高職PLC課程對(duì)學(xué)生綜合應(yīng)用能力的培養(yǎng)

余攀峰

摘 要 隨著我國(guó)對(duì)職業(yè)教育的日漸重視，教育理念也在隨之轉(zhuǎn)型，可編程邏輯控制器（PLC）作為制造類(lèi)專(zhuān)業(yè)的必修課程，具有很強(qiáng)的實(shí)踐性特點(diǎn)，針對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)中的弱點(diǎn)，以提高綜合應(yīng)用能力為目標(biāo)，在德國(guó)雙元制教學(xué)思想的基礎(chǔ)上，運(yùn)用理實(shí)一體化教學(xué)、軟件仿真等教學(xué)方法進(jìn)行課程教學(xué)和實(shí)訓(xùn)探索，實(shí)現(xiàn)多課程交叉教學(xué)，更切合實(shí)際工作的需要。

關(guān)鍵詞 職業(yè)教育 PLC 綜合應(yīng)用能力 雙元制

中圖分類(lèi)號(hào)：G712 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdks.2016.06.025

Abstract The education concept is transforming with the increasing attention of vocational education in China. As an important course in manufacturing， PLC has very strong practical characteristic. Considering the weakness of traditional teaching， and improving the comprehensive ability， this paper researches the course teaching and practical training method by using integrated teaching and software simulation teaching based on Germany's dual teaching system， to realize cross-disciplinary teaching， which is more useful to work.

Key words vocational education； PLC； comprehensive ability； dual system

0 引言

隨著我國(guó)對(duì)職業(yè)教育重視度的提高，尤其當(dāng)部分本科高校轉(zhuǎn)型為應(yīng)用技術(shù)型高等院校時(shí)，作為走在職業(yè)化教育前面的高職院校也更加需要與時(shí)俱進(jìn)，在保留原有高職院校教育方法的基礎(chǔ)上，急需要有新的特色補(bǔ)充。制造業(yè)作為國(guó)家工業(yè)的奠基石，其重要性不言而喻，而可編程邏輯控制器（PLC）作為制造業(yè)類(lèi)專(zhuān)業(yè)的核心課程在傳統(tǒng)教學(xué)模式中，往往存在理論教學(xué)占據(jù)較大比例的情況，與PLC課程所具備的實(shí)踐性特點(diǎn)相違背，造成學(xué)生紙上談兵，與現(xiàn)實(shí)要求差距甚遠(yuǎn)。湖北輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院作為第一批采用雙元制教學(xué)的高職院校，在結(jié)合德國(guó)的雙元制教學(xué)思想的基礎(chǔ)上，引入了德國(guó)職業(yè)認(rèn)證體系，以理實(shí)一體化為教學(xué)載體，將實(shí)際的生產(chǎn)控制設(shè)備應(yīng)用在教學(xué)中，實(shí)現(xiàn)了以實(shí)踐為主的職業(yè)教育培養(yǎng)模式。①PLC控制系統(tǒng)控制對(duì)象多種多樣，這就需要學(xué)習(xí)人員在實(shí)際工作實(shí)踐中不僅需要懂得編程，而且要懂得控制對(duì)象的實(shí)現(xiàn)方式，這些控制對(duì)象往往都是機(jī)械和電氣控制的綜合體，而在校企合作的過(guò)程中，企業(yè)不僅希望員工可以操作維護(hù)設(shè)備，也可以改進(jìn)設(shè)備，這都對(duì)學(xué)生的綜合應(yīng)用能力提出了較高的要求。因此在實(shí)際教學(xué)中采用項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)，并將項(xiàng)目分解為多個(gè)基礎(chǔ)模塊，在模塊的基礎(chǔ)上進(jìn)行綜合化實(shí)訓(xùn)，將機(jī)械設(shè)計(jì)、氣動(dòng)控制、傳感器技術(shù)以及生產(chǎn)管理等多門(mén)課程進(jìn)行綜合學(xué)習(xí)，才更切合實(shí)際生產(chǎn)。

1 項(xiàng)目一體化教學(xué)

當(dāng)前，傳統(tǒng)的理論與實(shí)踐分開(kāi)教學(xué)的弊端已經(jīng)顯現(xiàn)出來(lái)，也不符合高等職業(yè)教育的培養(yǎng)目標(biāo)，因此引入項(xiàng)目一體化教學(xué)顯得尤為重要。以職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)為課程目標(biāo)，以雙師型教師為課程主導(dǎo)的教育模式已經(jīng)成為職業(yè)教育發(fā)展的主流模式。②項(xiàng)目一體化教學(xué)是以講練為一體的教學(xué)方式，在整個(gè)教學(xué)過(guò)程中是教師邊講授，學(xué)生邊練習(xí)的過(guò)程，學(xué)生通過(guò)模仿掌握基本技能，然后再利用項(xiàng)目擴(kuò)展來(lái)實(shí)現(xiàn)知識(shí)的遷移。③這些項(xiàng)目除常規(guī)訓(xùn)練之外，更多的是需要貼合實(shí)際生產(chǎn)需要，在這點(diǎn)上雙元制思想表達(dá)得更加清晰，將學(xué)校和企業(yè)分別作為一個(gè)元，強(qiáng)調(diào)二者的相互融合，以企業(yè)實(shí)際應(yīng)用和所需要的技能來(lái)構(gòu)建教學(xué)內(nèi)容，以企業(yè)的要求為教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)，因此在設(shè)計(jì)項(xiàng)目時(shí)便將企業(yè)生產(chǎn)中的典型環(huán)節(jié)引入到教學(xué)中，再以德國(guó)職業(yè)資格準(zhǔn)入制的要求引入到項(xiàng)目中，以提高學(xué)生的綜合應(yīng)用能力。

對(duì)于常規(guī)的PLC教學(xué)，現(xiàn)在大多數(shù)還局限在單機(jī)操作上，例如如何掌握梯形圖的編寫(xiě)。而對(duì)于實(shí)際生產(chǎn)而言，所有的執(zhí)行裝置以及檢測(cè)裝置都不再僅僅是一個(gè)孤島，而是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接成一個(gè)整體，而對(duì)于網(wǎng)絡(luò)通信的學(xué)習(xí)現(xiàn)在還處在一個(gè)比較弱的狀態(tài)。因此，我們?cè)诩訌?qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)基本編程方法的基礎(chǔ)上，將現(xiàn)在企業(yè)單位中經(jīng)常會(huì)用到的CFC編程，以及GRAPH編程、FBD編程融入到平時(shí)的教學(xué)中，讓學(xué)生掌握根據(jù)不同的應(yīng)用對(duì)象采用不同的編程方式，以及掌握PROFIBUS通信和以太網(wǎng)通信，并且加入了歐美企業(yè)經(jīng)常會(huì)用到的As-i通信。例如在傳統(tǒng)的搶答器實(shí)驗(yàn)中，傳統(tǒng)教學(xué)是在教授了互鎖等概念之后讓學(xué)生進(jìn)行連線、編程，高職學(xué)生往往存在授過(guò)即忘的特點(diǎn)，而在理實(shí)一體化教學(xué)方式下，打破書(shū)本上的以知識(shí)點(diǎn)為章節(jié)的編排方式，而是根據(jù)項(xiàng)目走，項(xiàng)目需要什么知識(shí)就傳授什么知識(shí)，讓書(shū)本成為學(xué)生的參考資料。在任務(wù)的設(shè)計(jì)上也是采用項(xiàng)目擴(kuò)展方式，最終以綜合應(yīng)用能力的提高為根本。在引入項(xiàng)目應(yīng)用背景后，教師指導(dǎo)學(xué)生以小組討論方式確定基本的編程方法，并立刻進(jìn)行編程實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中學(xué)生就可以領(lǐng)會(huì)輸入互鎖和輸出互鎖的不同。在學(xué)生掌握了該實(shí)驗(yàn)的基本方法之后，再以迭代的方式逐步進(jìn)行擴(kuò)展，通過(guò)逐步添加ET-200L來(lái)掌握PROFIBUS通信方法，和擴(kuò)展CP343通信模塊來(lái)掌握以太網(wǎng)通信，并結(jié)合組態(tài)軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)工作狀態(tài)的監(jiān)控，最后再引入As-i通信方式來(lái)實(shí)現(xiàn)設(shè)備的控制，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)項(xiàng)目中基礎(chǔ)模塊的掌握，再通過(guò)相互關(guān)聯(lián)的項(xiàng)目進(jìn)行迭代訓(xùn)練，不懂的問(wèn)題可以立刻進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，系統(tǒng)間相互干擾沖突等問(wèn)題也可以得到及時(shí)排除，最終實(shí)現(xiàn)綜合應(yīng)用能力的提高。在綜合應(yīng)用能力為核心的要求下，每一次項(xiàng)目的完成都需要較多的時(shí)間，因此課程設(shè)置上需多節(jié)課連堂，而在實(shí)際教學(xué)中開(kāi)始進(jìn)展比較緩慢，而后學(xué)生可逐步獨(dú)立完成。

2 綜合應(yīng)用能力訓(xùn)練

職業(yè)化教育是以某一崗位為基礎(chǔ)，以解決實(shí)際問(wèn)題為導(dǎo)向的綜合能力，④前文所闡述的僅是對(duì)PLC課程的綜合化訓(xùn)練，而實(shí)際生產(chǎn)中，我們的控制對(duì)象多種多樣，因此在完成了PLC課程的基礎(chǔ)上，再通過(guò)兩個(gè)系統(tǒng)性實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目來(lái)進(jìn)行訓(xùn)練，從而掌握多課程技能點(diǎn)的融合，以提高綜合應(yīng)用能力。兩個(gè)項(xiàng)目在模式上類(lèi)似，只是難度有所區(qū)別，以較高難度的三軸機(jī)械手項(xiàng)目為例，讓學(xué)生從機(jī)械手的零部件加工進(jìn)行入手，練習(xí)識(shí)圖繪圖的技能，因?yàn)榱悴考^多，而某些零部件在設(shè)計(jì)任務(wù)上只給出了大概尺寸，需學(xué)生通過(guò)ProE等軟件完成設(shè)計(jì)，找出產(chǎn)生干涉的原因并加以處理，然后完成整個(gè)產(chǎn)品的組裝，并以小組為單位完成電路控制和氣動(dòng)控制的搭建工作，從而讓學(xué)生掌握整個(gè)被控對(duì)象的工作原理。通過(guò)系統(tǒng)搭建了解被控對(duì)象的工作方式，以及獨(dú)立完成PLC控制端口的I/O分配，最后再通過(guò)控制要求選擇不同的編程語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品的控制。在整個(gè)過(guò)程中，學(xué)生完成了多個(gè)課程的綜合化訓(xùn)練，使其更適應(yīng)現(xiàn)代企業(yè)的要求，并具備了一定的錯(cuò)誤排查能力。而這些任務(wù)都需要在一個(gè)月內(nèi)完成，最后的考核也是要求學(xué)生獨(dú)立在36個(gè)小時(shí)內(nèi)完成全部產(chǎn)品的組裝以及調(diào)試工作，因?yàn)榫C合應(yīng)用能力不僅包括技能，也包括心理素質(zhì)，即使準(zhǔn)備比較充分，在實(shí)際的組裝過(guò)程中也會(huì)出現(xiàn)意外，如何在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成任務(wù)，對(duì)其心理素質(zhì)是一種鍛煉，更是責(zé)任心的一種體現(xiàn)，符合現(xiàn)代企業(yè)對(duì)員工的要求和工作的特點(diǎn)。經(jīng)過(guò)訓(xùn)練，優(yōu)秀的學(xué)生可以在30小時(shí)內(nèi)完成產(chǎn)品的組裝和調(diào)試工作，其綜合應(yīng)用能力也大大加強(qiáng)。

3 創(chuàng)新意識(shí)培養(yǎng)

綜合應(yīng)用能力不僅包括應(yīng)用技能，也包含創(chuàng)新能力，也這符合當(dāng)前職業(yè)教育的要求。在技術(shù)高速發(fā)展的今天，創(chuàng)造全新的事物變得越來(lái)越困難，如何在現(xiàn)有事物上進(jìn)行微創(chuàng)新更符合實(shí)際。三軸機(jī)械手只是整個(gè)生產(chǎn)線控制系統(tǒng)中的一部分，其I/O點(diǎn)也有限，因此接下來(lái)的訓(xùn)練要求就是如何去完成多站位的協(xié)同工作，在接下來(lái)的訓(xùn)練中，采用4個(gè)獨(dú)立的工作站位，建立在之前的基礎(chǔ)上，學(xué)生可以較快地完成獨(dú)立工作站位的組裝，而如何完成多站位的協(xié)同工作則成為新的難點(diǎn)。在這個(gè)工作過(guò)程中，學(xué)生需要考慮整個(gè)生產(chǎn)流水線的工作效率，以及對(duì)于異常工件的處理問(wèn)題，這些問(wèn)題沒(méi)有固定答案，學(xué)生必須以小組討論方式商討方案，再與教師共同確定方案，在培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)的同時(shí)也培養(yǎng)了團(tuán)隊(duì)精神。

軟件仿真則是對(duì)綜合應(yīng)用能力訓(xùn)練的一種有力補(bǔ)充，可以讓教學(xué)課程的方式靈活多樣，學(xué)生也易于觀察到程序的執(zhí)行結(jié)果，加深理解。這種方式可以打破現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)設(shè)備的束縛，讓學(xué)生根據(jù)自己的想法設(shè)計(jì)出產(chǎn)品，從而提高學(xué)生的創(chuàng)新能力。只有通過(guò)論證的方案才是可行的，否則就是天馬行空，通過(guò)這種方法有的學(xué)生甚至設(shè)計(jì)出機(jī)器人控制系統(tǒng)、坦克游戲等仿真系統(tǒng)。通過(guò)仿真軟件與實(shí)物相結(jié)合的方式，精心設(shè)計(jì)仿真軟件的使用方法，使學(xué)生充分了解被控對(duì)象的工作原理，可以利用仿真軟件去模仿一些產(chǎn)品的異常故障，再采用頭腦風(fēng)暴的形式去解決這些異常問(wèn)題，既可以充分鍛煉學(xué)生的發(fā)散思維能力，也提高了處理異常故障的能力，尤其有一些故障在實(shí)際操作時(shí)不易復(fù)現(xiàn)，但會(huì)對(duì)整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)帶來(lái)比較嚴(yán)重的安全隱患，通過(guò)這個(gè)方式可以充分鍛煉學(xué)生的思維。這些故障案例通常都是由校企合作的企業(yè)所提供的，例如在機(jī)器人流水線控制中出現(xiàn)的加工異常問(wèn)題，對(duì)于因傳感器故障而導(dǎo)致的停線，是采取系統(tǒng)復(fù)位還是系統(tǒng)強(qiáng)制置位，都需要結(jié)合企業(yè)需求進(jìn)行思考，在考慮效率的同時(shí)也要考慮安全因素。這些在企業(yè)中的經(jīng)典案例對(duì)于學(xué)生而言是全新的，如何創(chuàng)新性地解決這些問(wèn)題正是我們需要思考的。筆者認(rèn)為一來(lái)可以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，二來(lái)也為學(xué)生今后進(jìn)入企業(yè)，更快地勝任工作奠定良好的基礎(chǔ)。

創(chuàng)新意識(shí)從來(lái)都不是一蹴而就，而是需要在平時(shí)慢慢培養(yǎng)，在平時(shí)的實(shí)踐項(xiàng)目中，有意識(shí)地鍛煉綜合應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力，從而形成一種解決問(wèn)題的習(xí)慣和思維方式，因此在小組討論環(huán)節(jié)中，教師無(wú)需過(guò)多地參與討論，只需要控制好討論的大方向，讓學(xué)生更多地發(fā)揮想象，適當(dāng)指導(dǎo)實(shí)踐即可。

4 總結(jié)

以提高學(xué)生的綜合應(yīng)用能力為根本，結(jié)合德國(guó)雙元制教學(xué)思想，通過(guò)項(xiàng)目一體化教學(xué)方式實(shí)現(xiàn)邊做邊學(xué)，項(xiàng)目由淺入深進(jìn)行迭代訓(xùn)練，不僅可以提高學(xué)生的技術(shù)應(yīng)用技能，也對(duì)學(xué)生的心理素質(zhì)和責(zé)任心進(jìn)行了鍛煉，符合當(dāng)前企業(yè)對(duì)員工職業(yè)素質(zhì)的要求，得到了用人單位的一致好評(píng)。

注釋

① 高松.德國(guó)雙元制職業(yè)教育及其在高等教育領(lǐng)域的發(fā)展[J].河北師范大學(xué)學(xué)報(bào)（教育科學(xué)版），2013.15（1）：86-88.

② 王彰云，鄒增麗.高職院校PLC課程實(shí)踐教學(xué)改革研究[J].中國(guó)職業(yè)技術(shù)教育，2013（11）：43-45.

③ 賈寶會(huì)，張文，范智勇.“PLC應(yīng)用技術(shù)”課程教學(xué)項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)法實(shí)踐探索[J].教育與職業(yè)，2013（18）：150-151.

④ 王丹.基于實(shí)踐能力的高職院校實(shí)踐教學(xué)體系研究[J].職教論壇，2014（06）：75-78.