探索改造实训设备之路提高师生职业劳动素养*——以自制PLC 综合实训装置为例

刘 曼 ，殷 欢

（江西机电职业技术学院电气工程学院，江西 南昌 330013）

近年来，由于机电一体化技术专业新技术、新工艺不断迭代更新，可编程序控制器（PLC）作为工业自动化领域主流控制器的功能也在不断升级，因此“PLC 应用技术”课程的教学内容也亟待改革[1-5]。为满足可编程控制器（西门子S7-1200 系列）的理实一体化教学，学校实训室的实践条件和设备功能需不断适应教学内容革新的要求，原有的PLC 实验装置技术落后，亟需更新换代[6-10]。江西机电职业技术学院机电教学团队通过分析现有设备使用率和资金预算的实际情况，决定带领学生立项科研项目，在原有实验设备的基础上进行自主研发和升级改造。

1 具体做法

1.1 立项科研课题，节约设备购置资金，完善实训设施软硬件建设

机电教学团队从课程需求和实际出发，以省级科研课题为依托，立项江西省教育厅科学技术项目“网孔型PLC 综合实训装置的创新设计探究”，研发拥有自主知识产权的现代控制实训室。网孔型PLC 综合实训装置结合“电气控制技术”“PLC 应用技术”“触摸屏控制技术”及“工业网络”等课程标准的要求，大胆创新设计，由过去单纯的实验实训向生产型项目转变，从生产实际出发，以工业标准绘图施工，真实还原工业现场布线，自制网孔型PLC 综合实训装置框架设计如图1 所示。从设计规划、元器件采购、安装施工到设备调试，周期约为5 个月，一台设备改造费用约1.5 万元，改造升级20 套设备，为学校节约了30余万元设备购置经费。与同类实训产品相比，改造之后的设备实训项目增多、实践环节综合性强、体积小能耗低、维护方便。

图1 自制网孔型PLC综合实训装置框架设计

1.2 研发改造设备，锻炼教师科研能力，提升“双师型”教师职业素养

在网孔型PLC 综合实训装置研发之初，负责人对项目组成员进行了合理安排，以教学经验和实践经验丰富的教师为核心，组织了多名青年教师带领机电专业40 余名学生参与，整个装置从原理图设计、控制柜柜体设计、元器件安装、控制线路连接到控制柜调试均由师生协作完成。在这个过程中，团队立项的江西省教育厅科学技术项目在2021 年结项，并获得国家专利局授权的5 件实用新型专利。机电团队教师指导学生完成基础构架后，利用实训周、劳动周以及课余时间，指导学生完成改造设备的安装接线、通电调试，如图2 所示。教师投身设备改造升级，锻炼了教师科研能力，提升了教师职业素养。

图2 教师指导学生调试改造的PLC综合实训装置

1.3 参与工程实施，强化学生劳动观念，提高学生技能和创新意识

将劳动价值观贯穿课内、课外的教育教学过程，采用“教师主导-教、学生主动-学、师生联合-做”的教学模式，教师利用课余时间带领学生设计规划改造设备的建设方案，学生全程参与改造装置的布局、采购设备板材元器件、实施设备安装与调试，如图3 所示。此外，工作室的学生还协助教师开发出新的实训项目、撰写毕业设计论文。通过让学生参与工程项目设计与实施，激发了学生参与实践项目的兴趣，提高了学生劳动实践的主观能动性，增强了学生的创新意识，为学校培养了更多的智能控制领域复合式创新型技术技能人才。

2 获得成效

2.1 自行改造升级设备，节约经费开支

经过近两年的探索，学校师生在自制设备方面取得了不少成效，机电教学团队后续还改造了11 台THPJW-1 型电工实训考核装置和20 套S7-200SMART PLC实训装置，如图4 所示。自制研发的实训设备完善了机电类专业的实验实训条件，提高了实验实训设备的使用率，为学校节约了资金70 余万元。该项举措在学校二级学院得到积极应用推广，2022 年学校物联网专业教学团队也相继对物联网实训设备进行自主改造和升级换代，2023 年车辆工程学院的教学团队组建汽车公共服务中心，师生利用创新的才智和灵巧的双手打造更美好的教学工作环境。

图4 改造的S7-200SMART PLC实训装置和电工实训考核装置

2.2 劳动观念引领师生提升职业素养

师生通过自主研发改造实验实训设备，树立了正确的劳动价值观，提升了教师的工程实践和科研能力，形成了良好的科研实践氛围，使学校、教师、学生都受益匪浅。近两年，机电教学团队有8 名青年教师获江西省技术能手、江西省青年岗位能手、江西省巾帼建功标兵等荣誉称号，成为名副其实的“双师型”教师，教师部分荣誉证书如图5 所示。机电教学团队成员有1 人获2023 年享受国务院特殊津贴拟推荐人选，1 人获批新时代职业学校名师（名匠）培养计划（2023—2025 年）培养对象，机电一体化技术教学团队也成功入选第三批国家级职业教育教师创新团队立项建设单位名单。

图5 教师部分荣誉证书

工作室学生通过参与研发改造设备和实施创新性的典型工作任务，激发了学习兴趣，提升了综合设计和装调能力。学生从参与设备改造的实践劳动中受益，培养出吃苦耐劳、爱岗敬业、精益求精、乐于奉献的职业素养。这些学生当中有大部分都参加了全国职业院校技能大赛、“互联网+”大学生创新创业大赛，在工业机器人技术应用、机器人系统集成应用技术、生产单元数字化改造、数控机床装调与技术改造等国赛项目中获得国赛一等奖1 项、二等奖5 项、三等奖3项，如图6所示。

图6 学生在全国职业院校技能大赛中获奖

3 反思改进

3.1 操作的安全性

教师带领学生在设备改造的过程中，应始终关注规范操作和用电安全，保障设备的安全性，确保改造设备不会带来安全隐患。教师应给学生提供用电安全培训和指导，帮助学生深刻理解和遵守安全规定。

3.2 改造的有效性

改造后的实训设备应达到一定的性能标准和实用性。教师应定期带领学生检查设备的使用性能，注意设备的维护与保养，以确保其满足教学需求，及时修复老化元器件或更换损坏的部件。

3.3 提供必要支持

师生利用课余时间改造设备，需要更多的技术支持和资源来有效帮助他们解决困难，学校应提供政策等激励办法鼓励教学团队勇于创新和实践。

3.4 保持可持续性

师生自行改造实训设备需要团队合作与良好的沟通，学校各二级学院的教学团队之间应积极分享经验，共同解决问题。学校可以提供必要的沟通平台，促进教师之间的交流，以确保设备改造的可持续性和长期效益。