信息技术与专业课程的融合实践

【摘要】信息技术与专业课程融合，是当前职教课改的新课题，也是“两化”深度融合的新呼唤。以PLC课程为例，可通过创建学习情境及任务，创新信息化教学与学习方式，创设个性化、仿真型互动式实训教学平台等方法对信息技术与专业课程进行融合。

【关键词】两化融合；信息化；PLC课程

【中图分类号】G712 【文献标志码】A 【文章编号】1005-6009（2016）19-0055-03

【作者简介】刘雪雪，无锡机电高等职业技术学校（江苏无锡，214028）副教授，主要研究方向为自动控制技术教学研究。

信息技术是当今世界上创新速度最快、通用性最广、渗透力最强的高新科技之一。信息技术已经渗透到经济发展和社会生活的各个方面，人们的生产方式、生活方式、工作方式和学习方式正在发生深刻的变化。2012年3月，教育部出台的《教育信息化十年发展规划（2011—2020年）》指出：教育信息化要探索现代信息技术与教育的全面深度融合，重点提出要有效提高职业教育实践教学水平。当前，国外教育信息化正向个性化、跨学科、一体化方向发展，已开始深入到应用十大新兴技术创造新时空和丰富学习资源、探索发展学生创造性思维的深层学习行为，并创造出各种交互式研究性学习、团队学习的新形式，推动学习方式变革。国内信息化教育的建设也已经由基础建设向智慧教育发展。教育将不再停留在工业时代的“教学工厂”式的学校教育，而是逐步提升为智慧教育。信息化资源建设不仅将由数量到质量逐步转变，而且教学活动将以学生为中心进行设计，关注个性化学习与发展。职业教育领域也正在加快对课程和专业的教育改革，创新信息化教学与学习方式，提升个性化互动教学水平。如何将信息技术与专业技术、课程改革有效融合，如何把“工业化和信息化融合”引入信息化教学中，进而切实培养多技能复合型人才，提高职业教育教学水平已成为职教研究的新课题。

一、“两化”深度融合的新呼唤

我国信息化与工业化融合——“两化融合”已进入深度融合阶段。根据两年来的调查发现：企业信息化应用可分为产品信息化、产品开发研究信息化、生产管理信息化、其他管理信息化和决策过程智能化。在产品设计时既满足用户需求又增加产品的技术含量，增加智慧元素，提高产品的附加值，企业采用电子技术、网络技术，如PLC、CNC、DNC等，全面调整产品结构。在产品开发研究时利用CAD、CAE、CAPP、PDM以及DFA、DFM、QFD等信息化手段，形成CADE（计算机辅助开发工程）。在销售与管理上应用物联网、移动通讯、智能分析等新一代信息技术，促进产品更全面地互联互通，改变企业的生产、协作与管理方式，让所有事物、流程、运行方式都实现更深入的智能化，建立一个适应现代市场经济环境的产品、技术及结构开发创新体系，将先进制造技术与信息技术紧密结合，满足市场经济需求。

对机电技术类岗位使用信息化技术的调查发现：绘图员使用CAD出图的企业达到80%～100%，操作工只要求掌握基本应用信息技术：即读懂加工工艺程序，通过网络了解企业CAPP中本岗位的工艺要求，修改工艺中的尺寸参数。材料员不仅要了解企业CAPP内容，还需要通过计算机进行材料定额计算、工时定额计算及汇总等。设备维修工需要读懂加工程序，修改加工中的部分工艺参数，懂得CAPP中的设备库、工装库信息内容，懂得PDM系统实现CAPP系统内部工艺路线，读懂工装CAD与ERP等外部数据共享的硬件信息，不仅要掌握CNC（数控机床）等设备的维修技术，还要了解MC（制造）、ROB（机器人）、AS/RS（自动化仓储系统）、CAM（计算机辅助制造）、CAT（计算机辅助测试）、CIMS（计算机集成制造）等基本技术，懂得网络设备的检测信息，能根据设备情况判断一般难度的故障并维修。如果是一线技术人员，还要解决生产过程中质量、速度问题，技术资料网上传送等问题。有的企业已局部实现制造自动化，还有的利用现代信息网络技术、现代决策技术、人工智能技术与商务智能（IB）技术，进行改善制造产品生产环境等科学决策。

二、信息技术与专业课程融合的实践

信息化教育的发展程度是衡量现代化学校的一个重要指标。职业学校进行教学信息化已有8年左右，从硬件基础建设到软件精品课程，信息化资源的质量在不断提高，品种在不断增加。从只能在校园网上下载上课的PPT、教案等资源的初级应用，到可以交流教育内容及考试的动态网络平台，直至可以远程仿真设备操作的虚拟实训平台的中级应用，教学信息化越来越普遍，教学资源越来越多。如何整合、使用、提升和管理这些资源是学校现代化建设的关键问题。

（一）PLC课程信息化现状

1.基础设施建设初具规模。PLC实验室从单机的PLC，发展到具有两机通信的机电一体化实验装置；具有可以检测多种传感器信号控制变频器、使用触摸屏的自动化设备；具有不仅能进行PLC通信，还可进行PLC与伺服机构通信、与计算机通信的自动化控制设备，进而具有计算机控制多台PLC的闭环控制设备。可以说PLC实验室的基础设备在不断更新，设备的信息化程度在不断提升，但离企业远程控制设备的要求还很远。

2.信息化教学环境现状。目前大部分还是通过图片、动画、视频等信息传递方式创设信息化教学环境，建设的教学资源只能教师使用，还不能在实训现场让学生使用，更不要说实时监测、统计与分析教学中的问题。

3.PLC信息化资源建设由量变到质变。目前PLC课程已有市级精品课程资源（静态网页）、校级精品课程（动态网页）、省级精品课程（具有仿真实训平台）。资源的数量也从一种PLC设备的教学资源，发展到具有两种PLC设备的教学资源。资源的种类从只有PPT、教案、教学计划、部分上课视频、试题等，发展到远程网络教学的课程资源。但还没有考虑以学生为中心进行教学活动设计，关注学生个性化学习与发展。

4.信息化与PLC课程结合的内容还需要增加。目前学校开设了信息技术与PLC课程结合的课程，并将信息技术，如“PLC与自动生产线”“组态技术”“机电一体化技术”等渗透到PLC的课程教学中，但远程控制PLC、远程维修设备的内容还没有。

5.教师信息化与专业化的融合能力已取得一定成效但尚未达到一定水平。教育信息化，首先要培养具有信息化素质、拥有信息技术实践能力的人才，教师的信息素质和信息处理能力尤为重要。所以要求专业教师不仅掌握专业知识中的信息化技术，如PLC课程中的通信技术，还要具备能制作专业方面的动画或视频，准确表达专业技术的能力。因此，学校应积极组织提高教师信息化能力的各种培训，鼓励教师参与精品课程建设，参加信息化教学比赛及信息化方面的继续教育。

（二）PLC课程与信息化融合设计

PLC课程信息化包括两个部分内容：一是PLC课程内容中的信息化，即PLC与PLC通信、PLC与计算机通信、PLC远程控制；二是PLC课程内容教育信息化，即PLC课程内容采用信息技术进行讲课、实验、练习、考试、远程预习复习。

1.课程设计思想。

PLC技术应用于两化融合的初级应用中，主要用于控制数控机床或自动化设备，在中级应用中常出现在柔性制造、机器人系统中，部分企业已使用于智慧维修。针对企业的应用情况，结合学校现有设备，把“PLC应用技术”课程改革为“PLC与自动线调试运行”课程，使PLC技术与自动控制等相关技术相结合。

2.重新架构课程与数据资源。

梳理PLC课程资源，根据PLC技术由浅入深，结合自动化设备的典型控制过程及检修过程，注意到中职与高职的衔接，确定PLC课程的内容及信息化数据资源。资源的内容突出信息化部分，资源的大小要求今后不仅在网上使用，还能在手机上使用。所以PPT资源要以知识点或技能点为单位组织编写，重点课程知识内容以动画形式建设，重点技能点以小视频形式建设。如PLC外形介绍用三维动画，配以解释语音；变频器参数设置用小视频。

3.创新信息化教学与学习方式，创设个性化、仿真型互动式实训教学平台。

传统的上课PPT、教案、教学计划外，教师可采用小PPT、小视频、小动画，根据学生情况和课程进度自由组织教学。通过PLC器件的三维动画，学生就像拿了真实的器件；PLC接线视频，为思维速度不同的学生提供方便；PLC故障排除小视频，为学生提供实践操作的参考资源。让学生通过看、听、做、展示等多种途径，充分感知所学内容，理解知识点与技能点，提高学习效果。可设计一个远程仿真实训平台，在这个平台上，学生可以选择器件、连接器件、编写程序、仿真调试程序。学生还可在家通过网络仿真技术复习巩固课堂学习内容，根据自己的理解能力学习，实现个性化教学；也可通过一次小测试考核自己对前面PLC知识的理解，进一步考核灵活接线、编程调试能力。教师也可以使用这个平台不断完善教学，并可根据企业发展的变化及时调整教学内容。

4.建立信息化考核平台。

考核包括知识点考核、技能点考核及综合考核。要实现以上要求，需要设置大量分类试题，明确考核原则、规则和评分标准。此平台分全开放与封闭两个部分，学生可以在全开放部分中自选考核内容，教师可以在封闭部分中选择试题、修改试题、充实试题，制订评分标准，实现批卷自动化。

三、存在的问题与对策

（一）存在的问题

教学、教育资源越来越多，但在建设的过程中我们发现，信息化教育的实际进展比较缓慢。究其原因，无外乎资源优化速度、资源存储设备、资源管理、制作信息教学资源的人员素质、资源多样化等跟不上智慧教育发展要求；资源建设资金缺乏；教学资源开放或半开放后，教师的知识产权保护出现问题。

（二）对策与建议

1.创设校园资源库平台。

在原有的精品课程基础上，以专业为系列，建立校内课程资源库，为学校各类教育教学资源提供使用与交流、展示与提升的有效平台，如可通过MOOC等现有软件管理校内资源。在这个学校自己的平台上，教师有自己的资源库，并可获取本专业的资源。学校可以像国外的学校一样，向教师购买其创作的教学资源，以扩大学校的资源数量，提高教师的创作欲望。在这个平台上，教师根据教学过程选用相关资源，课前安排学生预习，上课时以学生为主进行探究式学习，并可利用平台将教学过程中积累的习题、教学难点等加入题库或资源库，逐步充实知识库。平台有自动组卷功能，可以在网上对学生进行阶段测验或考试。教师在对学生参与网络课堂产生的数据整理分析的基础上，进一步改进课程讲述方式。在这个平台上，补考学生可通过网络复习，由教师出题，学生在规定时间内远程模拟考试，然后回校参加正式考试。重修的学生同样可以上网自学，完成重修考试。

2.加强对现有资源的管理。

对现有精品课程等资源重新整理，将课程内容按知识点与技能点划分形成元素资源，方便教师按需重组。这样的资源适合慕课平台类的公共平台使用，增加少量教学环节又能形成微课，还能把多个知识点、技能点及相关动画、视频资源结合组成理论课或理实一体课教学教案。可以由服务方（学校）、技术支撑方共同建设或完善课程资源平台。用购买课程资源的形式来保护知识产权，让课程资源像生产资源一样，成为教育战略性资源。