基于工作过程系统化的可编程控制器技术课程改革

李晓鹿+刘刚+周玮俐

摘 要：为适应时代要求，山东劳动职业技术学院对可编程控制器技术进行了基于工作过程系统化的课程改革。选取四个关于可编程控制器技术的典型工程项目，每个项目基于工作过程分成四个步骤完成，将该课程相关理论知识与每个项目的各个步骤相关联。在完成工程项目的目标下引导学生学习相关理论知识。

关键词：高职教育；课程改革；实践探索

中图分类号： TP273-4；G712 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2017）06-145-2

1 概述

近年来，“供需错位”已成为阻挡中国经济持续增长的最大路障：一方面，过剩产能已成为制约中国经济转型的一大包袱。另一方面，中国的供给体系，总体上是中低端产品过剩，高端产品供给不足。为了扭转这种局面，寻找新的经济增长点，今年中央提出了供给侧结构性改革的意见，为我国的制造业提出了更高的要求。事实上，这不仅仅是中央提出的要求，也是当今制造业谋求更大发展的必经之路。现在我国制造业的瓶颈是过度依赖劳动力、土地、资源等一般性生产要素投入，而人才、技术、知识、信息等高级要素投入比重偏低，导致中低端产业偏多、资源能源消耗过多等问题。要想生产出品牌过硬的高端产品，必须要加大教育人才体制的改革，狠抓创新人才的培养。

山东劳动职业技术学院建校六十年来一直致力于高端技术工人的培养，以振兴制造业为己任，坚持教、学、做一体化培养方案，塑造出大量具有工匠精神，敬业精神，创新精神的高级技工人才。但是职业教育也面临着很多困难：一是社会对职业教育存在一定偏见，导致职业教育生源质量跟不上，学生学习能力较低，学习积极性也不高；二是职业教育的师资力量普遍为高等教育毕业后直接成为老师，没有或欠缺企业实践经验；另外，普通高等教育的教学内容与高职教育有很大脱节：普通高等教育重视理论原理的教学，高职教育重视操作使用技能的教学，所以高校毕业生进行高职教育也有力不从心的感觉。为改善这些不利局面，山东劳动职业技术学院做了很多措施：一方面下功夫进行课程改革，因材施教，为学生量身定制培训方法，吸引学生的学习兴趣，另一方面每年派大量骨干教师去企业挂职锻炼，学习实践经验，锻炼操作技能。可编程控制器技术课程改革就这样应运而生了。可编程控制器（Programmable Logic Controller（PLC）以下简称PLC）功能强大，使用方便，在制造业应用十分广泛。是机械类和自动化类专业非常重要的一门专业课。由于应用性强，这门课程以往一直采用理论加实验的教学模式。先讲授PLC的结构，工作原理，再讲授基本编程语言，功能编程语言及编程方法。为了促进学生理解PLC的理论知识，并且锻炼的学生的编程技能，一般设计十个左右的编程实验。这种教学模式效果并不理想。首先，学生对理论学习兴趣不高，抽象思维能力有待提高。其次，设计的编程实验是为理论教学服务，一个完整PLC项目的系统性不够。最终的结果是学生学完课程后，对理论知识仍然一知半解，操作能力也不够完整，无法完成整个PLC控制系统的设计。对此我们初步的课程改革思路是：既然我们是职业院校，应该重实践，轻理论。减小理论知识范围，降低理论难度，增加实验课时，增加操作能力的训练时间，期望能达到使学生熟练操作PLC的目的。经过几届学生的培养后，发现这样改革仍有弊端。学生虽然能熟练完成几个PLC项目，但是技能拓展能力不高，而且由于缺乏足够的理论知识，在工作中创新能力不高，这有悖于我们培养高端技能人才的宗旨。怎样改革课程能使学生既熟练了操作技能，又能激发学生的学习兴趣，掌握足够的理论知识呢？教育部职业技术教育中心研究所研究员姜大源的一场关于工作过程系统化课程开发与实施的报告带给了我们启发。于是我们创立了基于工作过程系统化的可编程控制器技术课程改革。

具体的改革过程是这样的：我们创立了企业工作任务情景，假定学生在工作中要完成一个项目。由企业实践经验丰富的教师选取几个典型PLC项目。选取的标准是要有代表性，工程实践中常用，与理论知识连接紧密，并且在学校实训平台上能够实现。我们初步选了八个项目：天塔之光，水塔水位控制，自动售货机，自动往返小车，交通信号灯控制，邮件分拣控制，抢答器，四层电梯控制。这些项目在企业实践中都非常常见，但是因为有些项目之间有一定的相似性，后来为了提高代表性，让每个项目各具特色，一删再删，最后保留了四个，它们分别是：天塔之光，水塔水位控制，自动售货机，四层电梯控制。对于每个项目，我们总体设计思路是，打破以知识传授为主要特征的传统学科课程模式，转变为以完成典型工作任务为线索，将相关的理论知识、职业素养、职业能力等融合于具体的工作步骤中，让学生在工作中学习，在学习中工作，实现了理论与实践的融通合一。每个典型工作任务基于工作过程划分若干步骤。在每个步骤中既有学生必须掌握的理论知识，又有相关的技能操作，理论知识为指导技能操作服务，技能操作又会巩固提高理论知识。每个典型的可编程控制器项目完成步骤基本相同，这些步骤顺序都具有可移植性，学完本课程后，学生可独立完成可编程控制器项目。但是各个项目任务并不是简单的重复，它们的内容逐个加深，涵盖的知识点也是逐个增多的。

2 天塔之光

这个项目简单易上手，可以引入PLC的结构和工作原理等知识点，并且让学生熟悉PLC的编程元件。该项目所划分的完成步骤和对应的知识点见表一。

3 水塔水位

水塔水位控制让学生继续熟悉PLC的工作原理，并掌握更多基本指令。该项目所划分的完成步骤和对应的知识点见表二。

4 自动售货机

自动售货机项目让学生PLC功能指令的使用方法。PLC的功能指令非常多，不可能每一个都学，所以务必使学生掌握指令的使用方法。该项目所划分的完成步骤和对应的知识点见表三。

使学生掌握PLC的几种编程方法，另外，由于这个项目是控制电机的，在实际生产中会有更广泛的应用。该项目所划分的完成步骤和对应的知识点见表四。

5 PPT的制作方法

自13级学生开始我们按照基于工作过程系统化的可编程控制器技术课程改革开始实施教学，获得了不错的教学效果。因为带着明确的工作任务，学生的积极性更高。而比起抽象的理论，清晰、具体、形象的操作步骤使高职学生易于理解和接受。因为学生分组之间的竞争作用，很多学生甚至主动搜索学习相关的理论知识，以便更快更好地完成任务。但是在实际操作中学生往往满足于完成工作任务的有限知识，认为知识够用即可。这时需要教师趁着学生的积极性正高，适时引导学生扩展理論知识范围，加深难度。从而激发学生的创新能力，拓展到过多的工作任务，或者开发更快捷新颖的任务解决办法。经过三届学生的教学改革工作，我们发现学生编程能力有了很大提高，对PLC有了系统的认识。我们对13级毕业生所在企业进行走访后发现，企业对这一级毕业生的工作能力有普遍的肯定，认为学生来之能用，减轻了企业的培训压力。

参 考 文 献

[1] 姜大源.职业教育学研究新论[M].北京：教育科学出版社，2007.

[2] 姜大源.职业学校专业设置的理论、策略与方法[M].北京：高等教育出版社，2002.

[3] 董爱华.可编程控制器原理及应用[M].北京：中国电力出版社，2014.