新課改下理實(shí)一體化教學(xué)在PLC課程教學(xué)的探索

王延申

(許昌電氣職業(yè)學(xué)院，河南 許昌 461000)

0 引言

作為“萬(wàn)金油”的機(jī)械專(zhuān)業(yè)是制造行業(yè)的基礎(chǔ)，而制造業(yè)的自動(dòng)化水平又反應(yīng)了國(guó)家工業(yè)發(fā)展的水平。隨著國(guó)家工業(yè)水平的不斷提升，制造業(yè)生產(chǎn)技術(shù)不斷革新，柔性化、自動(dòng)化、設(shè)備更新替換、無(wú)人車(chē)間在制造業(yè)的比例提升，行業(yè)、企業(yè)對(duì)于掌握可編程邏輯控制器的技能人才需求缺口越來(lái)越大。但當(dāng)前高等職業(yè)院校和高級(jí)技工院校在機(jī)電一體化人才培養(yǎng)上存在一個(gè)普遍的問(wèn)題，經(jīng)過(guò)系統(tǒng)理論學(xué)習(xí)后的高職學(xué)生和高級(jí)技工，雖然具備了相對(duì)完善的理論素養(yǎng)，但都不能直接接手實(shí)際生產(chǎn)企業(yè)的工程項(xiàng)目，多數(shù)招錄的學(xué)生仍需企業(yè)再次“回爐”培養(yǎng)才能勉強(qiáng)勝任崗位需求，當(dāng)前課程體系下的人才培養(yǎng)模式和人才輸出機(jī)制，給學(xué)校和企業(yè)都帶來(lái)了人力資源浪費(fèi)和用工成本的增加。為了更好解決這一問(wèn)題，許昌電氣職業(yè)學(xué)院試點(diǎn)推行了基于四教與產(chǎn)教雙融合下的理實(shí)一體化PLC課程教學(xué)改革，以此契機(jī)改進(jìn)傳統(tǒng)機(jī)電一體化專(zhuān)業(yè)PLC課程教學(xué)的不足，進(jìn)而基于實(shí)際教學(xué)嘗試建立起一套新課改下的理實(shí)一體化的PLC課程改革體系。

1 傳統(tǒng)PLC課程教學(xué)模式存在的問(wèn)題

世界上第一臺(tái)可編程邏輯控制器PDP-14是1969年美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司(DEC)專(zhuān)門(mén)為美國(guó)通用汽車(chē)公司生產(chǎn)線研制出的，距今已經(jīng)有近50多年的發(fā)展歷史，已經(jīng)完備發(fā)展成為了一門(mén)全綜合、大覆蓋、多體系的課程[1]。

機(jī)電一體化專(zhuān)業(yè)是高等職業(yè)院校和高等技師學(xué)院開(kāi)展最多的專(zhuān)業(yè)之一，PLC課程作為機(jī)電一體化的核心專(zhuān)業(yè)課程，課程理論和課程實(shí)踐都要求較高。這門(mén)課程對(duì)學(xué)生的綜合素養(yǎng)要求較高，需要學(xué)生具有良好的物理、數(shù)學(xué)、電工電子技術(shù)、電力拖動(dòng)技術(shù)等前端課程的知識(shí)鋪墊。正是基于此特點(diǎn)，傳統(tǒng)的PLC教學(xué)往往以理論教室課堂教授為主，缺少理實(shí)一體化下的理論結(jié)合實(shí)踐。很多一體化課程的實(shí)踐，還停留在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和課程設(shè)計(jì)的單獨(dú)進(jìn)行，然后穿插一些其他教學(xué)手段來(lái)檢驗(yàn)教育教學(xué)和學(xué)習(xí)效果。這種教學(xué)模式已經(jīng)不能滿足當(dāng)前高職機(jī)電一體化專(zhuān)業(yè)的人才培養(yǎng)方案要求和企業(yè)的人才需求，主要表現(xiàn)在以下幾方面。

1.1 四教融合的脫節(jié)

職業(yè)技術(shù)院校所進(jìn)行的機(jī)電一體化專(zhuān)業(yè)教學(xué)，必須要經(jīng)過(guò)理實(shí)一體化的生產(chǎn)實(shí)踐后才能有效地對(duì)所學(xué)專(zhuān)業(yè)理論知識(shí)和與之對(duì)應(yīng)專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐能力進(jìn)行整合。但當(dāng)前，在高職機(jī)械專(zhuān)業(yè)學(xué)生的實(shí)際教學(xué)中，基于教室、教材、教師、教具的四教融合工作缺失，很少高職院校能將學(xué)生的專(zhuān)業(yè)理論能力與貼近項(xiàng)目實(shí)際生產(chǎn)實(shí)踐的操作緊密的相結(jié)合，大多采取傳統(tǒng)示范說(shuō)教形式為主，按照教材索引的幻燈片課件進(jìn)行展示和知識(shí)點(diǎn)的拆解，學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際能力不強(qiáng)，對(duì)相關(guān)知識(shí)的掌握總停留在似懂非懂的模糊階段，產(chǎn)生不了持續(xù)穩(wěn)定的學(xué)習(xí)熱情，特別是對(duì)于PLC可編程邏輯控制器的邏輯實(shí)現(xiàn)，如果學(xué)生只接受理論教學(xué)和演示，沒(méi)有親身的實(shí)踐體驗(yàn)，又因很多邏輯控制搭建是看不見(jiàn)摸不著的，所以學(xué)生很難對(duì)所學(xué)知識(shí)產(chǎn)生共鳴，嚴(yán)重挫敗了學(xué)生專(zhuān)業(yè)學(xué)習(xí)的熱情，教師也很難做到教師、教室、教具、教材的融合和對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)掌握效果的反饋。

1.2 產(chǎn)教融合資源的匱乏

職業(yè)技術(shù)院校作為機(jī)械行業(yè)復(fù)合型技能人才培養(yǎng)的主要場(chǎng)所，專(zhuān)業(yè)化教學(xué)已經(jīng)深入各個(gè)院校。但在落實(shí)專(zhuān)業(yè)教學(xué)過(guò)程中很多職業(yè)技術(shù)院校的教學(xué)質(zhì)量更多的是受制于實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)、實(shí)驗(yàn)設(shè)備特別是貼近企業(yè)項(xiàng)目生產(chǎn)的產(chǎn)教融合配套的理實(shí)一體化實(shí)驗(yàn)室資源的匱乏[2]。這些不利因素使專(zhuān)業(yè)課程教學(xué)更多的停留在理論教室內(nèi)，造成了PLC課程的專(zhuān)業(yè)理論講授與企業(yè)工程項(xiàng)目實(shí)踐的脫鉤。學(xué)生僅依靠所掌握的單純理論知識(shí)和不成體系且滯后的實(shí)踐技能，無(wú)法有效對(duì)接企業(yè)實(shí)際工程項(xiàng)目的運(yùn)用。局限的產(chǎn)教資源融合限制了學(xué)生對(duì)PLC控制原理的理解和實(shí)際項(xiàng)目運(yùn)用能力的提升。

1.3 考核反饋過(guò)于單一

PLC課程的專(zhuān)業(yè)理論學(xué)習(xí)和實(shí)際應(yīng)用是一個(gè)系統(tǒng)的過(guò)程。傳統(tǒng)課程教學(xué)評(píng)價(jià)體系通常僅由兩部分組成：平時(shí)成績(jī)、紙質(zhì)考試成績(jī)。大多數(shù)高等院校采取的都是依據(jù)學(xué)院開(kāi)設(shè)專(zhuān)業(yè)的人才培養(yǎng)方案制定的考核辦法，簡(jiǎn)單的以二者比例測(cè)算出一個(gè)綜合成績(jī)來(lái)對(duì)學(xué)生進(jìn)行考核。學(xué)生為了提升課程考試成績(jī)，往往只注重紙質(zhì)考試所考核的理論內(nèi)容，而淡化了實(shí)際項(xiàng)目運(yùn)用能力。這種傳統(tǒng)的考核方式過(guò)于單一，不能有效的反映出學(xué)生對(duì)于PLC課程掌握的綜合能力，特別是項(xiàng)目的運(yùn)用和動(dòng)手能力。

2 理實(shí)一體化PLC課程改革體系

2.1 PLC課程理實(shí)一體化教學(xué)思路

理實(shí)一體化教學(xué)是指突出學(xué)生動(dòng)手能力和專(zhuān)業(yè)知識(shí)技能相結(jié)合的培養(yǎng)方式，是充分調(diào)動(dòng)和激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的一種教學(xué)模式[3]，即專(zhuān)業(yè)理論學(xué)習(xí)和與之對(duì)應(yīng)的項(xiàng)目實(shí)踐相融合的一體化教學(xué)。通過(guò)理論和實(shí)踐的融合突破以往或單純的理論或單純的實(shí)踐相分離教學(xué)模式，從而使專(zhuān)業(yè)的理論學(xué)習(xí)和技能實(shí)踐相互印證，改變了傳統(tǒng)教學(xué)教師的主導(dǎo)模式。有效的引導(dǎo)了師生雙方的課堂參與，使教學(xué)任務(wù)和教學(xué)目標(biāo)在“教中有學(xué)、學(xué)中有踐、踐中有導(dǎo)”中全覆蓋的完成。理實(shí)一體化教學(xué)全程構(gòu)建理論素養(yǎng)和專(zhuān)業(yè)技能培養(yǎng)框架，通過(guò)豐富課堂教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，來(lái)提高教學(xué)質(zhì)量。在整個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)中，實(shí)現(xiàn)理論和實(shí)踐交替進(jìn)行，直觀和抽象交錯(cuò)出現(xiàn)，突出學(xué)生動(dòng)手能力和專(zhuān)業(yè)技能水平的培養(yǎng)[4]，滿足職業(yè)院校機(jī)電一體化專(zhuān)業(yè)學(xué)生動(dòng)手動(dòng)腦、全面發(fā)展的培養(yǎng)要求和企業(yè)人才需求，實(shí)現(xiàn)了“學(xué)中教、教中學(xué)、做中學(xué)、學(xué)中做”的場(chǎng)景化教學(xué)。

PLC課程理實(shí)一體化教學(xué)思路就是建立在理實(shí)一體化教學(xué)的基本框架上，采取以項(xiàng)目化實(shí)際生產(chǎn)案例為載體，通過(guò)項(xiàng)目任務(wù)驅(qū)動(dòng)的模式，對(duì)傳統(tǒng)PLC課程內(nèi)容進(jìn)行了有機(jī)整合和過(guò)程優(yōu)化，然后通過(guò)配套的理實(shí)一體化實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行場(chǎng)景化，來(lái)模擬企業(yè)實(shí)際工程項(xiàng)目進(jìn)行實(shí)踐，有效的做到了教學(xué)實(shí)施過(guò)程中的四教融合，理實(shí)一體化實(shí)踐的產(chǎn)教融合。

2.2 新課改下PLC課程教學(xué)體系

2.2.1 整合教學(xué)內(nèi)容，加強(qiáng)理實(shí)一體的項(xiàng)目化教學(xué)

整合教材內(nèi)容，打破PLC教材傳統(tǒng)各章節(jié)的條塊分割。根據(jù)新課改下課程設(shè)定的項(xiàng)目化實(shí)例，對(duì)課程內(nèi)容的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行了打散和重新分配排序，有效的將PLC課程對(duì)應(yīng)的各個(gè)知識(shí)點(diǎn)融入到每個(gè)實(shí)際控制項(xiàng)目中。比如控制電路構(gòu)成課程，傳統(tǒng)課程是單純的由基本低壓電器的構(gòu)成，接觸器、繼電器等低壓元器件的介紹，經(jīng)過(guò)整合可以有效的將接觸器-繼電器三相電機(jī)的控制與PLC的可編程邏輯控制相融合，這樣可以方便通過(guò)基礎(chǔ)元器件原理分析，由傳統(tǒng)的繼電器控制直接順延到PLC的邏輯控制原理和電路構(gòu)成的知識(shí)講解。通過(guò)項(xiàng)目化知識(shí)點(diǎn)的整合，結(jié)合配套理實(shí)一體化的項(xiàng)目實(shí)踐，可以清楚的使學(xué)生了解各元器件在電路中的位置、作用和兩種典型控制方式下的不同原理。

根據(jù)整合后的PLC教材內(nèi)容，再進(jìn)行實(shí)施項(xiàng)目的分類(lèi)。課改下PLC教學(xué)課程體系，包含以下8個(gè)項(xiàng)目化教學(xué)。項(xiàng)目1，認(rèn)識(shí)西門(mén)子S7-200PLC；項(xiàng)目2，PLC三相異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)安裝調(diào)試；項(xiàng)目3，顯示與循環(huán)控制實(shí)現(xiàn)；項(xiàng)目4，機(jī)械手控制實(shí)現(xiàn)；項(xiàng)目5，四層電梯控制實(shí)現(xiàn)；項(xiàng)目6，組合機(jī)床PLC控制實(shí)現(xiàn)；項(xiàng)目7，恒定液位控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)；項(xiàng)目8，S7-200PLC的網(wǎng)絡(luò)通信實(shí)現(xiàn)。對(duì)這8個(gè)項(xiàng)目理論知識(shí)整合后，又對(duì)實(shí)踐項(xiàng)目的實(shí)踐難易進(jìn)行了分級(jí)分類(lèi)，分別設(shè)定為入門(mén)初級(jí)項(xiàng)目組(3個(gè)項(xiàng)目)，進(jìn)階中級(jí)項(xiàng)目組(2個(gè)項(xiàng)目)、高階項(xiàng)目組(1個(gè)項(xiàng)目)，有序的實(shí)現(xiàn)了理論知識(shí)和動(dòng)手能力的由淺及深，由易到難的平穩(wěn)過(guò)渡，有效的做到PLC課程知識(shí)點(diǎn)的全覆蓋[5]。

2.2.2 創(chuàng)設(shè)教學(xué)資源，促使產(chǎn)教融合

充分利用現(xiàn)代化的教學(xué)手段，創(chuàng)設(shè)教學(xué)資源。通過(guò)交互式、啟發(fā)式教學(xué)方法，促使產(chǎn)教融合，提高教學(xué)質(zhì)量。把教具、教材、教師和教室密切的結(jié)合起來(lái)，實(shí)施四教融合，將企業(yè)實(shí)際案例融合到教學(xué)環(huán)節(jié)中，有效做到產(chǎn)教融合，從而對(duì)PLC課程的各個(gè)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行理實(shí)一體化教學(xué)。購(gòu)置齊全的教學(xué)教具，通過(guò)實(shí)物元器件、剖視教具模型等進(jìn)行教學(xué)資源的創(chuàng)設(shè)，通過(guò)理論課堂演示和理實(shí)一體化操作演練，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)邏輯原理的理解；根據(jù)項(xiàng)目化教學(xué)設(shè)計(jì)封裝的精密電子元件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，針對(duì)性地制作教學(xué)演示三維動(dòng)畫(huà)、視頻、實(shí)物爆炸圖等，強(qiáng)化教學(xué)原理的分析。同時(shí)教師可以有效借助疫情下迅速發(fā)展的互聯(lián)網(wǎng)線上教學(xué)資源進(jìn)行PLC課程教學(xué)資源的創(chuàng)設(shè)，通過(guò)線上教學(xué)資源補(bǔ)足現(xiàn)實(shí)教學(xué)資源的一些短板。比如學(xué)習(xí)通等網(wǎng)絡(luò)課程平臺(tái)的搭建，通過(guò)班級(jí)學(xué)生信息的注冊(cè)登錄，可以有效對(duì)每個(gè)學(xué)生的學(xué)習(xí)特點(diǎn)和學(xué)習(xí)進(jìn)度進(jìn)行實(shí)時(shí)掌控，方便教師對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)情況的實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)和學(xué)習(xí)效果的反饋?zhàn)粉?。?duì)于現(xiàn)實(shí)中理實(shí)實(shí)踐一些危險(xiǎn)實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景，也可以借助線上實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景進(jìn)行指導(dǎo)、虛擬仿真，待學(xué)生分析驗(yàn)證掌握后再理實(shí)一體化實(shí)踐，從而更加有效地實(shí)現(xiàn)知識(shí)點(diǎn)和技能的掌握。

2.2.3 基于理實(shí)一體化的課程綜合考核評(píng)價(jià)

基于理實(shí)一體化模式的課程考核方式，不同于傳統(tǒng)的考核評(píng)估。傳統(tǒng)的PLC課程考核大多基于平時(shí)成績(jī)和卷面成績(jī)兩部分構(gòu)成，單純的注重卷面理論考核，不能真實(shí)全面的反應(yīng)出學(xué)生對(duì)PLC專(zhuān)業(yè)知識(shí)的掌握和邏輯控制的應(yīng)用能力?；谛抡n改下的PLC課程理實(shí)一體化模式考核，依舊采取總分百分制的形式，包含以下兩部分組成：第一部分理實(shí)一體化項(xiàng)目的完成情況，初級(jí)項(xiàng)目組的完成占20%，中級(jí)項(xiàng)目組的完成占30%，高級(jí)項(xiàng)目組的完成占40%，相應(yīng)的分值分別為20分、30分、40分；第二部分平時(shí)成績(jī)占10%，共計(jì)10分，包括平時(shí)出勤和課后作業(yè)完成情況，平時(shí)出勤、課后作業(yè)都由線上移動(dòng)學(xué)習(xí)平臺(tái)來(lái)統(tǒng)計(jì)，課后作業(yè)主要來(lái)自理論知識(shí)點(diǎn)的考核。根據(jù)三個(gè)級(jí)別的項(xiàng)目完成情況來(lái)綜合測(cè)評(píng)，分?jǐn)?shù)低于60分者，為不及格，需要重新認(rèn)定考核。通過(guò)綜合考核機(jī)制，突出項(xiàng)目化實(shí)施過(guò)程中學(xué)生理論設(shè)計(jì)能力、實(shí)際操作能力和分析解決問(wèn)題能力的培養(yǎng)。比如項(xiàng)目的方案設(shè)計(jì)、選型、原理圖和電路圖設(shè)計(jì)、實(shí)際布線、編程調(diào)試及故障排除等。

3 結(jié)語(yǔ)

本文結(jié)合實(shí)際教改經(jīng)歷，闡述當(dāng)前PLC課程教學(xué)的普遍現(xiàn)狀和存在的問(wèn)題。通過(guò)新課改下PLC課程理實(shí)一體化教學(xué)架構(gòu)的搭建、課程資源的優(yōu)化、教學(xué)資源的創(chuàng)設(shè)、課程考核等策略，針對(duì)性解決PLC課程傳統(tǒng)教學(xué)所面臨的問(wèn)題。提出了PLC課程新教改下的四教融合、產(chǎn)教融合的雙融合教學(xué)模式，按照新課改要求的理論知識(shí)場(chǎng)景化學(xué)習(xí)、實(shí)踐操作實(shí)際生產(chǎn)化訓(xùn)練、教學(xué)目標(biāo)教學(xué)內(nèi)容理實(shí)一體化、教學(xué)過(guò)程項(xiàng)目案例化的要求，實(shí)現(xiàn)了高職教育教學(xué)對(duì)知識(shí)、能力、經(jīng)驗(yàn)理實(shí)一體化的有效融合，實(shí)現(xiàn)了高職教育的高質(zhì)量和高職業(yè)技能人才的培養(yǎng)要求[6]。