高职PLC课程对学生综合应用能力的培养

余攀峰

摘 要 随着我国对职业教育的日渐重视，教育理念也在随之转型，可编程逻辑控制器（PLC）作为制造类专业的必修课程，具有很强的实践性特点，针对传统教学中的弱点，以提高综合应用能力为目标，在德国双元制教学思想的基础上，运用理实一体化教学、软件仿真等教学方法进行课程教学和实训探索，实现多课程交叉教学，更切合实际工作的需要。

关键词 职业教育 PLC 综合应用能力 双元制

中图分类号：G712 文献标识码：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

随着我国对职业教育重视度的提高，尤其当部分本科高校转型为应用技术型高等院校时，作为走在职业化教育前面的高职院校也更加需要与时俱进，在保留原有高职院校教育方法的基础上，急需要有新的特色补充。制造业作为国家工业的奠基石，其重要性不言而喻，而可编程逻辑控制器（PLC）作为制造业类专业的核心课程在传统教学模式中，往往存在理论教学占据较大比例的情况，与PLC课程所具备的实践性特点相违背，造成学生纸上谈兵，与现实要求差距甚远。湖北轻工职业技术学院作为第一批采用双元制教学的高职院校，在结合德国的双元制教学思想的基础上，引入了德国职业认证体系，以理实一体化为教学载体，将实际的生产控制设备应用在教学中，实现了以实践为主的职业教育培养模式。①PLC控制系统控制对象多种多样，这就需要学习人员在实际工作实践中不仅需要懂得编程，而且要懂得控制对象的实现方式，这些控制对象往往都是机械和电气控制的综合体，而在校企合作的过程中，企业不仅希望員工可以操作维护设备，也可以改进设备，这都对学生的综合应用能力提出了较高的要求。因此在实际教学中采用项目驱动教学，并将项目分解为多个基础模块，在模块的基础上进行综合化实训，将机械设计、气动控制、传感器技术以及生产管理等多门课程进行综合学习，才更切合实际生产。

1 项目一体化教学

当前，传统的理论与实践分开教学的弊端已经显现出来，也不符合高等职业教育的培养目标，因此引入项目一体化教学显得尤为重要。以职业标准为课程目标，以双师型教师为课程主导的教育模式已经成为职业教育发展的主流模式。②项目一体化教学是以讲练为一体的教学方式，在整个教学过程中是教师边讲授，学生边练习的过程，学生通过模仿掌握基本技能，然后再利用项目扩展来实现知识的迁移。③这些项目除常规训练之外，更多的是需要贴合实际生产需要，在这点上双元制思想表达得更加清晰，将学校和企业分别作为一个元，强调二者的相互融合，以企业实际应用和所需要的技能来构建教学内容，以企业的要求为教学标准，因此在设计项目时便将企业生产中的典型环节引入到教学中，再以德国职业资格准入制的要求引入到项目中，以提高学生的综合应用能力。

对于常规的PLC教学，现在大多数还局限在单机操作上，例如如何掌握梯形图的编写。而对于实际生产而言，所有的执行装置以及检测装置都不再仅仅是一个孤岛，而是通过网络连接成一个整体，而对于网络通信的学习现在还处在一个比较弱的状态。因此，我们在加强学生学习基本编程方法的基础上，将现在企业单位中经常会用到的CFC编程，以及GRAPH编程、FBD编程融入到平时的教学中，让学生掌握根据不同的应用对象采用不同的编程方式，以及掌握PROFIBUS通信和以太网通信，并且加入了欧美企业经常会用到的As-i通信。例如在传统的抢答器实验中，传统教学是在教授了互锁等概念之后让学生进行连线、编程，高职学生往往存在授过即忘的特点，而在理实一体化教学方式下，打破书本上的以知识点为章节的编排方式，而是根据项目走，项目需要什么知识就传授什么知识，让书本成为学生的参考资料。在任务的设计上也是采用项目扩展方式，最终以综合应用能力的提高为根本。在引入项目应用背景后，教师指导学生以小组讨论方式确定基本的编程方法，并立刻进行编程实验，在实验过程中学生就可以领会输入互锁和输出互锁的不同。在学生掌握了该实验的基本方法之后，再以迭代的方式逐步进行扩展，通过逐步添加ET-200L来掌握PROFIBUS通信方法，和扩展CP343通信模块来掌握以太网通信，并结合组态软件来实现对工作状态的监控，最后再引入As-i通信方式来实现设备的控制，从而实现对项目中基础模块的掌握，再通过相互关联的项目进行迭代训练，不懂的问题可以立刻进行实验，系统间相互干扰冲突等问题也可以得到及时排除，最终实现综合应用能力的提高。在综合应用能力为核心的要求下，每一次项目的完成都需要较多的时间，因此课程设置上需多节课连堂，而在实际教学中开始进展比较缓慢，而后学生可逐步独立完成。

2 综合应用能力训练

职业化教育是以某一岗位为基础，以解决实际问题为导向的综合能力，④前文所阐述的仅是对PLC课程的综合化训练，而实际生产中，我们的控制对象多种多样，因此在完成了PLC课程的基础上，再通过两个系统性实训项目来进行训练，从而掌握多课程技能点的融合，以提高综合应用能力。两个项目在模式上类似，只是难度有所区别，以较高难度的三轴机械手项目为例，让学生从机械手的零部件加工进行入手，练习识图绘图的技能，因为零部件较多，而某些零部件在设计任务上只给出了大概尺寸，需学生通过ProE等软件完成设计，找出产生干涉的原因并加以处理，然后完成整个产品的组装，并以小组为单位完成电路控制和气动控制的搭建工作，从而让学生掌握整个被控对象的工作原理。通过系统搭建了解被控对象的工作方式，以及独立完成PLC控制端口的I/O分配，最后再通过控制要求选择不同的编程语言实现对产品的控制。在整个过程中，学生完成了多个课程的综合化训练，使其更适应现代企业的要求，并具备了一定的错误排查能力。而这些任务都需要在一个月内完成，最后的考核也是要求学生独立在36个小时内完成全部产品的组装以及调试工作，因为综合应用能力不仅包括技能，也包括心理素质，即使准备比较充分，在实际的组装过程中也会出现意外，如何在规定时间内完成任务，对其心理素质是一种锻炼，更是责任心的一种体现，符合现代企业对员工的要求和工作的特点。经过训练，优秀的学生可以在30小时内完成产品的组装和调试工作，其综合应用能力也大大加强。

3 创新意识培养

综合应用能力不仅包括应用技能，也包含创新能力，也这符合当前职业教育的要求。在技术高速发展的今天，创造全新的事物变得越来越困难，如何在现有事物上进行微创新更符合实际。三轴机械手只是整个生产线控制系统中的一部分，其I/O点也有限，因此接下来的训练要求就是如何去完成多站位的协同工作，在接下来的训练中，采用4个独立的工作站位，建立在之前的基础上，学生可以较快地完成独立工作站位的组装，而如何完成多站位的协同工作则成为新的难点。在这个工作过程中，学生需要考虑整个生产流水线的工作效率，以及对于异常工件的处理问题，这些问题没有固定答案，学生必须以小组讨论方式商讨方案，再与教师共同确定方案，在培养创新意识的同时也培养了团队精神。

软件仿真则是对综合应用能力训练的一种有力补充，可以让教学课程的方式灵活多样，学生也易于观察到程序的执行结果，加深理解。这种方式可以打破现有实验设备的束縛，让学生根据自己的想法设计出产品，从而提高学生的创新能力。只有通过论证的方案才是可行的，否则就是天马行空，通过这种方法有的学生甚至设计出机器人控制系统、坦克游戏等仿真系统。通过仿真软件与实物相结合的方式，精心设计仿真软件的使用方法，使学生充分了解被控对象的工作原理，可以利用仿真软件去模仿一些产品的异常故障，再采用头脑风暴的形式去解决这些异常问题，既可以充分锻炼学生的发散思维能力，也提高了处理异常故障的能力，尤其有一些故障在实际操作时不易复现，但会对整个生产系统带来比较严重的安全隐患，通过这个方式可以充分锻炼学生的思维。这些故障案例通常都是由校企合作的企业所提供的，例如在机器人流水线控制中出现的加工异常问题，对于因传感器故障而导致的停线，是采取系统复位还是系统强制置位，都需要结合企业需求进行思考，在考虑效率的同时也要考虑安全因素。这些在企业中的经典案例对于学生而言是全新的，如何创新性地解决这些问题正是我们需要思考的。笔者认为一来可以培养学生的创新意识，二来也为学生今后进入企业，更快地胜任工作奠定良好的基础。

创新意识从来都不是一蹴而就，而是需要在平时慢慢培养，在平时的实践项目中，有意识地锻炼综合应用能力和创新能力，从而形成一种解决问题的习惯和思维方式，因此在小组讨论环节中，教师无需过多地参与讨论，只需要控制好讨论的大方向，让学生更多地发挥想象，适当指导实践即可。

4 总结

以提高学生的综合应用能力为根本，结合德国双元制教学思想，通过项目一体化教学方式实现边做边学，项目由浅入深进行迭代训练，不仅可以提高学生的技术应用技能，也对学生的心理素质和责任心进行了锻炼，符合当前企业对员工职业素质的要求，得到了用人单位的一致好评。

注释

① 高松.德国双元制职业教育及其在高等教育领域的发展[J].河北师范大学学报（教育科学版），2013.15（1）：86-88.

② 王彰云，邹增丽.高职院校PLC课程实践教学改革研究[J].中国职业技术教育，2013（11）：43-45.

③ 贾宝会，张文，范智勇.“PLC应用技术”课程教学项目驱动教学法实践探索[J].教育与职业，2013（18）：150-151.

④ 王丹.基于实践能力的高职院校实践教学体系研究[J].职教论坛，2014（06）：75-78.