中高職機電專業(yè)核心課程中對創(chuàng)新精神的培育路徑探索
——以“PLC應用技術”為例＊

凌雙明

（長沙航空職業(yè)技術學院，湖南 長沙 410124）

1 中高職課程教學目標現(xiàn)狀分析

目前中職學校和高職學校的教學目標主要包括知識目標和能力目標，在教育部提出“教書育人”的總體目標后，很多中職、高職院校的課程目標中均加入了素質(zhì)目標。素質(zhì)目標以學生愛國精神和民族自豪感為主要內(nèi)容，對于機電一體化技術專業(yè)的核心課程的具體素質(zhì)目標與課程模塊結合不是很緊密。以長沙航空職業(yè)技術學院機電一體化技術專業(yè)的中高職銜接實驗班為例，該班學生畢業(yè)于中職學校，就讀于高職，是本校機電一體化技術專業(yè)技能競賽的后備軍，在學習專業(yè)核心課程“PLC應用技術”方面，學生具有以下特征。

基礎扎實，技能強。85%以上學生為中職的優(yōu)秀畢業(yè)生，參加過技能競賽并獲獎，對PLC控制原理、工作站編程所需的理論知識掌握得比較好。全部學生都參加了校級技能比武，選拔出12人參與了“機電一體化裝調(diào)”技能競賽后備人才培育。

職業(yè)素養(yǎng)表現(xiàn)好。學生入校后由課程團隊的學業(yè)導師進行全程輔導，反饋信息顯示在實踐訓練中，具備良好的職業(yè)素養(yǎng)，關注機器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢，有為先進制造業(yè)貢獻自己力量的意識。

創(chuàng)新能力待提高。學生具備PLC控制系統(tǒng)的編程和調(diào)試能力，但是在PLC系統(tǒng)和機器人視覺技術的創(chuàng)新性應用和調(diào)試方法上都存在創(chuàng)新性不足的問題，習慣依賴傳統(tǒng)方法解決工程項目和設備調(diào)試。

結合學生的學習特點，統(tǒng)計課前線上自主學習內(nèi)容和測評數(shù)據(jù)，確定PLC控制視覺分揀系統(tǒng)程序軟件設計和程序調(diào)試為教學重點，以PLC通信連接、工件識別分揀程序移植和應用方法為教學難點。

2 課程創(chuàng)新精神的培育路徑

2.1 融通“崗、課、賽、證”，重構高職學生“任務進階”教學內(nèi)容

依據(jù)企業(yè)機器人視覺系統(tǒng)裝調(diào)典型工作任務，整合“PLC應用技術（高級）”和“工業(yè)機器人現(xiàn)場編程”的跨課程資源，融合“X”證書中級標準，設計單元功能和整體功能模塊。根據(jù)智能制造大賽復雜設備使用情況，設計綜合應用能力模塊。

各單元功能指向整體功能，再將其移植到大賽設備上進行改造和綜合應用創(chuàng)新，將智能視覺分揀有機融合到智能制造切削單元設備。以“難度遞增、任務進階”原則優(yōu)化重組課程內(nèi)容?！皪?、課、賽、證”融通如圖1所示。

圖1 “崗、課、賽、證”融通

2.2 分析中職優(yōu)秀畢業(yè)生的學情，提高學生創(chuàng)新能力

聚焦專屬人才定制，創(chuàng)設“場景模擬、能力遞進”教學模式。本項目采用機器視覺技術、PLC技術、工業(yè)機器人技術、智能制造技術，將新工藝、新技術、新設備有機融合，打造成為先進制造業(yè)培育復合型技能人才的專屬定制項目。按照“崗課賽證”一體化融通，對崗位能力要求、職業(yè)技能等級標準、智能制造大賽考核標準進行迭代和整合，全面提升學生的綜合技能。采用“工作站、X考證、比賽”模擬教學場景，運用“理、虛、實、?！苯Y合的教學方法，按照“結構編程、虛擬調(diào)試、綜合實操、模擬比賽”逐層遞進任務，構建“場景模擬、能力遞進”的教學模式，全力保障因材施教。

2.3 開發(fā)“三可”學習資源，營造“三?！苯虒W場景

團隊加強校企合作，自主研發(fā)“安裝接線可檢測、階段成果可復盤、大賽設備可改造”的多樣立體、虛實結合的軟、硬件“三可”教學資源。采用虛擬仿真軟件模擬工業(yè)機器人生產(chǎn)線車間場景，用機器人應用編程考核平臺模擬“X”證書的PLC系統(tǒng)設計和裝調(diào)部分考證場景，將智能相機和傳送裝置融進智能制造切削單元大賽設備模擬技能大賽場景，以實現(xiàn)教學資源與教學環(huán)境的“三?！比诤?。為提升學生應對比賽的能力，要求學生對設備進行深度智能化改造與實踐，以強化學生改造和應用復雜設備的能力。

2.4 突出學生中心地位，構建“三維成果互換”評價模型

構建“三維成果互換”模型，進行分類評價。第一類為按每個任務的單項成績綜合評定項目成績；第二類為通過“X”證書考核中級或高級考核，用證書的等級成績等效于學業(yè)成績，實現(xiàn)“課證融通”；第三類為按參加技能比賽等級（校級以上即可）獲得的名次給予相應的激勵成50績。鼓勵學生學習先進技術，提高參與比賽的積極性，激發(fā)學習內(nèi)生動力。

按照全力達成三維教學目標和教學重難點要求，基于現(xiàn)實學情，以學生為中心，推進混合式“雙師課堂”。用項目技能點對標“X”證書進行量化考核，加深“引證入課”實施力度，助力學生職業(yè)能力和素養(yǎng)提升。

2.5 推行“理、虛、實、?！苯虒W，踐行“崗、課、賽、證”融通

以項目任務為載體，通過校企合作開發(fā)PLC仿真實訓系統(tǒng)和智慧工廠虛擬仿真系統(tǒng)，讓學生充分利用課內(nèi)有效時間學知識、練技能。從理論學習、虛擬操作、設備實操方面分階段展開。突出工業(yè)機器人應用編程資格考試相關內(nèi)容，對接技能大賽考核要點，著力提升崗位技能，同時也關注“X”證書考試和應賽能力提升。采用“理論、實操、虛擬、模擬”相結合的一體教學方法，真正做到融“證、賽”入“課”，全力推進“崗、課、賽、證”融通。

參照“X”證書標準分組上機聯(lián)調(diào)，根據(jù)“企業(yè)實際生產(chǎn)線工作站”的開發(fā)順序流程完成方案設計和軟、硬件調(diào)試。使用宇龍仿真軟件進行高度仿真、完全模擬實際工作過程，仿真無誤后進入設備工位進行操作。教師巡回指導，引導學生規(guī)范設計、樹立操作意識和精益求精工匠精神。通電前先做設備模塊安全測試，融入安全教育。通過分組實操練習、教師分類指導掌握學習重點。運用小組合作編程、教師個性輔導方法突破學習難點。

訓練結束后將學習成果上傳分享到課程平臺。教師與企業(yè)導師嚴格按照職業(yè)技能等級標準綜合評價學生作品功能的實現(xiàn)情況。完成工作任務后按6S管理要求整理工位，打掃衛(wèi)生，培養(yǎng)學生形成良好的職業(yè)素養(yǎng)、勞動習慣。

按照學習成果互換機制，對于通過“X”證書考核的學生，按照證書等效項目考核分數(shù)，為參加技能大賽的學生加分，根據(jù)獲獎等級直接認定學業(yè)成績。模擬考證摸底學生情況，對考證“吃力”的學生，在課后由教師進行個性輔導，推薦參加“X”證書的初級考試；學有“余力”學生，可拓展新技術、學習新規(guī)范、新工藝，推薦參加“X”證書的中、高級考試，并安排進階任務，鼓勵其課余時間參加項目集訓，為全國技能大賽儲備生力軍[1-2]。

3 課程實施效果分析

3.1 三維教學目標全面達成，提升了就業(yè)競爭力

課前，細化知識點，進行“制造強國、技能報國”思政主題教育，促進學生樹立遠大理想信念，解決學生“怕困難”的問題；課中，將典型工作任務轉(zhuǎn)化的教學案例運用到課堂，緊密銜接“X”證書技能要求，操作規(guī)范對接企業(yè)工藝標準，“五步”強化技能，解決學生“怕動手”的問題；課后，深化綜合技能，全國技術能手以身示范，學生探索新方法，將技術創(chuàng)新應用到復雜設備上，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神，解決學生“怕挑戰(zhàn)”的問題?；旌鲜綄W習有效、實時促進學生綜合能力提升，三維教學目標全面達成提升了學生的就業(yè)競爭力。

3.2 “X”證書的考核通過率高，激發(fā)了學習內(nèi)生力

北京賽育達對省內(nèi)開設了“X”證書考核試點的院校進行了統(tǒng)計，數(shù)據(jù)顯示，2020年省內(nèi)“工業(yè)機器人編程應用”“X”證書初、中級總體通過率分別為59%和43%；學生在科學設計教學項目、精心組織教學后，參加省內(nèi)組織的首次“X”證書考核，初、中級總體通過率分別達到了79%和60%，均明顯高于省內(nèi)平均水平?！傲h(huán)五步”教學模式貫穿于項目設計、實施過程，激發(fā)了學生學習的內(nèi)生動力，顯著提高了教學效果。

“X”證書理論、實操考核結果對比如圖2所示。

圖2 “X”證書理論、實操考核結果對比

3.3 各級技能大賽成績優(yōu)異，增強了學習自信力

鼓勵中職和高職學生積極參加校級、省級、國家級等各級技能競賽，近年來，從中職學校選拔出一批參加過中職技能競賽并獲得省級以上獎勵的學生參加高職類的智能制造技術、現(xiàn)代電氣控制系統(tǒng)裝調(diào)、機電一體化等項目的省級、全國技能大賽，獲得省一等獎8項、國賽一等獎2項。學生通過技能競賽逐步成長為“工匠”后備軍，以賽促學營造了學習氛圍，增強了學習自信力，為學生職業(yè)崗位能力的提升奠定基礎。2020年和2021年的湖南省高職學校的畢業(yè)生，只要在高職技能競賽中獲得過省級一等獎以上的獎勵，均可以直通本科，為技能突出的優(yōu)秀畢業(yè)生專升本提供便利，為高職畢業(yè)生提供了一條可以繼續(xù)深造的成才之路。

4 課程模塊和環(huán)節(jié)設置的特色與創(chuàng)新性

4.1 “三可三模”融合，教學組織顯創(chuàng)新

使用“安裝接線可檢測、階段成果可復盤、大賽設備可改造”的優(yōu)質(zhì)軟硬件教學資源，模擬“工業(yè)機器人生產(chǎn)線車間、X證書考核、智能制造管控系統(tǒng)大賽”場景，實現(xiàn)資源與環(huán)境的高度融合，情景化組織教學，充分調(diào)動了學生學習興趣。將智能相機和傳送裝置融進智能制造切削單元大賽設備中，在提升學生應對比賽能力的同時，豐富了學生的實踐經(jīng)驗，提升了學生崗位競爭力，培養(yǎng)了創(chuàng)新精神。

4.2 “理、虛、實”結合，校企合建落實處

與“華中數(shù)控”等行業(yè)名企共同開發(fā)虛擬仿真軟件、協(xié)同共建校內(nèi)工業(yè)機器人實訓室、聯(lián)合建設校外實外基地，引入企業(yè)案例作為教學載體。開展線上線下混合、理虛實一體教學，虛擬仿真調(diào)試使教學項目的學習由課內(nèi)實踐練習拓展到課前、課后的仿真訓練，有效縮短了課內(nèi)訓練時間。課前線上學習、課中設備實操訓練、課后虛擬仿真訓練，將校企合作開發(fā)的教學載體、教學資源充分應用于教學全過程，校企合作的深度與廣度得到延伸[3]。

4.3 教研雙輪驅(qū)動，教改能力穩(wěn)提升

近年來，團隊聚力“三教”改革，骨干成員獲得全國智能制造大賽教師組一等獎1次、省教師教學能力比賽一等獎2次、省創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽二等獎3次；與企業(yè)合作開發(fā)的三維虛擬仿真軟件和配套數(shù)字化教學載體已在國內(nèi)同類院校實訓教學中推廣應用；工業(yè)機器人系統(tǒng)與航空裝備制造維修結合所取得的科研成果獲得2項軍隊科技進步獎。

5 下一步的措施

5.1 個體差異關注不足，“生與生”的搭配需再優(yōu)化

按學生意愿建立學習小組，工作角色隨機安排，欠缺對學生個體學情的差異化分析，小組互助學習效果暫未達預期。應細化學情分析，依個體學習特點和需求建立學習檔案；“組內(nèi)異質(zhì)”建組，分工協(xié)作、角色輪換、優(yōu)勢互補；“組間同質(zhì)”密切組間交流，制定公平合理競爭規(guī)則，增強學習共同體合力。

5.2 情感交流局部缺失，“師與生”的融合需更深入

教師與學生雙方過于在意考證通過率和技能大賽成績，導致教學實施重結果、多批評、少關懷，快樂學習氛圍不足。應充分發(fā)揮學業(yè)導師作用，在學業(yè)上進行理性引導，在情感上用心交流；技能導師言傳身教“全國技術能手”成長歷程[4]，使學生在良好學習氛圍中體驗學習的樂趣、收獲的喜悅，切實推動“德技雙修、并行并舉”。