基于技能大賽的中職學(xué)校電器及PLC控制技術(shù)課程教學(xué)改革研究

侯 月，蔣東霖

(長春師范大學(xué)工程學(xué)院，吉林 長春130032)

0 引言

技能大賽是鼓勵高質(zhì)量技術(shù)技能人才成長的重要路徑，可以全面培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力和專業(yè)能力，對教育水平的提高起到了重要作用。國家在21世紀(jì)初期就已提出要積極開展相關(guān)的職業(yè)技能競賽活動。2005年，《國務(wù)院關(guān)于大力發(fā)展職業(yè)教育的決定》中提出，要“定期開展全國性的職業(yè)技能競賽活動，對優(yōu)勝者給予表彰獎勵”[1]。2006年，中共中央辦公廳、國務(wù)院辦公廳印發(fā)《關(guān)于進一步加強高技能人才工作的意見》，明確提出要建立起競賽選拔機制，動員社會各方面的力量，通過廣泛開展職業(yè)技能競賽活動發(fā)現(xiàn)和選拔高技能人才，同時給予獎勵以及給予直接晉升或優(yōu)先參加考評的機會[2]。2014年，《國務(wù)院關(guān)于加快發(fā)展現(xiàn)代職業(yè)教育的決定》再次強調(diào),要通過開展職業(yè)技能競賽的方式提高技能人才的培養(yǎng)質(zhì)量[3]。

近年來，職業(yè)院校技能大賽得到了社會的認可，通過技能大賽可以為社會培養(yǎng)素質(zhì)更高、技能更強的專業(yè)人才，但參加技能大賽的學(xué)生依然屈指可數(shù)。在中職學(xué)校，大多數(shù)學(xué)生自身理論知識基礎(chǔ)較弱，學(xué)習(xí)耐心不夠，對所學(xué)的理論知識感到枯燥，但對動手能力要求較高的學(xué)習(xí)任務(wù)又產(chǎn)生濃厚的興趣。因此傳統(tǒng)的教學(xué)方式已不再適用于社會發(fā)展，較難滿足企業(yè)對應(yīng)用型人才的需求。為了深入貫徹落實習(xí)近平總書記對技能人才培養(yǎng)工作的重要指示，推動勞動者技能的提升，激勵青年走技能成才、技能報國路線，中職學(xué)校應(yīng)不斷改進教學(xué)方式，為培養(yǎng)技術(shù)型、專業(yè)型、高水平的人才提供新途徑。技能大賽作為近幾年職業(yè)教育領(lǐng)域的新熱點之一，能提高學(xué)生學(xué)習(xí)的參與度和時效性，提升其學(xué)習(xí)方法的多樣性及學(xué)習(xí)過程的交互性。重視技能大賽與課程教學(xué)研究的融合，是中職學(xué)校發(fā)展的關(guān)鍵。本文以全國職業(yè)院校技能大賽為載體，提煉出與“電器及PLC控制技術(shù)”相關(guān)的賽題進行課程教學(xué)研究，根據(jù)比賽環(huán)境開創(chuàng)教學(xué)環(huán)境，以模擬競賽課堂為橋梁，實現(xiàn)“賽中學(xué)，學(xué)中練，練中賽”螺旋上升的學(xué)習(xí)方式，真正提高教學(xué)效果。

1 中職學(xué)校電器及PLC控制技術(shù)課程教學(xué)現(xiàn)狀

目前我國經(jīng)濟已經(jīng)邁入高速度、高質(zhì)量、高水平的發(fā)展階段。在“中國制造”通往“中國智造”的道路上，PLC控制技術(shù)是一門不可或缺的專業(yè)技術(shù)，在電工電子、自動化以及汽車制造等行業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。PLC(Programmable Logic Controller)全稱為可編程邏輯控制器，是一種具有微處理器的數(shù)字電子設(shè)備，用于自動化控制的數(shù)字邏輯控制器[4]。在中等職業(yè)學(xué)校中，電器及PLC控制技術(shù)是電氣運行與控制專業(yè)、工業(yè)機器人專業(yè)、機電一體化等專業(yè)的核心課程，注重理論和實操相結(jié)合，既鍛煉中職學(xué)生的邏輯思維，又培養(yǎng)學(xué)生解決問題的實際能力和創(chuàng)新創(chuàng)造的實踐能力。

當(dāng)前中職學(xué)校PLC課程大多采用理實一體化教學(xué)法、任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法、項目教學(xué)法等，以任務(wù)和項目為切入點，使學(xué)生學(xué)習(xí)新知識[5]。但是經(jīng)多年的追蹤訪問，發(fā)現(xiàn)存在許多問題，例如學(xué)生的技能操作停留在基礎(chǔ)實踐部分，教學(xué)任務(wù)內(nèi)容往往落后于企業(yè)生產(chǎn)實際情況，無法與工作崗位需求有效接軌，導(dǎo)致學(xué)生就業(yè)機會大大減小。部分中職學(xué)校在教學(xué)中仍注重理論知識，不能有效地調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，導(dǎo)致學(xué)生不愛學(xué)、學(xué)不會、學(xué)不懂。在實踐應(yīng)用課上，大多數(shù)學(xué)生按部就班地模仿老師的編程方法和操作步驟，喪失獨立思考能力，不利于學(xué)生對專業(yè)知識的掌握，更無法滿足未來的就業(yè)需求。參與技能大賽的學(xué)生能夠動腦思考、動手操作，在動中學(xué)，在練中思。但是落實人人參與競賽目前難以實現(xiàn)，可行性不高，所以將技能大賽的模式融入教學(xué)勢在必行。

2 技能大賽引領(lǐng)下的中職課程教學(xué)

2.1 全國職業(yè)院校技能大賽內(nèi)容

通過全國職業(yè)院校技能大賽，國家能夠培養(yǎng)高技能人才，提升職業(yè)院校的人才培養(yǎng)質(zhì)量，并且可以檢驗學(xué)校的教學(xué)水平。職業(yè)技能大賽是職業(yè)教學(xué)不可或缺的教學(xué)活動和教育延伸。以全國職業(yè)院校技能大賽為載體，查閱2017—2021年全國職業(yè)院校技能大賽(中職組)“機電一體化設(shè)備組裝與調(diào)試賽項”規(guī)程內(nèi)容，分析總結(jié)近五年來技能大賽的目的、要求、內(nèi)容、評分標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展變化趨勢，以及技能大賽與中職PLC控制技術(shù)課程教學(xué)內(nèi)容的關(guān)聯(lián)。全國職業(yè)院校技能大賽緊跟國家發(fā)展戰(zhàn)略，結(jié)合經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)特色辦賽，通過理論和實踐相結(jié)合方式，考察參賽學(xué)生綜合職業(yè)能力，能夠培養(yǎng)社會和企業(yè)發(fā)展所需的應(yīng)用技能型和匠心精神的人才。本研究將技能大賽賽項與中職PLC控制技術(shù)課程相結(jié)合，堅持“以賽促教、以賽促學(xué)、以賽促改，賽課融通、賽訓(xùn)結(jié)合”，創(chuàng)新教學(xué)模式并應(yīng)用到電器及PLC控制技術(shù)課程中，培育學(xué)生的專業(yè)能力，提高學(xué)生的技術(shù)水平，追求完美的匠心精神，提升專業(yè)教學(xué)質(zhì)量[6]。

2.2 技能大賽引領(lǐng)下的教學(xué)核心環(huán)節(jié)

技能大賽的課程教學(xué)核心環(huán)節(jié)主要包括競賽環(huán)境、分析賽項、制定方案、模擬比賽、晉級賽項、總結(jié)評價六個核心環(huán)節(jié)。

第一環(huán)節(jié)：競賽環(huán)境，是指為學(xué)生構(gòu)建一個類似全國職業(yè)院校技能大賽的氛圍。教師打開教學(xué)設(shè)備平臺向?qū)W生展示本次競賽優(yōu)秀作品，說明大賽要求，引出本課教學(xué)目標(biāo)，使學(xué)生置身于比賽挑戰(zhàn)的氛圍，以此激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，引領(lǐng)學(xué)生帶著好奇心去探索新知識。

第二環(huán)節(jié)：分析賽項，使學(xué)生更好地理解賽題規(guī)則，間接地明確教學(xué)內(nèi)容。教師展示課件，依次介紹賽項要素、實施細則、元器件使用方法及賽項相關(guān)資料等，豐富學(xué)生的競賽知識，確定賽項任務(wù)，為方案制作環(huán)節(jié)奠定良好基礎(chǔ)。

第三環(huán)節(jié)：制定方案，是指為學(xué)生梳理知識點，制定合理的賽項任務(wù)流程。明確賽項內(nèi)容后，教師講授新知識的基本原理，發(fā)放任務(wù)計劃表。組內(nèi)同學(xué)合作探究后制定具體操作步驟及方案，再由老師和同學(xué)選出最佳方案，共同決策方案實施的可行性。

第四環(huán)節(jié)：模擬比賽，學(xué)生按要求在規(guī)定時間內(nèi)進行比賽任務(wù)操作。教師把知識點穿插在比賽中，課堂上學(xué)生兩人一組協(xié)作，以比賽形式進行動手操作。在實踐過程中，教師以評委身份在旁巡視、指導(dǎo)、答疑。學(xué)生在實踐中不斷發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，養(yǎng)成了動腦思考的好習(xí)慣，加強了隨機應(yīng)變能力。

第五環(huán)節(jié)：晉級賽項，是對比賽項目的擴展、對課程內(nèi)容的提升。提前完成比賽任務(wù)的小組可以進行項目拓展研究，教師布置新的學(xué)習(xí)任務(wù)，學(xué)生為下節(jié)課的學(xué)習(xí)提前做好準(zhǔn)備。

第六環(huán)節(jié)：總結(jié)評價，是對學(xué)生本次“賽課”知識點掌握情況的評價分析。每組成員匯報本次“賽課”的收獲并提出疑問，其他小組成員或教師均可答疑，同時教師要求各組成員按比賽評分標(biāo)準(zhǔn)進行自評與互評，之后再由教師點評和詳細總結(jié)，并對成績優(yōu)異的前三組給予大賽獎勵。最后開展“賽訓(xùn)結(jié)合”，對學(xué)生進行工匠德育精神的滲透，使學(xué)生樹立“學(xué)好、賽好、練好技能”的信心，逐漸培養(yǎng)學(xué)生的綜合職業(yè)素養(yǎng)。

3 技能大賽引領(lǐng)下的電器及PLC控制技術(shù)課程教學(xué)實踐案例

以2021年全國職業(yè)院校技能大賽的機電一體化設(shè)備組裝與調(diào)試賽項為例，從賽項中提煉出與“電器及PLC控制技術(shù)”相關(guān)的比賽規(guī)程進行教學(xué)研究，例如PLC的指令系統(tǒng)及編程方法。

3.1 賽課指南

在課前發(fā)放整合好的賽題，讓學(xué)生充分了解賽項，并按照比賽的要求和競賽的規(guī)則，兩人為一組，在指定的實驗室進行“賽課”學(xué)習(xí)。

2021年全國職業(yè)院校技能大賽賽題節(jié)選：

(1)根據(jù)賽題要求補充電氣原理圖。

(2)賽題描述：按下啟動按鈕，料盤電機開始轉(zhuǎn)動，4秒后料盤電機停止，運輸工件的輸送帶開始順時針旋轉(zhuǎn)。可以將工件從一端轉(zhuǎn)向另一端。輸送帶能夠感應(yīng)到工件的通過，當(dāng)通過的工件數(shù)量達到3時輸送帶停止運行，按下停止按鈕則全部停止運行。當(dāng)料盤電機轉(zhuǎn)動時，料盤電機的指示燈變?yōu)榫G色，停止則變?yōu)辄S色；輸送帶運行時指示燈變?yōu)榫G色，停止時則變?yōu)辄S色。當(dāng)輸送帶輸送了3個工件時，料滿提示蜂鳴器以1Hz的頻率運行。輸送帶的PLC輸入輸出分配如表1所示。

表1 輸送帶的PLC輸入輸出地址分配表

(3)根據(jù)要求完成PLC程序的編寫。

3.2 賽課準(zhǔn)備

競賽教學(xué)之前要進行學(xué)情分析、人才培養(yǎng)目標(biāo)分析，形成“賽課”知識體系結(jié)構(gòu)，進行競賽教學(xué)資源建設(shè)等。學(xué)情分析是指基于對學(xué)生學(xué)習(xí)能力、知識基礎(chǔ)的了解，根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)需求調(diào)整課堂競賽教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)重難點。根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)能力、興趣和人才培養(yǎng)目標(biāo)形成課程知識體系結(jié)構(gòu)，整合歷年的全國職業(yè)院校技能大賽賽項，融通“電器及PLC控制技術(shù)”這門課程的教學(xué)內(nèi)容，提取相應(yīng)的知識點，梳理課程重要的技能操作點，合理搭建“賽課”教學(xué)體系，不斷積累豐富教學(xué)案例、課件、習(xí)題等教學(xué)資源，完成教學(xué)資源建設(shè)。

3.3 賽課目標(biāo)

知識與技能：學(xué)生靈活運行所學(xué)知識，完成電氣原理圖的繪制和PLC編寫程序的設(shè)計，有效提高動手操作能力；通過比賽規(guī)則，促使學(xué)生編寫的PLC程序更具有穩(wěn)定性、可讀性、專業(yè)性。

過程與方法：在教師的指導(dǎo)下，學(xué)生運用所學(xué)知識完成比賽，感受全國職業(yè)院校技能大賽的流程，完成教學(xué)目標(biāo)，達到預(yù)期教學(xué)效果。

情感態(tài)度與價值觀：通過技能大賽，提高學(xué)生對專業(yè)知識的掌握能力，增強學(xué)生的團隊合作能力。

3.4 賽課分析

競賽教學(xué)中，在學(xué)生掌握電氣圖形符號及PLC基礎(chǔ)指令的基礎(chǔ)上，讓學(xué)生兩人一組，在規(guī)定時間內(nèi)按照競賽要求和競賽規(guī)則完成賽題，題目節(jié)選自與課堂知識有關(guān)的全國職業(yè)院校技能大賽賽題。在模擬競賽的教學(xué)過程中，學(xué)生重點學(xué)習(xí)定時器原理、計數(shù)器應(yīng)用以及生產(chǎn)線循環(huán)運行，并體驗競賽精神，提高團隊意識，加強專業(yè)綜合能力。在競賽結(jié)束后，學(xué)生會因為完成競賽項目而產(chǎn)生成就感，樹立自信心，其專業(yè)能力和心理素質(zhì)也得到有效的鍛煉。

3.5 賽課安排

本次賽課共安排3課時。第1課時，教師展示全國職業(yè)院校技能大賽的優(yōu)秀作品，講解全國職業(yè)院校技能大賽的比賽規(guī)則及競賽精神，由此引出知識點，邊演示邊講解，引導(dǎo)學(xué)生探索PLC基礎(chǔ)指令的原理和使用方法。第2課時，學(xué)生模擬比賽，比賽要求選手完善電氣原理圖，同時也檢驗他們對低壓電器元件原理的掌握情況。模擬競賽環(huán)節(jié)，學(xué)生兩人一組結(jié)合所學(xué)知識編寫程序，完成PLC程序設(shè)計。第3課時，學(xué)生上機調(diào)試、操作，教師在旁點評、指導(dǎo)，最后對競賽結(jié)果進行總結(jié)評價、討論和答疑。

3.6 賽課設(shè)備

硬件：PLC實訓(xùn)臺。

軟件：PLC編程軟件、EPLAN。

3.7 賽課實施

圍繞教學(xué)核心環(huán)節(jié)的構(gòu)建，將大賽所涉及的理論知識點和相關(guān)崗位技能要素設(shè)為教學(xué)活動的切入點。賽課實施分為賽課前、賽課中和賽課后三大部分。

賽課前，教師利用準(zhǔn)備好的教學(xué)資源有目的性地創(chuàng)設(shè)競賽環(huán)境；學(xué)生通過觀看視頻等感受技能大賽的賽場氛圍，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。

賽課中，第一階段：教師引導(dǎo)學(xué)生分析賽項要求及規(guī)則，學(xué)生思考本次賽項需要用到哪些已學(xué)知識，例如自鎖、互鎖和電機“起保停”的程序設(shè)計。第二階段：明確賽項內(nèi)容后，教師講授本節(jié)課知識的重難點，即PLC編程軟件的基礎(chǔ)指令定時器(T)和計數(shù)器(C)的原理和用法、電器元件接近開關(guān)(SQ)等相關(guān)的基本原理，并發(fā)放任務(wù)計劃表。小組成員合作探究后制定具體操作步驟及方案(分配PLC輸入輸出點、分析電路原理、設(shè)計系統(tǒng)流程圖)。第三階段：模擬比賽時，學(xué)生遵循技能大賽的電氣原理圖命名規(guī)則以及電氣接線的標(biāo)準(zhǔn)，在EPLAN上補充電氣原理圖，并按設(shè)計的流程圖編寫PLC程序，把程序下載到PLC進行設(shè)備調(diào)試，教師則扮演評委角色在旁觀察與指導(dǎo)。第四階段：教師通過擴展任務(wù)對學(xué)生在操作中的疑點及難點進行講解。例如，計數(shù)器的準(zhǔn)確計數(shù)和及時清零復(fù)位，在緊急狀況下對傳送帶的處理和恢復(fù)，如何確保PLC程序運行穩(wěn)定可靠等。通過晉級賽項任務(wù)加深學(xué)生對理論知識的理解，提升學(xué)生的實際操作能力，使學(xué)生從開始認知到熟練掌握，不斷加深學(xué)習(xí)印象。

賽課后，學(xué)生圍坐一起共同探討此次課程任務(wù)的收獲及感悟，各小組展示學(xué)習(xí)成果。教師進行總結(jié)評價，開啟復(fù)盤比賽及賽訓(xùn)結(jié)合流程。

4 教學(xué)效果分析

基于技能大賽的電器及PLC控制技術(shù)課程教學(xué)主要突出教學(xué)內(nèi)容的實用性、技能化和專業(yè)化，同時按照企業(yè)業(yè)務(wù)流程組織，使教學(xué)知識點與全國職業(yè)院校技能大賽的流程和標(biāo)準(zhǔn)融會貫通，教學(xué)效果更加顯著。首先，可以營造良好的課堂學(xué)習(xí)氛圍，更好地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，在不斷提高教學(xué)趣味的同時也提升了教學(xué)效果。其次，在賽課教學(xué)中，教師可以通過競賽挑戰(zhàn)模式將抽象復(fù)雜的PLC知識傳授給學(xué)生，學(xué)生在賽中學(xué)，在學(xué)中練，可以輕松地掌握知識點，培養(yǎng)了解決問題和動手實踐的能力。最后，通過模擬大量的專業(yè)競賽，學(xué)生不斷突破自己，競賽的難度和問題的突發(fā)性激發(fā)了學(xué)生吃苦耐勞的精神，養(yǎng)成了學(xué)生隨機應(yīng)變的能力，提升了學(xué)生的團隊協(xié)作能力、人際溝通能力，為企業(yè)發(fā)展培養(yǎng)了專業(yè)的技能型人才。

5 結(jié)語

本文將電器及PLC控制技術(shù)課程與全國職業(yè)院校技能大賽的賽項內(nèi)容和評價標(biāo)準(zhǔn)進行有機融合，在PLC教學(xué)課堂上模仿技能大賽的模式，形成“賽課融通、賽訓(xùn)結(jié)合”的教學(xué)方法。利用教學(xué)設(shè)施提高學(xué)生的動手能力，利用技能大賽的賽項豐富教學(xué)內(nèi)容，利用“賽課”教學(xué)方法激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，相比傳統(tǒng)的教學(xué)方法，真正落實了“賽中學(xué)，學(xué)中練，練中賽”的指導(dǎo)方針。在教學(xué)過程中，伴隨技能大賽的舉辦，進一步更新和完善教學(xué)案例，進而擺脫傳統(tǒng)的一成不變的教學(xué)內(nèi)容，使學(xué)生可以與時俱進地全面發(fā)展。技能大賽引領(lǐng)下的PLC課程教學(xué)目標(biāo)應(yīng)符合行業(yè)發(fā)展以及崗位能力的要求，培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)操作技能和良好的職業(yè)素養(yǎng)能力，為學(xué)生未來參加技能大賽或就業(yè)打下堅實的基礎(chǔ)，同時為社會培養(yǎng)更多的技能型人才。