高職“PLC應(yīng)用技術(shù)”“崗課賽創(chuàng)”融通課程改革與實(shí)踐：以智能增壓供水監(jiān)控系統(tǒng)為例＊

周歡喜，彭小平

（長(zhǎng)沙航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410000）

為貫徹落實(shí)2021全國(guó)職教大會(huì)習(xí)近平總書(shū)記關(guān)于職業(yè)教育的重要指示，堅(jiān)持立德樹(shù)人，深化“三教”改革，“崗課賽證”綜合育人，提升教育質(zhì)量，為促進(jìn)職業(yè)教育高質(zhì)量發(fā)展，大幅提升新時(shí)代職業(yè)教育現(xiàn)代化水平和服務(wù)能力，國(guó)家啟動(dòng)實(shí)施《職業(yè)教育提質(zhì)培優(yōu)行動(dòng)計(jì)劃（2020—2023年）》，實(shí)現(xiàn)職業(yè)教育提質(zhì)培優(yōu)。為深化高技能人才培養(yǎng)模式改革，需要進(jìn)一步圍繞教學(xué)，進(jìn)行“崗課賽證”的一體化設(shè)計(jì)[1-2]。在創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力的培養(yǎng)方面，高職院?；旧隙奸_(kāi)設(shè)了創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)課程和案例講座，但是如何將“雙創(chuàng)”思維、“雙創(chuàng)”能力培養(yǎng)有機(jī)融合到融入課程建設(shè)、職業(yè)能力培養(yǎng)上，對(duì)接還不緊密，需要進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)“課—賽—?jiǎng)?chuàng)”融通課程改革，錘煉學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)思維和能力。課程設(shè)置內(nèi)容要瞄準(zhǔn)“崗位需求”，對(duì)接職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和工作過(guò)程，吸收行業(yè)發(fā)展的新知識(shí)、新技術(shù)、新工藝、新方法。推動(dòng)課程建設(shè)及課程改革，完善課程教學(xué)評(píng)價(jià)體系[3-4]，高職院校學(xué)生技能競(jìng)賽及教師教學(xué)競(jìng)賽需要緊密對(duì)接省賽和國(guó)賽標(biāo)準(zhǔn)及要求，提升課程教學(xué)水平和學(xué)生技能水平，根據(jù)行業(yè)、企業(yè)需求，課程通過(guò)融通相應(yīng)專業(yè)的職業(yè)技能鑒定標(biāo)準(zhǔn)、1+X證書(shū)標(biāo)準(zhǔn)，提升高等職業(yè)教育人才的培養(yǎng)質(zhì)量。

1 課程項(xiàng)目背景

中國(guó)二、三線城市中30%以上的老舊小區(qū)，50%以上的小城市中或者偏遠(yuǎn)地區(qū)由于管網(wǎng)容量不足、水壓不夠，還是二次增壓供水，受市政自來(lái)水管網(wǎng)壓力平衡的限制，無(wú)法靠城市網(wǎng)管一個(gè)取水口直接向所有建筑物同時(shí)供水，二次供水方面是很滯后的，特別是用水高峰期，高樓層供水不足，低樓層水壓不夠，用戶叫苦不迭。針對(duì)這種情況，如果直接改造成變頻恒壓供水系統(tǒng)，需要增大自來(lái)水管網(wǎng)容量，成本預(yù)算比較高。而設(shè)計(jì)一款智能增壓供水監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)自來(lái)水管網(wǎng)水壓及水塔水位進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并在用水低峰期間加大水泵功率蓄水，用水高峰期間保持合理的泵送功率進(jìn)行蓄水及合適閥門流量控制供水，實(shí)現(xiàn)蓄水及供水的智能控制，保證科學(xué)供水，有較好的實(shí)用價(jià)值和市場(chǎng)前景。

2 PLC課程改革的基本措施

2.1 基于崗課賽證融通，重構(gòu)教學(xué)內(nèi)容

課程團(tuán)隊(duì)調(diào)研了行業(yè)企業(yè)，分析了職業(yè)崗位對(duì)PLC應(yīng)用與實(shí)踐能力的需求，結(jié)合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、國(guó)家專業(yè)教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)與學(xué)院專業(yè)人才培養(yǎng)方案，針對(duì)《可編程控制器系統(tǒng)應(yīng)用編程（1+X中級(jí)）》職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，面向工業(yè)自動(dòng)化、智能制造、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等相關(guān)行業(yè)，融合“現(xiàn)代電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)安裝與調(diào)試”等賽項(xiàng)的職業(yè)技能競(jìng)賽規(guī)范[3]，重構(gòu)教學(xué)內(nèi)容，以學(xué)生身邊的、符合興趣及認(rèn)知規(guī)律，通過(guò)從簡(jiǎn)單到復(fù)雜、從單一到綜合構(gòu)建了智能增壓供水監(jiān)控系統(tǒng)，作為電氣自動(dòng)化專業(yè)的“PLC應(yīng)用與實(shí)踐”綜合性實(shí)踐項(xiàng)目，融入繼電器控制、交流電機(jī)變頻器多段調(diào)速及模擬量調(diào)速控制、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥控制、過(guò)程控制、智能控制等與電氣自動(dòng)化專業(yè)及崗位能力培養(yǎng)結(jié)合緊密的教學(xué)內(nèi)容。

通過(guò)電氣自動(dòng)化行業(yè)背景研究、PLC崗位需求調(diào)查，當(dāng)前電氣自動(dòng)化行業(yè)對(duì)智能控制技術(shù)、傳感器及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、變頻器及伺服運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)等技術(shù)技能人才需求非常大，因此課程以學(xué)生為主體、以校企合作、以工學(xué)結(jié)合為保障、以PLC控制系統(tǒng)的實(shí)際研發(fā)為主線進(jìn)行教學(xué)整體設(shè)計(jì)，融合行業(yè)所需的高新技術(shù)，根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)偏好，遵循學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，從簡(jiǎn)單到復(fù)雜、從單一到綜合構(gòu)建了5個(gè)教學(xué)項(xiàng)目，本項(xiàng)目五為綜合性實(shí)踐項(xiàng)目，共16學(xué)時(shí)，解構(gòu)后包括自來(lái)水管網(wǎng)壓力監(jiān)測(cè)、水塔水位監(jiān)測(cè)、交流水泵變頻控制、智能變頻增壓供水監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)等6個(gè)教學(xué)任務(wù)，達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生PLC控制系統(tǒng)分析、設(shè)計(jì)、裝調(diào)、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)等能力培養(yǎng)的目標(biāo)。

2.2 針對(duì)課程教學(xué)問(wèn)題，系統(tǒng)化設(shè)計(jì)教學(xué)策略

PLC是采用微處理器為核心的通用工業(yè)自動(dòng)化裝置，在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域占有主導(dǎo)地位，PLC課程是高職電氣自動(dòng)化的核心專業(yè)課程，也是培養(yǎng)電氣自動(dòng)化專業(yè)學(xué)生核心職業(yè)能力和綜合素質(zhì)的重要課程。通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生具有PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、編程、安裝、接線、調(diào)試、維護(hù)與維修能力，為今后從事PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、安裝、操作及維護(hù)工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。通過(guò)對(duì)畢業(yè)生及企業(yè)的調(diào)查，高職院校相關(guān)專業(yè)的畢業(yè)生大多數(shù)只掌握了簡(jiǎn)單的PLC編程，對(duì)相對(duì)復(fù)雜的控制系統(tǒng)的PLC編程及融合計(jì)算機(jī)控制、觸摸屏技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)控制的組態(tài)掌握得不夠，編程能力、創(chuàng)新意識(shí)及綜合應(yīng)用能力都比較弱。如何在教學(xué)設(shè)計(jì)中通過(guò)若干個(gè)由淺到深的典型的教學(xué)單元項(xiàng)目，培養(yǎng)學(xué)生活學(xué)活用PLC技術(shù)、組態(tài)技術(shù)變頻調(diào)速技術(shù)的自主知識(shí)構(gòu)建的能力，促進(jìn)學(xué)生專業(yè)能力、方法能力和社會(huì)能力的綜合素質(zhì)的協(xié)同培養(yǎng)。針對(duì)這些問(wèn)題，以三全育人為指導(dǎo)，以“崗課賽證”綜合育人為路徑[4]，以打造“職教六合金課”為教育理念，系統(tǒng)化設(shè)計(jì)教學(xué)策略，以學(xué)生感興趣的智能化、產(chǎn)品化、模塊化的智能增壓供水監(jiān)控系統(tǒng)為教學(xué)載體，將創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)融進(jìn)課堂，以符合企業(yè)生產(chǎn)理念的數(shù)字化工卡為牽引，實(shí)施“混合式教學(xué)+任務(wù)驅(qū)動(dòng)+理虛實(shí)一體”的教學(xué)策略，通過(guò)一款實(shí)際產(chǎn)品的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)及制作，實(shí)施“預(yù)—析—定—施—評(píng)—拓”六環(huán)教學(xué)模式，實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與調(diào)試的創(chuàng)新型技術(shù)技能人才的目的。

2.3 以構(gòu)建“六合金課”為教學(xué)目標(biāo)

本項(xiàng)目基于以學(xué)習(xí)者為中心的教學(xué)理念，構(gòu)建技能訓(xùn)練與工作實(shí)際相融合、思想政治教育與技能培養(yǎng)有機(jī)融合、虛擬仿真訓(xùn)練與實(shí)際產(chǎn)品相融合、在線學(xué)習(xí)與線下訓(xùn)練相融合、師生評(píng)價(jià)與企業(yè)評(píng)價(jià)相融合、常規(guī)教學(xué)與技能大賽相融合的“六合金課”課程。

2.4 實(shí)施三位一體的教學(xué)策略

為達(dá)成教學(xué)目標(biāo)，采用長(zhǎng)沙航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院的省級(jí)資源庫(kù)（微知庫(kù)）的“PLC技術(shù)與應(yīng)用”在線課程及與企業(yè)聯(lián)合開(kāi)發(fā)的宇龍實(shí)訓(xùn)仿真教學(xué)平臺(tái)，以工作過(guò)程為導(dǎo)向，對(duì)教學(xué)對(duì)象進(jìn)行精準(zhǔn)分析，根據(jù)崗位能力、行業(yè)企業(yè)需求、《可編程控制器系統(tǒng)應(yīng)用編程（1+X中級(jí)）》職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、相關(guān)國(guó)家技能大賽規(guī)程及標(biāo)準(zhǔn)來(lái)進(jìn)行系統(tǒng)化的教學(xué)策略設(shè)計(jì)，確定了實(shí)施“混合式教學(xué)+任務(wù)驅(qū)動(dòng)+理實(shí)虛一體”三位一體的教學(xué)策略，讓PLC教學(xué)更加有效。

2.5 以實(shí)際產(chǎn)品設(shè)計(jì)為主線，融創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)進(jìn)課堂

本項(xiàng)目以市場(chǎng)需求為導(dǎo)向，融創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)進(jìn)課堂，設(shè)計(jì)一款智能增壓供水監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)自來(lái)水管網(wǎng)水壓及水塔水位進(jìn)行監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)蓄水及供水的智能控制。該系統(tǒng)融合了當(dāng)前與電氣自動(dòng)化行業(yè)聯(lián)系密切的過(guò)程控制技術(shù)、智能控制技術(shù)、智能傳感器及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、變頻器及伺服控制技術(shù)，包含了典型PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)安裝調(diào)試活動(dòng)中的系統(tǒng)設(shè)計(jì)、分析、編程、仿真、安裝、接線及調(diào)試問(wèn)題，能夠達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力的目的。

3 教學(xué)實(shí)施過(guò)程

以實(shí)際工作過(guò)程為牽引，以行動(dòng)導(dǎo)向教學(xué)法構(gòu)建“六環(huán)”教學(xué)模式，本項(xiàng)目的6個(gè)任務(wù)均以“預(yù)—析—定—施—評(píng)—拓”六個(gè)環(huán)節(jié)的教學(xué)流程進(jìn)行，以學(xué)生為主體，教師主導(dǎo)，結(jié)合“混合式教學(xué)+任務(wù)驅(qū)動(dòng)+理虛實(shí)一體”教學(xué)策略，來(lái)保證PLC課程教學(xué)的規(guī)范高效。

3.1 環(huán)節(jié)一：“預(yù)”

課前發(fā)布任務(wù)、預(yù)習(xí)新知，利用微知庫(kù)平臺(tái)推送PLC教學(xué)資源，發(fā)布教學(xué)項(xiàng)目任務(wù)，引導(dǎo)學(xué)生在線學(xué)習(xí)課前知識(shí)，完成測(cè)試，教師組織小組討論學(xué)習(xí)任務(wù)，構(gòu)思項(xiàng)目任務(wù)的設(shè)計(jì)草案，教師通過(guò)平臺(tái)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)學(xué)生預(yù)習(xí)情況，并調(diào)整及優(yōu)化課堂教學(xué)策略。

3.2 環(huán)節(jié)二：“析”

教師課中分析任務(wù)，引導(dǎo)學(xué)生明析任務(wù)要求；根據(jù)學(xué)生課前學(xué)習(xí)情況，通過(guò)復(fù)習(xí)及案例教學(xué)有的放矢剖析本節(jié)課內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生思考；通過(guò)案例聚焦教學(xué)重難點(diǎn)，讓學(xué)生理解本次教學(xué)任務(wù)的新內(nèi)容，掌握新知識(shí)。

3.3 環(huán)節(jié)三：“定”

分組開(kāi)展頭腦風(fēng)暴，討論設(shè)計(jì)方案，設(shè)計(jì)系統(tǒng)硬件的功能框圖、I/O分配表、PLC接線圖、軟件流程圖，然后提交給教師檢查，確保設(shè)計(jì)的可行性，確定方案。

3.4 環(huán)節(jié)四：“施”

實(shí)施方案時(shí)，先仿真、再實(shí)物。軟件設(shè)計(jì)先進(jìn)行仿真、調(diào)試，無(wú)誤后，再下載到PLC進(jìn)行測(cè)試，按照“實(shí)際產(chǎn)品”的開(kāi)發(fā)順序流程進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)及硬件調(diào)試。教師巡回指導(dǎo)，按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和競(jìng)賽規(guī)程要求，嚴(yán)格讓學(xué)生規(guī)范設(shè)計(jì)、操作，培養(yǎng)學(xué)生精益求精的工匠精神。通電前先做安全測(cè)試，確保電源無(wú)接錯(cuò)、短路情況。教學(xué)難點(diǎn)是PLC程序的編寫(xiě)和程序的創(chuàng)新設(shè)計(jì)，學(xué)生通過(guò)小組協(xié)作、小組幫扶或者用手機(jī)觀看微課視頻幫助解決難點(diǎn)。功能實(shí)現(xiàn)后，把設(shè)計(jì)資料運(yùn)行視頻上傳到課程平臺(tái)。

3.5 環(huán)節(jié)五：“評(píng)”

教師組織優(yōu)秀小組展示成果，對(duì)有典型問(wèn)題的小組也進(jìn)行點(diǎn)評(píng)，開(kāi)展評(píng)價(jià)和總結(jié)，各小組在麥可思平臺(tái)完成組內(nèi)自評(píng)、小組互評(píng)。教師與企業(yè)導(dǎo)師一起，綜合評(píng)價(jià)學(xué)生的設(shè)計(jì)作品、操作規(guī)范、職業(yè)素養(yǎng)，進(jìn)行表?yè)P(yáng)和糾錯(cuò)?？偨Y(jié)完成后要求學(xué)生按6S管理整理工位，打掃衛(wèi)生，培養(yǎng)學(xué)生形成良好的職業(yè)素養(yǎng)、勞動(dòng)習(xí)慣。

3.6 環(huán)節(jié)六：“拓”

鞏固知識(shí)、拓展技能，教師布置課后作業(yè)及拓展任務(wù)，教師根據(jù)學(xué)生不同層次的學(xué)習(xí)能力，布置難度不一的拓展任務(wù)，滿足不同學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，鼓勵(lì)同學(xué)們利用課余時(shí)間參加校、省、全國(guó)技能大賽，創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)競(jìng)賽項(xiàng)目的訓(xùn)練，以拓展新技術(shù)，學(xué)習(xí)新規(guī)范、新工藝。

4 課程改革效果

4.1 構(gòu)建了良好的學(xué)習(xí)生態(tài)

從微知庫(kù)課程平臺(tái)數(shù)據(jù)分析，近3年，學(xué)生在線學(xué)習(xí)活躍度、課堂滿意度高，參與討論情況、任務(wù)完成情況良好，學(xué)習(xí)興趣、項(xiàng)目成績(jī)、課程成績(jī)得到了提高，企業(yè)反饋學(xué)生的PLC應(yīng)用應(yīng)用技能過(guò)硬，電氣自動(dòng)化專業(yè)學(xué)生的就業(yè)率保持在95%以上，就業(yè)質(zhì)量也非常好，社會(huì)評(píng)價(jià)逐年提升，形成了良好的學(xué)習(xí)生態(tài)。

4.2 “雙實(shí)雙創(chuàng)“激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)動(dòng)力

以實(shí)際市場(chǎng)需求為導(dǎo)向，以實(shí)際產(chǎn)品設(shè)計(jì)研發(fā)為主線，融合智能控制技術(shù)、組態(tài)監(jiān)控技術(shù)、變頻器及伺服控制技術(shù)，提升了學(xué)生PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、分析、編程、仿真、接線、安裝、調(diào)試的綜合應(yīng)用能力及創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力。

4.3 技能大賽優(yōu)異

通過(guò)課賽融合，達(dá)到以賽促學(xué)的目的，為現(xiàn)代電氣控制系統(tǒng)安裝與調(diào)試、自動(dòng)化生產(chǎn)線安裝與調(diào)試、智能電梯裝調(diào)與維護(hù)、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)等賽項(xiàng)的省賽和全國(guó)大賽培養(yǎng)了大批種子選手。近3年來(lái)，學(xué)生參加技能競(jìng)賽獲得全國(guó)一等獎(jiǎng)2項(xiàng)，省一等獎(jiǎng)5項(xiàng)，技能大賽成績(jī)優(yōu)異，為本專業(yè)的學(xué)生起到很好的模范引領(lǐng)作用，本專業(yè)學(xué)生的PLC學(xué)習(xí)積極性和學(xué)習(xí)氛圍進(jìn)一步得到了提高。

5 結(jié)束語(yǔ)

本課程以“崗課賽創(chuàng)”綜合育人為路徑，以打造“職教六合金課”為教育理念，系統(tǒng)化進(jìn)行課程及教學(xué)設(shè)計(jì)，重構(gòu)教學(xué)內(nèi)容，以學(xué)生感興趣的智能增壓供水監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)際產(chǎn)品的設(shè)計(jì)制作為教學(xué)載體，實(shí)施“混合式教學(xué)+任務(wù)驅(qū)動(dòng)+理虛實(shí)一體”的教學(xué)策略，以行動(dòng)導(dǎo)向教學(xué)法構(gòu)建了“導(dǎo)—析—定—施—評(píng)—拓”“六環(huán)”教學(xué)模式，對(duì)高職工科及電類專業(yè)的課程建設(shè)起到了很好的示范作用。