“可编程控制器应用技术”教学与企业需求接轨的路径研究

卞博钧 王文娟 徐黎峰 王森强

（桐乡技师学院 浙江 嘉兴 314500）

一、研究的缘由

（一）缘于应用技术飞速发展下的新职业情境

可编程控制器（简称PLC，以下统称PLC）应用技术于上世纪90年代前后在自动化控制领域中尚属前沿技术，随着制造技术、电子技术的快速发展，PLC应用技术也飞速发展，经过短短的十年左右时间，PLC应用技术已经成为21世纪工业自动化技术的主要支柱之一。PLC应用技术广泛应用在自动化程度较高的加工设备和生产制造系统中，是维修电工、电气技术类维护人员的维护和设计的核心技术，从而也成为各职业院校电类相关专业的核心专业课程。

（二）缘于学习情境滞后于技术发展的教学现状

尽管PLC应用技术迅速地从前沿技术变成了核心技术，但在中等职业学校电类专业的PLC教学中，从理念上仍旧未能让其从“选修”地位向“必修”地位转变，未能让其引领机电专业主导发展，教学方法仍以学科主导体系为主，实训手段仍以实验演示为主，导致学生难以在企业较快地适应岗位工作。课题组专程调研了我校自2011年开设的校企合作机电专业的2届、4组、223名顶岗实习学生，发现学生在PLC相关设备维护、保全和检修过程中集中反映出来的问题，如表1所示。

表1 学生顶岗实习一年后面临问题调查表

学生在顶岗实习中出现上手较慢的问题，多是因为没有在学习的主要场地尽最大可能地构建最具普遍意义的准职业情境，从而导致学习情境和学习内容与企业职业情境相去甚远，企业所需和学校所学未能做到最佳接轨，从专业教学总体现状来看，“病因”可以归纳如下页表2所示。

表2 专业教学现状表

（三）基于学习情境与实际职业情境接轨的教学构想

根据上述情况，中等职业学校学生未能有效地掌握运用PLC控制典型工业控制对象及维护典型系统的能力，甚至可能学习过程一直徘徊在“入门”或“了解”层次。本课题意在充分考虑学生认知规律及职业教育教学职业性突出的特点，从教学理念、操作方法入手，在教学内容和实训平台上做文章，实践、总结出一条有效途径，即在遵循入门训练的基础上，在校内尽最大可能地营造专业技能学习情境，开拓接轨企业的教学思路，借此使学生在学校中所学的专业知识、所训练的专业技能能够与企业运用的技能平台接轨，提高专业教学成效，使学生毕业后能快速赶上专业技术迅速发展的潮流。

二、问题的理性思考和解决对策

（一）分析产生问题的原因

根据职业院校行动体系教学理论，构建“以情境为中心”的教学，主要建立在“建构优先”的教育哲学基础之上，在现行职业教育背景下，大多数职业学校受普通学科体系教学的影响，情境模拟较少或者较薄弱，实训实习训练环节构建在“实验型”、“演示型”的层次上，学习情境与实际职业情境有较大差距，对于一门具体的专业技能课，缺少与企业实际职业情境接轨的项目化实训方案以及能仿真项目的“接轨型”实训平台。职业学校是企业准技工培养的主要场所，但是学校无法一一对应配备与企业同样数量、同样职业环境的“工厂”或实验室，但是，不同的专业根据企业相对应的岗位需要的不同，尽最大努力以较少的投资模拟实训环境，或通过校企合作开发适用于对应岗位的职业技能训练平台，仍不失为突破传统教学“瓶颈”的有效途径。

（二）研究解决问题的措施

为解决专业教学过于理论化、传统化、实验化的问题，有效接轨企业与专业教学课堂，结合现有教学条件并充分考虑现在的具体学情，本课题从广泛调研、查找原因、因材施教、试验反馈等途径展开研究，试图借此打破传统专业教学格局，解决职业学校专业课教学的困惑，其具体操作内容和做法如图1所示。

图1 解决问题的总体思路图

1.问问学生缺什么，看看企业用什么

根据课题组在调查中发现的问题（如表1所示），我们集中对学生进行了调查了解，发现其在实际顶岗过程中的开始3～6个月内，对企业中以可编程控制器为核心的工业控制系统感到陌生，通过几个教师组走访，学生集中反映有以下困惑：控制系统整体陌生；PLC工作过程陌生，控制柜中被控器件陌生；检修思路陌生。从上世纪90年代开始，国内生产制造企业对单台设备控制、多机群控及自动化流水线均开始采用PLC应用技术，在工业控制方面形成了以PLC为核心的多种技术体系和分支，企业要求工人能对这些大类控制系统进行安装、检修、维护和保全工作。

2.明确“接轨型”技术主要方向——可编程控制器典型工业应用模型

从上世纪90年代末开始，很多控制领域均在用可编程技术改造传统控制系统。企业在工业控制技术应用中碰到的各类具体需求项目，并不是样样均能适用于我们的学生和教学现场，企业的控制终端也不可能照搬到学校来，只能通过适当选择企业的小型项目，如以PLC技术改造普通机床，或调研中所见的将大型控制系统中某一典型控制单元的功能改进、改造、触摸屏技术运用等作为可编程技术教学的案例，这些项目均是以可编程控制器应用技术为核心的典型应用。有些技术项目根本无法在现有条件下完整构建学习和实训模型，如过程控制和数据处理以及模拟量控制三大个方向，涉及比较复杂、大型的系统，其数据处理、过程控制等方面的内容也不适合中等职业学校学生学习和实践。而开关量的逻辑控制、模拟量控制、运动控制、部分通信及联网的领域均为PLC应用最基本、最广泛的领域，经过学校和教师较为深入的了解、筛选、归类，可确定为能适合学生和学校条件的、教学深度和广度上能够接轨企业的方向和内容，从而形成“PLC应用技术”课程技能教学的主要内容，为接轨企业应用的必要技能，有效地实现专业教学的有的放矢。

3.更新可编程控制器的“接轨型”工业控制对象——典型化、标准化

配备典型的外围器件，指的是可编程控制器的控制对象，有执行元件，如电磁阀驱动的气缸等控制对象，在学校现有实训项目中多为发光二极管组成的实验模型，仅限于PLC程序逻辑上正确与否的演示，甚至连接触器也很少成为控制对象。传统型的可编程控制器实训平台控制对象单一化存在以下弊端，如表3所示。

表3 传统型可编程控制器实训平台控制对象单一化弊端表

在可编程控制器的典型工业控制中，类似发光二极管的控制是很少使用的，而接触器、继电器、驱动器等已经从很少使用到广泛使用，已经成为控制系统中典型的外围器件。这些器件价格不高，只相当于继电接触课程中涉及的时间继电器、接触器的价格，相比昂贵的教学仪器，学校完全有能力配备，也有必要配备。这样，学生通过归类、建立课程教学所需的工业控制模型，对应用技术的掌握和运用具备了完整性，也使技能教学更具有针对性、时代性。

4.建立“接轨型”实训项目——选择十大类企业项目

在企业所用项目中，学校经过调查分析，可选择性地学习一些企业小型项目，一方面，可以让学生掌握工控技改中一些操作流程和技术规范，同时也能在简单项目的学习中体会PLC应用技术的实践性与应用性，提高学习兴趣和动力；另一方面，选取PLC应用技术在工业控制中的典型模型，充分依靠其控制系统模型进行有条件的建模、训练，形成本课程的典型实训项目序列，可让学生在典型项目中学习控制思路，了解控制过程、控制对象的操作，借此可以掌握关键技术，突显学生所学技术的通用性、有效性、时代性，让学生更好地服务于企业需要。

5.开发“接轨型”实训平台——能够对等模拟企业项目

一般而言，多数学校均采用教学仪器厂的实验设备，职校实训设备也是如此，很多中高等职业院校已经发现理想的教学仪器实验和实训平台注重演示性和验证性实验的开展，特别是PLC技术实验平台，侧重于程序功能通断类的演示，忽略了PLC对控制外围器件的实现过程——企业应用，而这个过程可体现学生对PLC控制系统整体的把握。演示性和验证性实验侧重于对“点”的认识和验证，而缺少独立地对整套系统的运用和维护能力的培养，凸显了教学与企业实际之间的差距。如果学校能根据教学实践，充分结合“企业应用”的技术方向和项目，自主开发、构建一定数量的接轨型PLC实训平台，让学生进行一系列“企业项目”的仿真实训操作，既可以使学生扩大对工业控制领域器件、控制模型的认识，也能补偿“实验型”教学与企业之间的技术差距，进而真正意义上推进学生实操技能的提高。

6.推行“接轨型”实践训练考评体系

该措施为最后一项措施，是学生走上工作岗位前最后的训练课题，也是课题研究的最后一项实质性的措施。可以让新一届学生在“接轨型”实训平台上，用接轨型的、可以实施的企业控制模型，在对应的、可以对等模拟的平台上进行“准实战”训练，训练中侧重运用企业的技术指标要求进行考核，根据企业设备维护的要求，在模拟控制系统中设置故障，对某一可编程控制器工业控制系统进行检修、排故和保全等技能训练。训练中的主要考核要求大类如表4所示。

表4 主要考核要求大类表

训练一个学期后，学生马上走向校企合作的各个分厂，进行为期一年的顶岗训练，在校学习的接轨型技术马上得到了实际应用。在企业的实际应用中，除了学校见到过的控制系统控制柜、控制方法、检修技能之外，添加了控制终端，成为完整的一线实际模型。通过企业的进一步实践，对学校的接轨型训练进行了多次实质性的感性体验和升华。在学生进行顶岗3个月之后，课题研究组成员对各个岗位（中控组、仪表组、电气技改组等）的学生进行了新一轮问卷调查，可以看出，在新训练方式下的学生与在传统训练方式下的学生相比，适应岗位的能力及对技术运用的能力都有了很大的提高。

三、实施成效

（一）研究成果

1.探究了“可编程控制器应用技术”教学接轨企业的五大路径

课题研究开始，从问题的调研分析出发，分别从接轨企业需要的角度着手，通过确定主要技术方向、更新典型控制对象、建立“接轨型”实训项目、开发“接轨型”实训平台、推动“接轨型”考评体系等五个路径，在实践中试验了职业性突出的技能课程的有效教学途径，解决了传统专业课教法中的缺乏实际职业情境，学习情境滞后于职业情境的弊端。学生在企业中顶岗能力和平常技能比赛及技能测试中的成绩，均反映了课题中所实施的五大路径，适合类似可编程控制应用技术这样应用性突出的专业课程的技能教学。

2.提高了学生技能水平和顶岗实习能力

近年来，通过逐步调整核心专业课——“可编程控制器应用技术”的教学内容，对专业技能课进行了多样化及符合一线需要的积极调整，将企业的技术要求和规范逐步地引入课堂，让学生参与实践项目，使得学生对核心专业技能的把握越来越深入，对职业技能的掌握和运用也更接近于实战化、高仿真化，我校机电专业学生多人次在嘉兴市技能节，小发明小创造比赛中荣获奖。在采用新的实训方案后，2012届学生顶岗实习3个月之后，对电气专业学生87人进行了实习情况回访，对实习学生（中控组，仪表组，电气技改组，保全组）进行了问卷调查，对原本存在的几类问题进行了逐一问询，结果如表5所示。调查发现，问题的存在率相比2010、2011届有明显下降，其中2011届几名顶岗实习学生在顶岗实习期间，由学校带领学生与企业签订了技术开发协议，所开发的控制设备——可编程控制器实现的多路独立钻床系统，获国家实用新型专利，企业对学校进行了12万元的资金回馈。

表5 新方案实施前后学生顶岗实习回访调查情况表

3.企业加入投资联合办学，体现了专业教学接轨企业的有效性

通过两届学生与企业合作办学的实践，与我校合作办机电专业的某大型企业，对我校机电专业的评价逐步上升，特别是最近的一届（实施了新方案之后），评价大幅上升，学生的技能水平明显增强，在企业顶岗实习的一年中，履岗能力提升，适应岗位的时间显著缩短，基于此，某大型企业与我校签订了合作联办机电专业的协议，并且每年提供2万元的奖金，奖励技能突出的机电专业学生，并对机电专业毕业生进行订单式培养和录用。

4.实现了在学校构建职业性突出的典型学习情境

机电核心专业课程的教学改革，变革了传统教学方式，提高了技能教学成效，从课堂到企业，树立了“引入实际职业情境”的理念，对实际职业情境加以处理，在职业技能主要学习场地——职业学校建立基于职业情境的、更具普遍意义的学习情境，具体表现为学习内容符合一线需要和学生需要，对能够移植的实际职业情境进行有效处理，可使学生能够在此学习情境下学习职业技能，在一线顶岗实习后，能够得到企业和社会的认可，使职业学校成为名副其实的职业技能学习场所。

5.推动了职业教育实训设备构建和采购合理化

教学模式革新往往会带动一系列教学变革，教学或实训设备也不例外。我校根据企业需要和技能培养需要，不断更新改造教学设备，侧重于任务开展、项目实施等校企一体化实验实训设备的完善，借此提高了设备性价比，使学校的教学硬件投入大幅降低，基于实际使用需要，有针对性地改进和采购教学设备，在一定程度上推动了教学变革和教学质量的有效提高，学生的职业技能水平也随之上了一个新台阶。

6.促进了教师队伍专业技术应用能力和教科研能力的大幅提升

教师与企业交流增强，对专业技术应用把握更准确，对教学过程把握更到位，专业知识面和技能水平得以拓宽，专业技术认识加深，教学能力、业务能力提高。

（二）研究成果推广价值

1.职业技能背景突出的接轨创新模式推广

在职业学校的专业教学中，核心专业技术教学应用性强、发展速度快的特点普遍存在，能在学校教学与企业应用之间建立一种合适的桥梁性训练方案至关重要。本课题通过调查刚毕业学生在企业中顶岗实习情况，了解他们在顶岗实习过程中对PLC应用技术缺什么，与学校实训教学差距在哪里，然后了解企业对该专业毕业生所需要的基本专业知识要求和技术要求，在此基础上，跨越传统实验装置的设置，由学校自行（或者几所学校）设计一套接轨于企业的实训装置，选取一定数量的、可操作的且能够接轨企业应用的实训项目方案，让学生随着技术的发展，进行针对性的训练，以便更好地适应岗位工作。

2.接轨型实践训练平台及考评体系推广

该课题的借鉴意义在于，应用技术学科的发展不同于基础学科，跨度不同，发展速度不同。作为职业学校，专业技术的发展均以应用性强为特点，以企业应用技术为跟踪方向。课题不仅仅在教学模式上具有较大的参考价值，同时，该课题提出的实验平台更新策略至关重要。实验平台的设计和提出，应用方向、实施平台和所采用的部件均具有应用大背景下的针对性，所以适当更新平台，更新器件也是使学生的所学所用跟上企业发展、跟上技术潮流的必要措施，学生在“企业应用”的平台上，结合企业对控制系统的控制要求，进行训练提高，然后再进行校内测试、企业实践，体现了校企合作的优越性。出于这种考虑，该思路在一定程度上也可以为相关学科所仿照采用，特别是技术发展比较快的，如嵌入式技术、数控技术等专业技能门类学科。

[1]廖常初.可编程控制器应用技术[M].重庆：重庆大学出版社，2003：15-17.

[2]张万忠.可编程控制器应用技术[M].北京：化学工业出版社，2009：9-12.

[3]姜大源.中国职业教育发展和改革：经验与规律[J].职业技术教育，2011（19）：5-10.

[4]常斗南.PLC运动控制实例及解析（西门子）[M].北京：机械工业出版社，2010：235.

[5]徐峰.PLC应用技术[M].西安：西安电子科技大学出版社，2007：17-18.

[6]姜大源.职业教育学研究新论[M].北京：教学科学出版社，2007：25.