創新能力，拓展到過多的工作任務，或者開發更快捷新穎的任務解決辦法。經過三屆學生的教學改革工作，我們發現學生編程能力有了很大提高，對PLC有了系統的認識。我們對13級畢業生所在企業進行走訪后發現，企業對這一級畢業生的工作能力有普遍的肯定，認為學生來之能用，減輕了企業的培訓壓力。

參 考 文 獻

[1] 姜大源.職業教育學研究新論[M].北京：教育科學出版社，2007.

[2] 姜大源.職業學校專業設置的理論、策略與方法[M].北京：高等教育出版社，2002.

[3] 董愛華.可編程控制器原理及應用[M].北京：中國電力出版社，2014.