智能制造背景下的PLC课程改革探索

刘殊男

摘要：该文探讨智能制造背景下的《机械系统PLC控制技术》课程的改革，旨在打通传统理论授课和单独实验授课，将云平台与线下课程结合起来，同时又发挥了仿真平台的模拟实践操作优势，构建了项目与实验平台模块化的协作学习法，造多层次实践教学平台。最终探索出一套以学生为主体，在工程实际的主导作用下，提升学生掌握知识能力和动手实践操作能力的新型教学模式。

关键词：岗课赛证  实践平台  混合式教学  评价体系

中图分类号：G642   文献标识码：A

Exploration of PLC Curriculum Reform under the Background of Intelligent Manufacturing

LIU Shunan

（College of Intelligent Manufacturing， Changchun Sci-Tech University，

Changchun， Jilin Province， 130000 China）

Abstract： This paper discusses the reform of the course PLC Control Technology of Mechanical Systems under the background of intelligent manufacturing， aiming to open up traditional theoretical teaching and individual experimental teaching to combine the cloud platform with offline courses， and also give full play to the advantages of simulating practical operation of the simulation platform to build a collaborative learning method of modularizing the project and the experiment platform， create a multi-level practical teaching platform， and finally explore a set of new teaching mode which takes students as the main ;body and improves students' ability to master knowledge and hands-on practical operation ability under the leading role of engineering practice.

Key Words： Post-course-competition-certificate; Practice platform; Blended teaching; Evaluation system

在《中國制造 2025》战略实施的背景之下，产业结构出现了重大升级和调整，对技能型和知识人才的需求也在与日俱增。现代工业自动化三大支柱之一的PLC技术（可编程逻辑控制器，Programmable Logic Controller）是企业数字化、智能化升级转型所必需的关键技术。制造业智能化生产升级改造中，企业急需 PLC 控制系统维护、调试、设计、开发的高技能人才[1]。其课程作为机电类专业核心课中的一种，涵盖的知识面十分广泛，同社会发展保持密切关联，既关注理论的进步又强调实践能力的提升，是一种产学研紧密结合的综合性课程形式，在学生职业能力发展和职业素质培养过程中都发挥了重大支撑作用。但是当前PLC课程普遍存在以下问题：课程体系与教学内容过时，课程内容陈旧，不能紧跟制造业快速发展步伐；教学模式与教学方法落后，教学方法过于单一，不利于激发学生对PLC的学习兴趣；试卷考试方式重理论轻能力，考核形式已经固化，考核内容不够全面，不能全面评价学生工程素质能力水平；教学资源不充分，教材建设与其当前发展滞后；实践教学环节平台简单、形式单一、交互性差、内容与社会需求脱节；缺乏创新教育，不利于拔高学生的创新素养等一系列问题[2]。为有效解决这些问题，厘清“智造”时代人才培养目标和职业能力需求，依据智能制造生产流程的逻辑顺序，基于行动导向开发课程，重新构建“基础通用、模块组合、能力递进”的PLC课程体系，以满足制造企业对综合型、创新型人才的需求。

1  课程改革框架

文章遵循“新工科”人才培养理念，对现有 PLC 课程教学进行革新，分析课程教学现状与未来发展，融合“岗课赛证+课程思政”助力教学内容更新；对学校现有“PLC 实验室”硬件、软件进行资源整合、升级和优化，构建一种虚实结合多层次混合递进式实践平台；将线上线下混合式教学模式与“教、学、做、研”一体化教学方法融合，结合多元化评价体系，开辟出一条有别于传统的教师传授-学生接受的简单实验教学模式和理论与实践相脱节的教学实践的新型教学模式与教学内容，通过虚拟与现实理论和实践的有效融合，充分发挥教书、育人的双促功能，为培养高素质的应用型人才提供动力。

2  课程改革具体内容

2.1 融合“岗课赛证+课程思政”更新教学内容

当前的教材编制的内容中理论知识占比较高，教学内容缺乏更新或更新缓慢，尤其是很少涉及一些前沿知识和创新技术等方面的内容。因此需要适当扩充课程内容，使学生易学、易懂。在“岗课赛证”融通模式下，对本课程内容重构，课程与岗位充分对接，在进行这一课设置时，同时要考虑到企业岗位实际需求，帮助学生掌握更加丰富的理论知识和更加全面的专业岗位技能，面对企业的智能化升级改造，企业急需低压电器与 PLC 控制系统维护、调试、设计、开发的高技能人才，故课程内容有针对地进行侧重，实现教学内容与行业、产业的对接，提升学生职业能力，促进人才的可持续发展[3]。课程与职业技能等级证书融通，研究国家标准、行业要求，将其引入课程内容中。课程与技能大赛融合，将“西门子杯”中国智能制造挑战赛的赛项逐一分解后与PLC实践教学进行深度融合，对原有的实验项目和竞赛项目统一规划进行教学内容重构，从而实现第一和第二课堂的充分结合和有效融合，还能够达到以赛促学和赛教融合的新型教育改革模式的推广落地，进一步调动学生积极性，提升教学质量。

在进行PLC课程思政建设中，教师应以《新时代高校教师职业行为十项准则》为依据约束自己的行为，为人师表，以身作则向学生传递理想信念、家国情怀。同时教师应积极学习专业知识；提升教学能力；研究课程思政，引导学生学会学习，关注学生成长；利用混合式课堂、翻转课堂、第二课堂等形式，采用多样化的教学手段引导学生参与到课堂中；同时结合教学内容开展“行走的课堂”，将一些软文化软知识，如工匠精神、职业素养、政治觉悟、社会责任等方面的元素加入其中，通过潜移默化的教学，形成全体学员育人新格局，让学生能够对自己的专业领域有着清醒的认知、对自己的人生规划有着深刻的理解，自觉为培育社会主义事业接班人贡献力量[4]。教材是知识的浓缩也是开展教学的有力参考，是学生进行学习的重要依据，因此应着力更新教材内容，保证课程思政教材的时代性、创新性。要想收获良好的课程思政效果，还要注重教学评价的引导性与公正性，调动学生学习的积极性。应用多元立体分段式评价，代替一次考试决定成绩的机械方式，引导学生取得成功并反作用于促进学生的学习过程。

2.2 构建虚实结合多层次递进式实践平台

实践教学旨在帮助学生将学习到的理论知识与实践相融合，从而达到不断提升自身的实践和创新能力的目的。传统的教学模式中，学生在完成实践时机械地严格参照指导手册相关内容来进行教学任务设计，采取这种教学方式学生照本宣科情形比比皆是，难以形成良好的职业素养。而在新的教学改革中，可以形成问题和课题为导向的新型教学模式，突出学生主体教学地位，在教时辅助下實现课程创新性改革[5]。对学校现有PLC实验室中的软硬件进行有效的资源整合，加大资金投入力度，促进配套设施的优化升级，力争构建出一套虚拟平台与研究实际相结合的递进式多层次的混合实践平台。一方面加大对PLC实践所需要的实训装置的采购力度，另一方面还要在实验室中对传统的PLC编程环境（主要是西门子）进行充分整合，例如STEP（博途）软件开发平台、MCGS 组态监控软件。根据学生的兴趣与自身的学习特点，针对不同学生不同阶段和不同实践能力形成多层次实践训练安排，还可以根据项目内容的不同难易程度和应用程度进行基础级、创新级或设计级等多个层级的划分，相对应使用实验箱基础教学平台、虚拟仿真教学平台、综合课程设计及学科竞赛教学平台。在实际的教学当中，还要始终贯彻虚实结合、虚实互补和以虚促实的基本教学原则，将新型仿真平台的积极作用与实践教学充分连接起来，将信息技术的优势充分地发挥出来[6]。在此基础上构建的平台必定能够帮助学生提升专业兴趣，掌握更多的理论知识，也能够更好地推动实践教学改革。

2.3 创建线上线下混合式教学模式

为了提升学生服务企业的自觉意识，培养出具有良好服务意识的高技能人才，在进行课程设计时要充分把握行业需求和岗位需要，将国家制定的职业发展标准作为人才培养的基本依据，塑造典型工作任务环境，让学生将自我发展、能力培养作为学习的主要目标，然后在此基础上开展各种形式的项目课程开发活动[7]。在教学过程中要始终将学生中心地位突出出来，以提升学生实践动手能力、职业发展能力为主要目标，将线上线下等多种教学方式充分地融合起来，同时还要充分考虑到学生的智力、兴趣、专业能力等方面的差异做到因材施教。实践教学当中，注重工程案例分享和案例教学方法，严格按照项目开展的流程来进行授课内容分解，比如说在进行电器类设计教学时，可以先教会学生如何进行电气元件的选型，其次帮助学生了解电气原理图，再次组织学生进行梯形图程序设计，最后再进行综合调试。在课程讲授时，以具体工程案例为驱动。利用线上线下的混合式教学，学生可以利用线上丰富的教学资源自主地开展线上学习，提升个人的专业知识能力。其实要注意的是，线上和线下教学的侧重点有所不同，线上教学要关注一些事实性、抽象性的教学内容，而线下教学则重在帮助学生开展分析、应用、评价和创新类的高阶认知训练活动，实现高阶性教学目标。混合式教学能将线上线下的学习优势结合起来，既可以有效整合教师及教学资源，又可以满足学生探究性与个性化的学习需求，实现学生知识、能力和素养的综合提升。

2.4 应用“教、学、做、研”一体化教学方法

从当前来看大多数院校在进行教学时分就采用的是满堂灌的教学方式，而这种教学方式不利于提升学生学习兴趣。用“教、学、做、研”一体化教学教师推进以翻转课堂、探究式教学等多样化的教学方法，例如以项目为单元，以实际应用为主线，引导学生由实践到理论再到实践，将理论知识自然地嵌入到每一个实践项目中，教、学、做、练紧密结合。每个项目均包括“任务引入与分析”“知识学习”“项目实施”“知识扩展”“能力提升”，由简单到复杂、由单一到综合，每个项目环环相扣、层层递进，全面训练学生的专业能力、方法能力、表达能力、检查评估能力、团队协作能力、社会能力等。针对项目问题设计包含“初始控制方案确定、PLC及元器件选型、基本程序设计、最终电路方案确定、PLC上机调试”等全流程教学方案，充分培养学生的创新意识、创新思维和创新能力。同时教师可针对重要PLC控制指令、相关实验电器设备内部构造等录制青少年喜闻乐见的短视频，通过生动的视频能够让学生提高对知识的理解力，也能够增强学生对这类教学形式的喜好，也能够让学生充分利用碎片化时间反复学习。在进行教学组织时，要尽量注重学生与教师之间的交流方式的培养，沟通方式可以线上线下相结合，言语不宜过于严肃，以提升学生学习沟通主动性的能力为主要目的。还可以将智慧课程技术雨课堂引入到教学当中，增强师生互动水平，激发学生思考和创新潜能。在缺乏足够实验硬件资源的条件下，可以使用PLC仿真软件与信息技术相结合的方式，改革传统教学模式，进行线上仿真编程实例教学，通过PLC全虚拟仿真系统的教学应用，可以让学生能在虚拟环境得到“做”的经验，使学生获得直观的视觉体验和控制体验，有助于学生系统地掌握PLC控制的方法，学会分析问题、解决问题[8]。

2.5  完善多元化评价体系

传统考核方式过于单一，造成了对教师的教学行为的错误引导。因此，在进行考核体系改革时，要注重多元化过程评估，将上文提到的多种人才培养方式纳入相应的考核体系当中，例如既要考核学生在线上学习的情况，又要考核学生在线下团队协作的能力。在进行考核指标设计时，还要注重培养学生的团队协作能力，增强学生学习自主性和内动力，兼顾结果与过程进行综合性考评[9]。进行线上学习评价时，也应当从多维度指标综合考虑，关注学生线上作业测验等方面的成绩的同时，还要观察学生学习进度安排和学习进度执行情况，参与在线讨论的频次等等；综合对各项指标考评以后，还要进行动态化管理，定期开展学生学业内容评估。采取这种评价方式具有良好的激励性，不但能够振奋学生，还能够激发他们学习乐趣，让学生真正成为学习的主人。进行线下评价时，要综合考量学生在项目完成过程中的参与度、具体表现情况对知识和技能掌握能力等方面的内容，要灵活采用多种考评方式如组间评价、组内打分、成员互评和教师考评等，通过全方位、系统化和多层次的考评，能够客观准确地了解到学生的学习能力，还能进一步增强考核的信度与效度，确保整个考评体系的客观、公正和准确。

3  ;结语

该文对《机械系统PLC控制技术》课程进行全面的改革探索，以服务智能制造为目标，融合岗课赛证+课程思政更新教学内容，使学生易学、易懂，课程内容能够与技术发展同步。构建虚实结合多层次递进式实践平台，以最小的成本，有效提升学生实践能力，提升学生职业能力。将线上线下混合式教学模式与“教、学、做、研”一体化教学方法融合，提升教学质量。采用多方位多层次的考核评价手段有效提高考核的信度和效度，为社会输送真正的人才。

参考文献

[1] 陈明. 职业院校“1+x”证书制度实施策略分析[J].文化创新比较研究，2022，6（18）：141-144.

[2] 王雙园，白国振. “电气控制与PLC”课程教学实践改革研究[J].教育教学论坛，2019（44）：95-96．

[3] 徐惠敏.机床电气控制与PLC新形态教材建设的探索[J].教育现代化，2018，5（32）：98-100.

[4] 李伟兵，潘绪超，王雅君.基于“课程思政”理念的工科专业教学方法研究[J].大学教育，2021（6）：6-9.

[5] 曾照香，刘哲，李金亮.新时代职业院校智能制造虚拟仿真实训基地建设研究[J].教育与职业，2022（9）：109-112.

[6] 潘运丹，郑崇苏，林宝全.虚实结合的 PLC 控制系统实验教学平台建设与教学实践[J].海峡科学，2020（2）：79-82.

[7] 杨浩.高职院校混合式教学质量评价指标体系构建与应用实践[J].中国职业技术教育，2019（11）：69-75.

[8] 狄海廷，李耀翔，辛颖.虚拟仿真实验室资源共享模式[J].实验室研究与探索，2015，34（12）：148-151.

[9] 汪烨，印松.机电控制系统综合实践教学平台研制与应用[J].中国现代教育装备，2020（23）：30-33.