高职“PLC应用技术”“岗课赛创”融通课程改革与实践：以智能增压供水监控系统为例＊

周欢喜，彭小平

（长沙航空职业技术学院，湖南 长沙 410000）

为贯彻落实2021全国职教大会习近平总书记关于职业教育的重要指示，坚持立德树人，深化“三教”改革，“岗课赛证”综合育人，提升教育质量，为促进职业教育高质量发展，大幅提升新时代职业教育现代化水平和服务能力，国家启动实施《职业教育提质培优行动计划（2020—2023年）》，实现职业教育提质培优。为深化高技能人才培养模式改革，需要进一步围绕教学，进行“岗课赛证”的一体化设计[1-2]。在创新创业能力的培养方面，高职院校基本上都开设了创新创业课程和案例讲座，但是如何将“双创”思维、“双创”能力培养有机融合到融入课程建设、职业能力培养上，对接还不紧密，需要进一步实现“课—赛—创”融通课程改革，锤炼学生创新创业思维和能力。课程设置内容要瞄准“岗位需求”，对接职业标准和工作过程，吸收行业发展的新知识、新技术、新工艺、新方法。推动课程建设及课程改革，完善课程教学评价体系[3-4]，高职院校学生技能竞赛及教师教学竞赛需要紧密对接省赛和国赛标准及要求，提升课程教学水平和学生技能水平，根据行业、企业需求，课程通过融通相应专业的职业技能鉴定标准、1+X证书标准，提升高等职业教育人才的培养质量。

1 课程项目背景

中国二、三线城市中30%以上的老旧小区，50%以上的小城市中或者偏远地区由于管网容量不足、水压不够，还是二次增压供水，受市政自来水管网压力平衡的限制，无法靠城市网管一个取水口直接向所有建筑物同时供水，二次供水方面是很滞后的，特别是用水高峰期，高楼层供水不足，低楼层水压不够，用户叫苦不迭。针对这种情况，如果直接改造成变频恒压供水系统，需要增大自来水管网容量，成本预算比较高。而设计一款智能增压供水监控系统，对自来水管网水压及水塔水位进行监测，并在用水低峰期间加大水泵功率蓄水，用水高峰期间保持合理的泵送功率进行蓄水及合适阀门流量控制供水，实现蓄水及供水的智能控制，保证科学供水，有较好的实用价值和市场前景。

2 PLC课程改革的基本措施

2.1 基于岗课赛证融通，重构教学内容

课程团队调研了行业企业，分析了职业岗位对PLC应用与实践能力的需求，结合行业标准、国家专业教学标准与学院专业人才培养方案，针对《可编程控制器系统应用编程（1+X中级）》职业标准，面向工业自动化、智能制造、工业互联网等相关行业，融合“现代电气控制系统设计安装与调试”等赛项的职业技能竞赛规范[3]，重构教学内容，以学生身边的、符合兴趣及认知规律，通过从简单到复杂、从单一到综合构建了智能增压供水监控系统，作为电气自动化专业的“PLC应用与实践”综合性实践项目，融入继电器控制、交流电机变频器多段调速及模拟量调速控制、电动调节阀控制、过程控制、智能控制等与电气自动化专业及岗位能力培养结合紧密的教学内容。

通过电气自动化行业背景研究、PLC岗位需求调查，当前电气自动化行业对智能控制技术、传感器及物联网技术、变频器及伺服运动控制技术等技术技能人才需求非常大，因此课程以学生为主体、以校企合作、以工学结合为保障、以PLC控制系统的实际研发为主线进行教学整体设计，融合行业所需的高新技术，根据学生的学习偏好，遵循学生的认知规律，从简单到复杂、从单一到综合构建了5个教学项目，本项目五为综合性实践项目，共16学时，解构后包括自来水管网压力监测、水塔水位监测、交流水泵变频控制、智能变频增压供水监控系统设计等6个教学任务，达到培养学生PLC控制系统分析、设计、装调、创新创业等能力培养的目标。

2.2 针对课程教学问题，系统化设计教学策略

PLC是采用微处理器为核心的通用工业自动化装置，在工业自动化领域占有主导地位，PLC课程是高职电气自动化的核心专业课程，也是培养电气自动化专业学生核心职业能力和综合素质的重要课程。通过本课程的学习，使学生具有PLC控制系统的设计、编程、安装、接线、调试、维护与维修能力，为今后从事PLC控制系统设计、安装、操作及维护工作打下坚实的基础。通过对毕业生及企业的调查，高职院校相关专业的毕业生大多数只掌握了简单的PLC编程，对相对复杂的控制系统的PLC编程及融合计算机控制、触摸屏技术、网络控制的组态掌握得不够，编程能力、创新意识及综合应用能力都比较弱。如何在教学设计中通过若干个由浅到深的典型的教学单元项目，培养学生活学活用PLC技术、组态技术变频调速技术的自主知识构建的能力，促进学生专业能力、方法能力和社会能力的综合素质的协同培养。针对这些问题，以三全育人为指导，以“岗课赛证”综合育人为路径[4]，以打造“职教六合金课”为教育理念，系统化设计教学策略，以学生感兴趣的智能化、产品化、模块化的智能增压供水监控系统为教学载体，将创新创业融进课堂，以符合企业生产理念的数字化工卡为牵引，实施“混合式教学+任务驱动+理虚实一体”的教学策略，通过一款实际产品的设计开发及制作，实施“预—析—定—施—评—拓”六环教学模式，实现培养PLC控制系统设计与调试的创新型技术技能人才的目的。

2.3 以构建“六合金课”为教学目标

本项目基于以学习者为中心的教学理念，构建技能训练与工作实际相融合、思想政治教育与技能培养有机融合、虚拟仿真训练与实际产品相融合、在线学习与线下训练相融合、师生评价与企业评价相融合、常规教学与技能大赛相融合的“六合金课”课程。

2.4 实施三位一体的教学策略

为达成教学目标，采用长沙航空职业技术学院的省级资源库（微知库）的“PLC技术与应用”在线课程及与企业联合开发的宇龙实训仿真教学平台，以工作过程为导向，对教学对象进行精准分析，根据岗位能力、行业企业需求、《可编程控制器系统应用编程（1+X中级）》职业标准、相关国家技能大赛规程及标准来进行系统化的教学策略设计，确定了实施“混合式教学+任务驱动+理实虚一体”三位一体的教学策略，让PLC教学更加有效。

2.5 以实际产品设计为主线，融创新创业进课堂

本项目以市场需求为导向，融创新创业进课堂，设计一款智能增压供水监控系统，对自来水管网水压及水塔水位进行监测，实现蓄水及供水的智能控制。该系统融合了当前与电气自动化行业联系密切的过程控制技术、智能控制技术、智能传感器及物联网技术、变频器及伺服控制技术，包含了典型PLC控制系统的设计安装调试活动中的系统设计、分析、编程、仿真、安装、接线及调试问题，能够达到培养学生的创新创业能力的目的。

3 教学实施过程

以实际工作过程为牵引，以行动导向教学法构建“六环”教学模式，本项目的6个任务均以“预—析—定—施—评—拓”六个环节的教学流程进行，以学生为主体，教师主导，结合“混合式教学+任务驱动+理虚实一体”教学策略，来保证PLC课程教学的规范高效。

3.1 环节一：“预”

课前发布任务、预习新知，利用微知库平台推送PLC教学资源，发布教学项目任务，引导学生在线学习课前知识，完成测试，教师组织小组讨论学习任务，构思项目任务的设计草案，教师通过平台数据统计学生预习情况，并调整及优化课堂教学策略。

3.2 环节二：“析”

教师课中分析任务，引导学生明析任务要求；根据学生课前学习情况，通过复习及案例教学有的放矢剖析本节课内容，引导学生思考；通过案例聚焦教学重难点，让学生理解本次教学任务的新内容，掌握新知识。

3.3 环节三：“定”

分组开展头脑风暴，讨论设计方案，设计系统硬件的功能框图、I/O分配表、PLC接线图、软件流程图，然后提交给教师检查，确保设计的可行性，确定方案。

3.4 环节四：“施”

实施方案时，先仿真、再实物。软件设计先进行仿真、调试，无误后，再下载到PLC进行测试，按照“实际产品”的开发顺序流程进行软件设计及硬件调试。教师巡回指导，按照国家标准和竞赛规程要求，严格让学生规范设计、操作，培养学生精益求精的工匠精神。通电前先做安全测试，确保电源无接错、短路情况。教学难点是PLC程序的编写和程序的创新设计，学生通过小组协作、小组帮扶或者用手机观看微课视频帮助解决难点。功能实现后，把设计资料运行视频上传到课程平台。

3.5 环节五：“评”

教师组织优秀小组展示成果，对有典型问题的小组也进行点评，开展评价和总结，各小组在麦可思平台完成组内自评、小组互评。教师与企业导师一起，综合评价学生的设计作品、操作规范、职业素养，进行表扬和纠错。总结完成后要求学生按6S管理整理工位，打扫卫生，培养学生形成良好的职业素养、劳动习惯。

3.6 环节六：“拓”

巩固知识、拓展技能，教师布置课后作业及拓展任务，教师根据学生不同层次的学习能力，布置难度不一的拓展任务，满足不同学生的学习需求，鼓励同学们利用课余时间参加校、省、全国技能大赛，创新创业竞赛项目的训练，以拓展新技术，学习新规范、新工艺。

4 课程改革效果

4.1 构建了良好的学习生态

从微知库课程平台数据分析，近3年，学生在线学习活跃度、课堂满意度高，参与讨论情况、任务完成情况良好，学习兴趣、项目成绩、课程成绩得到了提高，企业反馈学生的PLC应用应用技能过硬，电气自动化专业学生的就业率保持在95%以上，就业质量也非常好，社会评价逐年提升，形成了良好的学习生态。

4.2 “双实双创“激发学生学习动力

以实际市场需求为导向，以实际产品设计研发为主线，融合智能控制技术、组态监控技术、变频器及伺服控制技术，提升了学生PLC控制系统的设计、分析、编程、仿真、接线、安装、调试的综合应用能力及创新创业能力，激发了学生的学习动力。

4.3 技能大赛优异

通过课赛融合，达到以赛促学的目的，为现代电气控制系统安装与调试、自动化生产线安装与调试、智能电梯装调与维护、创新创业等赛项的省赛和全国大赛培养了大批种子选手。近3年来，学生参加技能竞赛获得全国一等奖2项，省一等奖5项，技能大赛成绩优异，为本专业的学生起到很好的模范引领作用，本专业学生的PLC学习积极性和学习氛围进一步得到了提高。

5 结束语

本课程以“岗课赛创”综合育人为路径，以打造“职教六合金课”为教育理念，系统化进行课程及教学设计，重构教学内容，以学生感兴趣的智能增压供水监控系统实际产品的设计制作为教学载体，实施“混合式教学+任务驱动+理虚实一体”的教学策略，以行动导向教学法构建了“导—析—定—施—评—拓”“六环”教学模式，对高职工科及电类专业的课程建设起到了很好的示范作用。