智能制造背景下“PLC應(yīng)用技術(shù)”課程教學(xué)改革研究

賀瑋彤，陳炳森，陳偉珍

（廣西水利電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣西 南寧 530023）

0 引言

目前，傳統(tǒng)制造業(yè)是廣西壯族自治區(qū)（以下稱為我區(qū)）工業(yè)經(jīng)濟的主體。推進傳統(tǒng)制造業(yè)智能化改造升級，以數(shù)字化豐富要素供給，以網(wǎng)絡(luò)化提高要素配置效率，以智能化提升產(chǎn)出效能，有利于加快推進供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革，加快新舊動能接續(xù)轉(zhuǎn)換和實現(xiàn)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級發(fā)展。近年來，我區(qū)相繼出臺了系列政策文件，推動傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)優(yōu)化升級，工業(yè)企業(yè)轉(zhuǎn)型升級和發(fā)展提質(zhì)增效取得了顯著成績。但與國內(nèi)先進地區(qū)相比，我區(qū)傳統(tǒng)制造業(yè)仍然面臨著智能改造成本高、研發(fā)投入能力弱、核心競爭力不強、新舊動能轉(zhuǎn)換不足等問題。

為進一步加快提升我區(qū)傳統(tǒng)制造業(yè)發(fā)展質(zhì)量和水平，推動工業(yè)經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展，自治區(qū)工業(yè)和信息化廳于2020年5月13日印發(fā)實施《廣西傳統(tǒng)制造業(yè)智能化改造升級實施方案》（以下簡稱《實施方案》）到2022年，建立傳統(tǒng)制造業(yè)智能化改造升級投資導(dǎo)向目錄，為傳統(tǒng)制造業(yè)企業(yè)實施智能化改造升級提供導(dǎo)向指引，累計推動500家企業(yè)實施智能化改造。企業(yè)制造裝備智能化水平大幅提升，關(guān)鍵工序數(shù)控化率超過50%，數(shù)字化研發(fā)設(shè)計工具普及率超過60%。累計建成250個數(shù)字化車間，150個智能工廠，培育一批智能制造試點示范標(biāo)桿企業(yè)[1]。

智能制造作為一個系統(tǒng)工程，強調(diào)數(shù)字化設(shè)計與制造、智能裝備、智能機器人、物聯(lián)網(wǎng)（工業(yè)以太網(wǎng)）、人工智能等關(guān)鍵技術(shù)的集成，涉及機械、電子信息、控制科學(xué)與自動化、工業(yè)工程等多個學(xué)科。同時，它作為五大工程之一，成為國家全力打造制造強國的重要抓手。高等職業(yè)教育作為職業(yè)教育的重要組成部分，事關(guān)社會經(jīng)濟 發(fā)展的全局，肩負(fù)著培養(yǎng)面向生產(chǎn)、服務(wù)、管理的一線技術(shù)技能型人才的重要任務(wù)。毋庸置疑，高職教育應(yīng)該響應(yīng)國家號召，積極基于智能制造背景進行發(fā)展規(guī)劃。在智能制造過程中，人的角色將由服務(wù)者、操作者轉(zhuǎn)變?yōu)橐?guī)劃者、協(xié)調(diào)者、評估者、決策者，企業(yè)需要的是能夠運用與掌握現(xiàn)代信息技術(shù)和智能化設(shè)備技術(shù)、獨立完成智能化目標(biāo)和任務(wù)的高素質(zhì)技術(shù)技能人才[2]。

“PLC應(yīng)用技術(shù)”是一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，在整體課程安排中起到承上啟下的作用，同時這門課面向幾乎所有的專業(yè)。所以對“PLC應(yīng)用技術(shù)”課程進行基于智能制造背景的教學(xué)改革是具有實際價值的。學(xué)生可以從基礎(chǔ)課程開始針對外部智能制造背景下的各種問題，更好地規(guī)劃自己的學(xué)習(xí)實踐，也更好地適應(yīng)以后的就業(yè)環(huán)境。

1 PLC應(yīng)用技術(shù)課程教學(xué)現(xiàn)狀分析

1.1 國內(nèi)高職院校課程開設(shè)現(xiàn)狀

現(xiàn)在的課程教學(xué)中存在的一個首要問題就是課程項目滯后于社會發(fā)展。學(xué)生在練習(xí)中掌握的能力是有限的，而社會的發(fā)展要求學(xué)生必須掌握多方面的能力，比如創(chuàng)新和團隊合作能力等，只培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)能已經(jīng)力滿足不了社會的需求了。除此之外，教師在項目實踐的過程中也沒有主動與學(xué)生進行深入的交流和溝通，導(dǎo)致學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣不高，項目效果也受到了一定的影響[3]。由于課程項目過于滯后，其教學(xué)方法單調(diào)傳統(tǒng)，不僅無法對學(xué)生起到更好的推動作用，還降低了學(xué)生日后在社會上的競爭力。

學(xué)生適應(yīng)未來工作崗位的時間縮短。面對復(fù)雜的現(xiàn)代智能設(shè)備構(gòu)成的工業(yè)工作崗位，這不可避免地需要學(xué)生有一定心理素養(yǎng)和心理準(zhǔn)備，這就給職業(yè)教育提出來新的要求，不僅要求學(xué)生具備專業(yè)的知識和技能，還要有工業(yè)心理素養(yǎng)。而這方面的培養(yǎng)正是我們課程中所欠缺的。由此可見，在課程項目教學(xué)中，建立符合工業(yè)心理學(xué)因素的環(huán)境非常有必要的[4]。

目前，廣西水利電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院對智能制造這個方面規(guī)劃的并不充分，對學(xué)生的規(guī)劃并未和智能制造背景相互照應(yīng)，對學(xué)生的要求與智能制造背景下國家的需求是有些許脫節(jié)的。同時在項目教學(xué)中，學(xué)院的評價體系以及學(xué)生的心理素質(zhì)培養(yǎng)都仍需改進。因此我們在進行教育教學(xué)時，應(yīng)該培養(yǎng)學(xué)生向這些要求靠近同時考慮到心理素質(zhì)，讓學(xué)生的學(xué)習(xí)內(nèi)容更加貼近社會需求，讓學(xué)生的心理更能適應(yīng)工作崗位。

1.2 學(xué)生整體現(xiàn)狀

目前教學(xué)的學(xué)生主要是“00后”，“00后”學(xué)生主要具有以下特征：

（1）具有個性化的價值追求。“00后”在各個方面都有自己的方式，這些方式與傳統(tǒng)方式有較大不同。因此，在教學(xué)方式上需要與他們的特有的方式接軌。

（2）具有自主的學(xué)習(xí)方式。“00后”從小就接觸互聯(lián)網(wǎng)，屬于互聯(lián)網(wǎng)一代，因此，對各種信息的來源將會更迅速，也更適應(yīng)從互聯(lián)網(wǎng)上找到學(xué)習(xí)內(nèi)容。因此，在教學(xué)過程中，可以拋出更多的話題，讓學(xué)生自己查資料。

（3）具有務(wù)實的思維方式?！?0后”對學(xué)習(xí)更看重所學(xué)知識是否有用，是否對就業(yè)能有幫助，考慮到更多的是自己未來職業(yè)的發(fā)展前景。

1.3 教學(xué)現(xiàn)狀

對于可以動手操作的課程，學(xué)生的興趣是濃郁的，但是目前教學(xué)現(xiàn)狀的不足在于教學(xué)的評價系統(tǒng)?？梢哉f目前，教學(xué)的評價體系存在著不小的問題，很多教師在項目評價中選擇的是對學(xué)生的操作編程能力進行直接的考核，而且并沒有提出有效的建議，導(dǎo)致學(xué)生僅僅只會編程，并且無法根據(jù)反饋對自身的行為進行調(diào)整。這種評價方式過于單調(diào)，且有著一定的局限性，只能考核學(xué)生的操作編程技能，對于了解學(xué)生設(shè)計、合作、匯報等其他方面能力的作用較小。與此同時，很多教師的考核標(biāo)準(zhǔn)是根據(jù)個人來判定的，這有可能與教學(xué)目標(biāo)要求相偏離，這也讓教學(xué)評價體系的優(yōu)勢得不到更好的發(fā)揮。同時不利于學(xué)生加強對實訓(xùn)學(xué)習(xí)的重視，學(xué)生自身的職業(yè)觀和能力發(fā)展較慢。

2 PLC應(yīng)用技術(shù)課程教學(xué)目標(biāo)

“PLC應(yīng)用技術(shù)”是一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，在整體課程安排中起到承上啟下的作用，同時這門課面向幾乎所有的專業(yè)。本課程的先修課程為“電工與電子技術(shù)”“計算機基礎(chǔ)”等。通過本課程的學(xué)習(xí)，常用低壓電器的原理與使用、可編程控制器的工作原理與系統(tǒng)構(gòu)成、可編程控制器控制系統(tǒng)的設(shè)計及編程方法，把學(xué)生培養(yǎng)成為理論知識與實踐技能相結(jié)合的高等技術(shù)技能型人才。

通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生具備控制電路的設(shè)計、調(diào)試、故障處理能力和應(yīng)用PLC技術(shù)實現(xiàn)機電設(shè)備控制自動化要求的能力。在專業(yè)能力上，學(xué)生能夠設(shè)計低壓電器控制回路，并調(diào)試和故障判斷；能夠設(shè)計可編程控制器（PLC）控制系統(tǒng)電路；能夠編寫梯形圖程序，完成PLC電路系統(tǒng)控制功能。在方法能力上，學(xué)生能夠分析機床電氣控制系統(tǒng)回路；能夠參考并修改已有的PLC控制系統(tǒng)電路，實現(xiàn)具體的要求；能夠讀懂并修改已有的PLC梯形圖程序，以實現(xiàn)具體的要求。在社會能力上，希望學(xué)生具有一定的文字、語言表達(dá)能力；具有一定的溝通、交際、組織、團隊合作的能力；具有自主學(xué)習(xí)新技能的能力，責(zé)任心強，能順利完成工作任務(wù)；具有分析問題、解決問題的能力，善于創(chuàng)新和總結(jié)經(jīng)驗。

3 教育改革思路

3.1 建立符合工業(yè)心理學(xué)因素的環(huán)境

我們面對的是職業(yè)院校的學(xué)生，他們畢業(yè)后的工作是直接面對復(fù)雜的現(xiàn)代智能設(shè)備構(gòu)成的工業(yè)工作崗位。他們是從學(xué)校直接面對崗位，適應(yīng)未來工作崗位的時間縮短，所以需要學(xué)生具有一定心理素養(yǎng)和心理準(zhǔn)備。因此在課程項目教學(xué)中，需要建立符合工業(yè)心理學(xué)因素的環(huán)境。

首先在課程外建立學(xué)生職業(yè)心理素質(zhì)培養(yǎng)的內(nèi)容體系，以企業(yè)對員工職業(yè)心理素質(zhì)的要求為依據(jù)，開展人才培養(yǎng)工作職業(yè)心理素質(zhì)教育診斷，幫助學(xué)生分析職業(yè)特征，提升職業(yè)認(rèn)知度，實現(xiàn)職業(yè)認(rèn)同。

然后將職業(yè)心理素質(zhì)的培養(yǎng)滲透到教學(xué)過程的每個環(huán)節(jié)，利用理論教學(xué)和實踐教育兩大課堂，開展多元化的主題活動。在理論課程中通過課程思政對學(xué)生進行職業(yè)心理素養(yǎng)教育，弘揚勞動光榮、技能寶貴的時代風(fēng)尚。在實踐課程中建立體驗式的團隊環(huán)境，例如分為幾個團隊，以團隊完成項目來進行課程，并且以團隊進行匯報總結(jié)，教師對學(xué)生的評價幫助也會向工作環(huán)境的要求看齊，讓學(xué)生在課堂中可以完成職業(yè)心理的成長?？梢源龠M職業(yè)心理素質(zhì)教育均衡、健康發(fā)展，不斷樹立學(xué)生以良好的職業(yè)心理素養(yǎng)，迎接職場挑戰(zhàn)，完成從“學(xué)校身份”向著“職業(yè)人”的方向延伸。

3.2 增加應(yīng)用實例

“PLC應(yīng)用技術(shù)”是一門動手實操能力很強的學(xué)科，因此只通過理論講解以及簡單的操作無法讓學(xué)生深入理解。因此，擬將實踐內(nèi)容增加相關(guān)的工業(yè)項目應(yīng)用實例，如交通燈的控制。項目內(nèi)容來源于設(shè)計交通燈的相關(guān)企業(yè)，項目涉及知識點包括接觸器控制與PLC順序控制等多方面內(nèi)容，具有一定的實際應(yīng)用性。主要目的就是培養(yǎng)學(xué)生動手能力，建立實際項目的概念以及更能適應(yīng)實際工作的難度。在課程中，首先由老師提出具體的控制要求，接下來學(xué)生根據(jù)控制要求，設(shè)計電路接線圖，I/O分配表，編寫相關(guān)程序，通過PLC實現(xiàn)工程應(yīng)用的控制要求。

3.3 豐富的教學(xué)手段

在教學(xué)中，如果僅僅通過課堂中的90 min，想讓學(xué)生充分理解所學(xué)的知識是不太可能的。所以我們可以通過學(xué)習(xí)平臺與線上線下結(jié)合的教學(xué)手段，讓學(xué)生們在課堂以外的時間也能加入學(xué)習(xí)。

將錄好的理論與實踐操作相結(jié)合的視頻放在線上的學(xué)習(xí)平臺中，這樣讓學(xué)生們在宿舍里，在課堂外就可以進行課堂的學(xué)習(xí)。要求學(xué)生在上課前觀看本節(jié)課需要學(xué)習(xí)的內(nèi)容，這樣在線下的課堂中老師只需要對重點難點進行強調(diào)，就可以讓學(xué)生們在電腦上進行實踐操作。通過線上線下結(jié)合的教學(xué)手段，學(xué)生們有更多的時間進行實踐操作，對知識的掌握也加深了。同時，在課堂中提問的時候，可以通過學(xué)習(xí)平臺中的舉手、搖人等方式，激發(fā)學(xué)生們的上課熱情。

3.4 改革評價方式

在傳統(tǒng)的教學(xué)評價中，學(xué)生成績評價主要是看期末的考試成績。這樣會忽視學(xué)生在實踐中解決問題的能力，造成一些學(xué)生在實踐操作中敷衍了事。PLC應(yīng)用技術(shù)這門課程是一門注重實際應(yīng)用的課程，因此實踐操作評價更為重要。成績的組成由平時成績，實踐操作成績與期末考試成績組成，比例分別是20%、50%與30%，實踐操作成績占據(jù)主要部分。在評價實踐操作時，不僅僅通過操作編程能力進行考核，需要通過方案設(shè)計、團隊合作、實踐操作，總結(jié)匯報等幾個方面綜合考核，在考核過程前先定下與教學(xué)目標(biāo)要求相對應(yīng)的考核標(biāo)準(zhǔn)，并在考核過程中給學(xué)生們提出有效的建議。

4 教學(xué)改革實踐

在對“PLC應(yīng)用技術(shù)”進行授課--順控繼電器指令的時候，首先在上課前布置任務(wù)，要求學(xué)生們在學(xué)習(xí)通上通過視頻學(xué)習(xí)順控繼電器指令的應(yīng)用與編程操作。然后在課堂中強調(diào)順控繼電器指令在使用時候的注意事項，并向?qū)W生們提問：在使用順控指令的時候需要注意什么？在學(xué)習(xí)通上通過舉手讓學(xué)生們搶答，待2～3名學(xué)生回答后，給出正確答案。指令學(xué)習(xí)完成后，教師給出實踐項目——電動機Y-△形降壓啟動控制的應(yīng)用背景，介紹項目中需要完成的控制要求，接下來就讓學(xué)生們按團隊完成方案設(shè)計、電路接線、程序編寫等多個任務(wù)，最后由教師檢查設(shè)計是否符合要求，并且聽取團隊的匯報，從方案設(shè)計、團隊合作、實踐操作，總結(jié)匯報等多方面給出團隊中每個人的分?jǐn)?shù)。

5 結(jié)語

近幾年來，智能制造的興起帶動各行各業(yè)的發(fā)展，對學(xué)校培養(yǎng)智能制造方面人才的需求量以及質(zhì)量也在不斷提高。對“PLC應(yīng)用技術(shù)”這個基礎(chǔ)課程面臨的學(xué)生積極性較差、與目前實際工程脫節(jié)等一系列問題進行了剖析，實踐系列教學(xué)改革舉措。通過課后與學(xué)生交流，以及與畢業(yè)后就業(yè)的學(xué)生進行回訪，學(xué)生普遍反應(yīng)經(jīng)過改革后的課程教學(xué)，不僅讓學(xué)生系統(tǒng)理解了本門課程的內(nèi)容，達(dá)到了教學(xué)目標(biāo)，能調(diào)動他們的學(xué)習(xí)積極性，提高對實踐課程的重視，培養(yǎng)他們的工業(yè)心理素養(yǎng)，能客觀評價每一位學(xué)生的實際水平，同時利于提高他們解決問題的能力。同時，培養(yǎng)了學(xué)生創(chuàng)新能力和團隊合作能力，進而獲得了成就感。