智能制造背景下“PLC应用技术”课程教学改革研究

贺玮彤，陈炳森，陈伟珍

（广西水利电力职业技术学院，广西 南宁 530023）

0 引言

目前，传统制造业是广西壮族自治区（以下称为我区）工业经济的主体。推进传统制造业智能化改造升级，以数字化丰富要素供给，以网络化提高要素配置效率，以智能化提升产出效能，有利于加快推进供给侧结构性改革，加快新旧动能接续转换和实现制造业转型升级发展。近年来，我区相继出台了系列政策文件，推动传统产业优化升级，工业企业转型升级和发展提质增效取得了显著成绩。但与国内先进地区相比，我区传统制造业仍然面临着智能改造成本高、研发投入能力弱、核心竞争力不强、新旧动能转换不足等问题。

为进一步加快提升我区传统制造业发展质量和水平，推动工业经济高质量发展，自治区工业和信息化厅于2020年5月13日印发实施《广西传统制造业智能化改造升级实施方案》（以下简称《实施方案》）到2022年，建立传统制造业智能化改造升级投资导向目录，为传统制造业企业实施智能化改造升级提供导向指引，累计推动500家企业实施智能化改造。企业制造装备智能化水平大幅提升，关键工序数控化率超过50%，数字化研发设计工具普及率超过60%。累计建成250个数字化车间，150个智能工厂，培育一批智能制造试点示范标杆企业[1]。

智能制造作为一个系统工程，强调数字化设计与制造、智能装备、智能机器人、物联网（工业以太网）、人工智能等关键技术的集成，涉及机械、电子信息、控制科学与自动化、工业工程等多个学科。同时，它作为五大工程之一，成为国家全力打造制造强国的重要抓手。高等职业教育作为职业教育的重要组成部分，事关社会经济 发展的全局，肩负着培养面向生产、服务、管理的一线技术技能型人才的重要任务。毋庸置疑，高职教育应该响应国家号召，积极基于智能制造背景进行发展规划。在智能制造过程中，人的角色将由服务者、操作者转变为规划者、协调者、评估者、决策者，企业需要的是能够运用与掌握现代信息技术和智能化设备技术、独立完成智能化目标和任务的高素质技术技能人才[2]。

“PLC应用技术”是一门专业基础课程，在整体课程安排中起到承上启下的作用，同时这门课面向几乎所有的专业。所以对“PLC应用技术”课程进行基于智能制造背景的教学改革是具有实际价值的。学生可以从基础课程开始针对外部智能制造背景下的各种问题，更好地规划自己的学习实践，也更好地适应以后的就业环境。

1 PLC应用技术课程教学现状分析

1.1 国内高职院校课程开设现状

现在的课程教学中存在的一个首要问题就是课程项目滞后于社会发展。学生在练习中掌握的能力是有限的，而社会的发展要求学生必须掌握多方面的能力，比如创新和团队合作能力等，只培养学生的专业能已经力满足不了社会的需求了。除此之外，教师在项目实践的过程中也没有主动与学生进行深入的交流和沟通，导致学生的学习兴趣不高，项目效果也受到了一定的影响[3]。由于课程项目过于滞后，其教学方法单调传统，不仅无法对学生起到更好的推动作用，还降低了学生日后在社会上的竞争力。

学生适应未来工作岗位的时间缩短。面对复杂的现代智能设备构成的工业工作岗位，这不可避免地需要学生有一定心理素养和心理准备，这就给职业教育提出来新的要求，不仅要求学生具备专业的知识和技能，还要有工业心理素养。而这方面的培养正是我们课程中所欠缺的。由此可见，在课程项目教学中，建立符合工业心理学因素的环境非常有必要的[4]。

目前，广西水利电力职业技术学院对智能制造这个方面规划的并不充分，对学生的规划并未和智能制造背景相互照应，对学生的要求与智能制造背景下国家的需求是有些许脱节的。同时在项目教学中，学院的评价体系以及学生的心理素质培养都仍需改进。因此我们在进行教育教学时，应该培养学生向这些要求靠近同时考虑到心理素质，让学生的学习内容更加贴近社会需求，让学生的心理更能适应工作岗位。

1.2 学生整体现状

目前教学的学生主要是“00后”，“00后”学生主要具有以下特征：

（1）具有个性化的价值追求。“00后”在各个方面都有自己的方式，这些方式与传统方式有较大不同。因此，在教学方式上需要与他们的特有的方式接轨。

（2）具有自主的学习方式。“00后”从小就接触互联网，属于互联网一代，因此，对各种信息的来源将会更迅速，也更适应从互联网上找到学习内容。因此，在教学过程中，可以抛出更多的话题，让学生自己查资料。

（3）具有务实的思维方式。“00后”对学习更看重所学知识是否有用，是否对就业能有帮助，考虑到更多的是自己未来职业的发展前景。

1.3 教学现状

对于可以动手操作的课程，学生的兴趣是浓郁的，但是目前教学现状的不足在于教学的评价系统。可以说目前，教学的评价体系存在着不小的问题，很多教师在项目评价中选择的是对学生的操作编程能力进行直接的考核，而且并没有提出有效的建议，导致学生仅仅只会编程，并且无法根据反馈对自身的行为进行调整。这种评价方式过于单调，且有着一定的局限性，只能考核学生的操作编程技能，对于了解学生设计、合作、汇报等其他方面能力的作用较小。与此同时，很多教师的考核标准是根据个人来判定的，这有可能与教学目标要求相偏离，这也让教学评价体系的优势得不到更好的发挥。同时不利于学生加强对实训学习的重视，学生自身的职业观和能力发展较慢。

2 PLC应用技术课程教学目标

“PLC应用技术”是一门专业基础课程，在整体课程安排中起到承上启下的作用，同时这门课面向几乎所有的专业。本课程的先修课程为“电工与电子技术”“计算机基础”等。通过本课程的学习，常用低压电器的原理与使用、可编程控制器的工作原理与系统构成、可编程控制器控制系统的设计及编程方法，把学生培养成为理论知识与实践技能相结合的高等技术技能型人才。

通过本课程的学习，使学生具备控制电路的设计、调试、故障处理能力和应用PLC技术实现机电设备控制自动化要求的能力。在专业能力上，学生能够设计低压电器控制回路，并调试和故障判断；能够设计可编程控制器（PLC）控制系统电路；能够编写梯形图程序，完成PLC电路系统控制功能。在方法能力上，学生能够分析机床电气控制系统回路；能够参考并修改已有的PLC控制系统电路，实现具体的要求；能够读懂并修改已有的PLC梯形图程序，以实现具体的要求。在社会能力上，希望学生具有一定的文字、语言表达能力；具有一定的沟通、交际、组织、团队合作的能力；具有自主学习新技能的能力，责任心强，能顺利完成工作任务；具有分析问题、解决问题的能力，善于创新和总结经验。

3 教育改革思路

3.1 建立符合工业心理学因素的环境

我们面对的是职业院校的学生，他们毕业后的工作是直接面对复杂的现代智能设备构成的工业工作岗位。他们是从学校直接面对岗位，适应未来工作岗位的时间缩短，所以需要学生具有一定心理素养和心理准备。因此在课程项目教学中，需要建立符合工业心理学因素的环境。

首先在课程外建立学生职业心理素质培养的内容体系，以企业对员工职业心理素质的要求为依据，开展人才培养工作职业心理素质教育诊断，帮助学生分析职业特征，提升职业认知度，实现职业认同。

然后将职业心理素质的培养渗透到教学过程的每个环节，利用理论教学和实践教育两大课堂，开展多元化的主题活动。在理论课程中通过课程思政对学生进行职业心理素养教育，弘扬劳动光荣、技能宝贵的时代风尚。在实践课程中建立体验式的团队环境，例如分为几个团队，以团队完成项目来进行课程，并且以团队进行汇报总结，教师对学生的评价帮助也会向工作环境的要求看齐，让学生在课堂中可以完成职业心理的成长。可以促进职业心理素质教育均衡、健康发展，不断树立学生以良好的职业心理素养，迎接职场挑战，完成从“学校身份”向着“职业人”的方向延伸。

3.2 增加应用实例

“PLC应用技术”是一门动手实操能力很强的学科，因此只通过理论讲解以及简单的操作无法让学生深入理解。因此，拟将实践内容增加相关的工业项目应用实例，如交通灯的控制。项目内容来源于设计交通灯的相关企业，项目涉及知识点包括接触器控制与PLC顺序控制等多方面内容，具有一定的实际应用性。主要目的就是培养学生动手能力，建立实际项目的概念以及更能适应实际工作的难度。在课程中，首先由老师提出具体的控制要求，接下来学生根据控制要求，设计电路接线图，I/O分配表，编写相关程序，通过PLC实现工程应用的控制要求。

3.3 丰富的教学手段

在教学中，如果仅仅通过课堂中的90 min，想让学生充分理解所学的知识是不太可能的。所以我们可以通过学习平台与线上线下结合的教学手段，让学生们在课堂以外的时间也能加入学习。

将录好的理论与实践操作相结合的视频放在线上的学习平台中，这样让学生们在宿舍里，在课堂外就可以进行课堂的学习。要求学生在上课前观看本节课需要学习的内容，这样在线下的课堂中老师只需要对重点难点进行强调，就可以让学生们在电脑上进行实践操作。通过线上线下结合的教学手段，学生们有更多的时间进行实践操作，对知识的掌握也加深了。同时，在课堂中提问的时候，可以通过学习平台中的举手、摇人等方式，激发学生们的上课热情。

3.4 改革评价方式

在传统的教学评价中，学生成绩评价主要是看期末的考试成绩。这样会忽视学生在实践中解决问题的能力，造成一些学生在实践操作中敷衍了事。PLC应用技术这门课程是一门注重实际应用的课程，因此实践操作评价更为重要。成绩的组成由平时成绩，实践操作成绩与期末考试成绩组成，比例分别是20%、50%与30%，实践操作成绩占据主要部分。在评价实践操作时，不仅仅通过操作编程能力进行考核，需要通过方案设计、团队合作、实践操作，总结汇报等几个方面综合考核，在考核过程前先定下与教学目标要求相对应的考核标准，并在考核过程中给学生们提出有效的建议。

4 教学改革实践

在对“PLC应用技术”进行授课--顺控继电器指令的时候，首先在上课前布置任务，要求学生们在学习通上通过视频学习顺控继电器指令的应用与编程操作。然后在课堂中强调顺控继电器指令在使用时候的注意事项，并向学生们提问：在使用顺控指令的时候需要注意什么？在学习通上通过举手让学生们抢答，待2～3名学生回答后，给出正确答案。指令学习完成后，教师给出实践项目——电动机Y-△形降压启动控制的应用背景，介绍项目中需要完成的控制要求，接下来就让学生们按团队完成方案设计、电路接线、程序编写等多个任务，最后由教师检查设计是否符合要求，并且听取团队的汇报，从方案设计、团队合作、实践操作，总结汇报等多方面给出团队中每个人的分数。

5 结语

近几年来，智能制造的兴起带动各行各业的发展，对学校培养智能制造方面人才的需求量以及质量也在不断提高。对“PLC应用技术”这个基础课程面临的学生积极性较差、与目前实际工程脱节等一系列问题进行了剖析，实践系列教学改革举措。通过课后与学生交流，以及与毕业后就业的学生进行回访，学生普遍反应经过改革后的课程教学，不仅让学生系统理解了本门课程的内容，达到了教学目标，能调动他们的学习积极性，提高对实践课程的重视，培养他们的工业心理素养，能客观评价每一位学生的实际水平，同时利于提高他们解决问题的能力。同时，培养了学生创新能力和团队合作能力，进而获得了成就感。