基于“COMET+”的PLC應(yīng)用技術(shù)課堂改革

程晶晶　周明龍　史娟榮

關(guān)鍵詞：COMET；CDIO；OBE；教學(xué)改革

中圖分類號：G642 文獻標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2023）14-0109-03

0引言

在“雙高”建設(shè)的大背景下，圍繞“高水平大學(xué)、高水平專業(yè)”建設(shè)的總體目標(biāo)和重點任務(wù)，開拓研究新視角，以COMET+CDIO+OBE為基礎(chǔ)，構(gòu)建規(guī)范、專業(yè)、系統(tǒng)的“PLC應(yīng)用技術(shù)”課堂教學(xué)“五化”模式，結(jié)合企業(yè)崗位、產(chǎn)品、案例、車間、文化等企業(yè)生產(chǎn)要素，更好地將企業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)模式與學(xué)校人才教學(xué)模式有機結(jié)合，融入新型職業(yè)教育人才培養(yǎng)體系。

1 PLC 應(yīng)用技術(shù)課程“五化”模式的研究

1）教學(xué)場所雙元化。改變在單一教學(xué)場所組織教學(xué)的傳統(tǒng)，探索了以“線下+線上”“學(xué)校+企業(yè)”等為特征的“雙校園”教學(xué)形式。

2）教學(xué)內(nèi)容項目化。以“OBE”理念為指導(dǎo)，通過對不同的項目進行小組項目模擬輸出，分階段組織項目教學(xué)，以技能比武的方式評估學(xué)習(xí)成果，改變過去以一張試卷評定期末成績的傳統(tǒng)。

3）教學(xué)手段信息化。改變了傳統(tǒng)的線下教學(xué)模式，通過微信群、仿真軟件、在線學(xué)習(xí)評價系統(tǒng)等信息化手段，踐行了“O2O”的課堂教學(xué)模式。

4）教學(xué)主體合作化。提出了“4A”教學(xué)設(shè)計思路，將課堂教學(xué)分為課上老師布置與示范任務(wù)（Assign?ment）、課下學(xué)生完成任務(wù)（Accomplishment）、課上學(xué)生展示與老師評估任務(wù)（Assessment）、師生共同反思實現(xiàn)知識和技能的內(nèi)化吸收（Absorption）等四個階段。

5）課程證書一體化。在課堂教學(xué)中引入可編程控制系統(tǒng)應(yīng)用程序設(shè)計“（ 1+X”職業(yè)技能等級證書），以職業(yè)技能等級證書考試通過率對教學(xué)效果進行評估，將課程與職業(yè)資格證書融為一體，增強程序設(shè)計能力。

2 COMET 職業(yè)能力測評在課程改革中的應(yīng)用

文章以PLC 應(yīng)用技術(shù)課程作為案例。COMET （Competence Measurement）職業(yè)能力模型由三個維度組成[1-2]，即內(nèi)容、動作和要求，如圖1所示。

1）內(nèi)容維度：包括4個工作范圍和對應(yīng)的4個學(xué)習(xí)范圍，即定向與概括性知識、關(guān)聯(lián)性知識、特定與功能知識、學(xué)科系統(tǒng)化的深度知識，包括職業(yè)定向任務(wù)、程序化任務(wù)、包含問題的特殊任務(wù)和不可預(yù)見的未知任務(wù)。

2）行動維度：包括六個階段：獲取信息、制定方案、制定決策、執(zhí)行方案、控制、評估。

3）能力要求維度：包括4個能力層級，即名義性能力、功能性能力、流程性能力、總體設(shè)計能力。

為解釋和評估被測試者提供的任務(wù)解決方案，COMET建立了由8個指標(biāo)組成的評估指標(biāo)體系，對4 個能力等級進行評估[1]。本研究組以COMET職業(yè)能力模型為指導(dǎo)，以其測評方案為導(dǎo)向，對PLC應(yīng)用技術(shù)課程的實施進行改革和實施效果評估，討論PLC應(yīng)用技術(shù)課程改革中COMET職業(yè)能力模型與測評方案的應(yīng)用效果。研究對象為安徽機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院2019級電氣自動化4個班的204名學(xué)生，隨機抽取2 個班作為試驗班，其余2個班為對照班，包括101名試驗班學(xué)生和103名對照班學(xué)生。二年級上學(xué)期開設(shè)PLC應(yīng)用技術(shù)課程。對照班采用傳統(tǒng)授課，在COMET 理論的指導(dǎo)下，試驗班實行教學(xué)改革，比較專業(yè)能力和試驗班、對照班最后的分?jǐn)?shù)。

3 基于CDIO 工程理念的教學(xué)目標(biāo)和課程結(jié)構(gòu)調(diào)整

教學(xué)目標(biāo)的重新認(rèn)識：由知識目標(biāo)轉(zhuǎn)向知識應(yīng)用目標(biāo)，落腳點不在知識上，而在運用知識上。教學(xué)目的旨在為企業(yè)培養(yǎng)具有一定創(chuàng)新能力的技術(shù)技能人才。對教學(xué)內(nèi)容進行合理地篩選、補充、更新和重組，以“管用、夠用、適用”為原則，輻射相關(guān)知識點，根據(jù)行業(yè)發(fā)展方向及時動態(tài)更新教學(xué)資源，使教學(xué)內(nèi)容既能反映PLC應(yīng)用領(lǐng)域最基礎(chǔ)、最核心的知識，又能反映PLC應(yīng)用技術(shù)最新的進展情況和研究動態(tài)，以工程問題解決能力為導(dǎo)向，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新及崗位能力、社會能力，遵循學(xué)生認(rèn)知發(fā)展規(guī)律的邏輯結(jié)構(gòu)，做到與時俱進[3]。

課程體系重在注重理論知識與實踐的結(jié)合，強調(diào)實踐環(huán)節(jié)和課程內(nèi)容的動態(tài)性。將零散的、孤立的課程有機地結(jié)合起來，以項目帶動專業(yè)核心課程的設(shè)置和課程內(nèi)容的完善，使學(xué)生從開始構(gòu)思到最終操作都參與其中，以項目為導(dǎo)向，以培養(yǎng)學(xué)生解決實際工程問題的能力、自我獲取知識的能力和創(chuàng)新精神為目的，培養(yǎng)復(fù)合型技術(shù)技能型創(chuàng)新人才。以PLC應(yīng)用技術(shù)課程為例，教學(xué)內(nèi)容從簡單到復(fù)雜，逐漸融入相關(guān)知識點，以各種應(yīng)用項目為教學(xué)載體，借助IOA虛擬仿真軟件案例模型，將分散的知識點技能點串聯(lián)起來，借助具有代表性的由簡入深的典型項目，實現(xiàn)課程模塊的漸進化。

4基于CDIO+MOOC 的教學(xué)模式的改革

大型開放式在線課程，即MOOC（Massive OnlineOpen Courses），是一種新興的教育形式，參與者分布在各個地方，通過教學(xué)視頻的學(xué)習(xí)以及師生之間的討論和交流，獲得課程教育。CDIO工程教育理念要求采用“互動討論”的教學(xué)模式，以項目為載體。采用CDIO工程理念與MOOC教學(xué)模式相結(jié)合的教學(xué)模式可以讓教師與學(xué)生產(chǎn)生更多的互動，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情、提高學(xué)習(xí)效率，學(xué)生在教育過程中占據(jù)主體地位，學(xué)生在進行交流時有很大主動性，通過積極交流與討論，既豐富了自己的知識，也使自己的能力得到了提高[4-5]；在教學(xué)方法上，要從灌輸式逐步轉(zhuǎn)向啟發(fā)式，重點培養(yǎng)學(xué)生的自主思維和發(fā)散性思維，教會學(xué)生學(xué)習(xí)方法，授之以漁，而不是授之以魚；在教學(xué)方法上，教師要遵循學(xué)生的認(rèn)識規(guī)律，不能僅僅從某一種知識體系出發(fā)，而是要真正做到因材施教，從學(xué)生的認(rèn)識特點出發(fā)，開展教學(xué)活動。

5 基于COMET+CDIO+MOOC 的“五化”教學(xué)模式的具體實施

在課前預(yù)習(xí)、課中實施、課后拓展三個階段應(yīng)用基于COMET+CDIO+MOOC的教學(xué)模式[6]。根據(jù)職業(yè)教育教學(xué)改革需求，將翻轉(zhuǎn)課堂與理實一體有機結(jié)合，采用實踐探究、項目驅(qū)動等教學(xué)法，采取項目分解、化零為整、分步實現(xiàn)、逐級提高的教學(xué)思路。整個教學(xué)任務(wù)貫穿于課前、課中、課后，采取虛擬仿真、自主探究、實踐操作、小組合作相結(jié)合以及線上線下混合式教學(xué)完成課程核心教學(xué)任務(wù)[7-8]。以PLC應(yīng)用技術(shù)課程的案例項目——攪拌機控制系統(tǒng)的安裝與調(diào)試為例，依據(jù)職業(yè)教育教學(xué)改革要求，基于理實一體與翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式，采用任務(wù)驅(qū)動、實踐探究等教學(xué)法，將任務(wù)分解，分步實現(xiàn)，逐級提高的教學(xué)思路。整個教學(xué)任務(wù)貫穿課前、課中、課后。采取虛擬仿真與實踐操作相結(jié)合，自主探究與小組合作相結(jié)合，采用線上線下混合式教學(xué)，完成攪拌機控制系統(tǒng)的安裝與調(diào)試的核心教學(xué)任務(wù)。

5.1 課前預(yù)學(xué)

課前，雙師備課引入企業(yè)項目，教師將學(xué)習(xí)資源上傳到教學(xué)課程平臺，在教學(xué)課程平臺引用組建MOOC 課程，并通過平臺信息、微信發(fā)布課前預(yù)習(xí)通知。學(xué)生登錄教學(xué)平臺觀看攪拌機控制系統(tǒng)的安裝與調(diào)試相關(guān)MOOC資源，查閱資料進行自主學(xué)習(xí)，并且通過虛擬仿真完成課前任務(wù)。教師根據(jù)學(xué)生在平臺上傳預(yù)習(xí)結(jié)果的情況，為課上學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)，及時調(diào)整教學(xué)策略。

5.2 課中研學(xué)

1）情境導(dǎo)入，系統(tǒng)分析——直播“引流”。教師直播出鏡，播放項目任務(wù)相關(guān)視頻。通過分析任務(wù)視頻，引導(dǎo)學(xué)生主動思考、分析、歸納，把握學(xué)生的聽課狀態(tài)并提高課堂的參與度，對于難以理解的知識點可以對照MOOC資源點點擊學(xué)習(xí)。

2）硬件設(shè)計，軟件編程——直播“帶貨”。學(xué)生觀看任務(wù)視頻，同時在教師引導(dǎo)下，繪制I/O分配以及PLC星三角控制原理圖，分享設(shè)計思路。雙師點評引導(dǎo)學(xué)生查找差距，解決教學(xué)重點，過程中采用學(xué)習(xí)通平臺資源與直播相結(jié)合方式，輔以討論、提問、隨堂測試、搶答、擂臺對抗賽、闖關(guān)小游戲等環(huán)節(jié)，激發(fā)學(xué)生的榮譽感，拓展學(xué)生思維與培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，將“知識干貨”內(nèi)化，幫助學(xué)生解決重點。

3）線上仿真，線下實操——直播“變現(xiàn)”。本項目運用虛擬仿真技術(shù)手段，加深學(xué)生對“知識干貨”的掌握，提高學(xué)生線上學(xué)習(xí)的積極性和教學(xué)的有效性。教師針對提問學(xué)生進行一對一手把手指導(dǎo)，實現(xiàn)差異化教學(xué)，并且進行課堂即時考核；線下實操練習(xí)時采取實時同屏演練、成果分享提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，凸顯學(xué)生的主體性。在線上線下教學(xué)實施過程中，企業(yè)導(dǎo)師引入企業(yè)項目方案設(shè)計要求和實操規(guī)范，指導(dǎo)學(xué)生進行電氣控制系統(tǒng)的故障診斷排查，學(xué)生通過實時同屏，展示設(shè)計成果，總結(jié)設(shè)計的優(yōu)缺點，加深理解，突破難點。

4）勞育結(jié)合，思政同行。在教學(xué)過程中，將勞動教育與思政教育貫穿始終。通過實驗室日常勞動、修復(fù)實驗室設(shè)備勞動以及進行“維修小達人”評比，評比結(jié)果納入學(xué)生綜合素質(zhì)評價考核中，將職業(yè)素養(yǎng)與勞動素養(yǎng)有機結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生精益求精的工匠精神和愛崗敬業(yè)的勞動態(tài)度。思政教育的融入與實施如圖3 所示。

5）點評總結(jié)、多方評價。本項目通過四方評價：學(xué)生自評、生生互評、教師點評、企業(yè)評價達到以評定教，以評促教。

5.3 課后拓學(xué)

教師利用教學(xué)平臺發(fā)布作業(yè)和單元測試檢測所學(xué)內(nèi)容，學(xué)生根據(jù)課堂知識鞏固訓(xùn)練，同時完成課后拓展任務(wù)，實現(xiàn)能力遷移。

6 結(jié)束語

基于COMET+CDIO+OBE的PLC應(yīng)用技術(shù)課堂教學(xué)“五化”模式主要是通過COMET職業(yè)能力模型對學(xué)生職業(yè)能力進行測試，及時制定基于CDIO+OBE的教學(xué)改革措施，通過對比試驗班和對照班發(fā)現(xiàn)，該課堂教學(xué)“五化”模式改革效果顯著，進一步提高了學(xué)生職業(yè)能力的培養(yǎng)，實驗班大部分同學(xué)方案設(shè)計思路比較清晰，能充分利用任務(wù)所提供的設(shè)計空間，以工作過程為基礎(chǔ)，合理配置人員與時間，提出具有一定使用價值的解決方案，方案基本能反映與職業(yè)典型的工作過程相關(guān)的能力；在創(chuàng)新方面僅有個別同學(xué)給出了有意思的想法，但是在環(huán)境保護、廢物回收和再利用等方面考慮不充分。