新课改下理实一体化教学在PLC课程教学的探索

作为机械专业是制造行业的基础，而制造业的自动化水平又反应了国家工业发展的水平。随着国家工业水平的不断提升，制造业生产技术不断革新，柔性化、自动化、设备更新替换、无人车间在制造业的比例提升，行业、企业对于掌握可编程逻辑控制器的技能人才需求缺口越来越大。
但当前高等职业院校和高级技工院校在机电一体化人才培养上存在一个普遍的问题，经过系统理论学习后的高职学生和高级技工，虽然具备了相对完善的理论素养，但都不能直接接手实际生产企业的工程项目，多数招录的学生仍需企业再次“回炉”培养才能勉强胜任岗位需求，当前课程体系下的人才培养模式和人才输出机制，给学校和企业都带来了人力资源浪费和用工成本的增加。为了更好解决这一问题，许昌电气职业学院试点推行了基于四教与产教双融合下的理实一体化PLC课程教学改革，以此契机改进传统机电一体化专业PLC课程教学的不足，进而基于实际教学尝试建立起一套新课改下的理实一体化的PLC课程改革体系。
1、传统PLC课程教学模式存在的问题
世界上第一台可编程逻辑控制器PDP－14是1969年美国数字设备公司(DEC)专门为美国通用汽车公司生产线研制出的，距今已经有近50多年的发展历史，已经完备发展成为了一门全综合、大覆盖、多体系的课程。
机电一体化专业是高等职业院校和高等技师学院开展最多的专业之一，PLC课程作为机电一体化的核心专业课程，课程理论和课程实践都要求较高。这门课程对学生的综合素养要求较高，需要学生具有良好的物理、数学、电工电子技术、电力拖动技术等前端课程的知识铺垫。正是基于此特点，传统的PLC教学往往以理论教室课堂教授为主，缺少理实一体化下的理论结合实践。很多一体化课程的实践，还停留在实验设计和课程设计的单独进行，然后穿插一些其他教学手段来检验教育教学和学习效果。这种教学模式已经不能满足当前高职机电一体化专业的人才培养方案要求和企业的人才需求，主要表现在以下几方面。
1.1四教融合的脱节
职业技术院校所进行的机电一体化专业教学，必须要经过理实一体化的生产实践后才能有效地对所学专业理论知识和与之对应专业生产实践能力进行整合。但当前，在高职机械专业学生的实际教学中，基于教室、教材、教师、教具的四教融合工作缺失，很少高职院校能将学生的专业理论能力与贴近项目实际生产实践的操作紧密的相结合，大多采取传统示范说教形式为主，按照教材索引的幻灯片课件进行展示和知识点的拆解，学生理论联系实际能力不强，对相关知识的掌握总停留在似懂非懂的模糊阶段，产生不了持续稳定的学习热情，特别是对于PLC可编程逻辑控制器的逻辑实现，如果学生只接受理论教学和演示，没有亲身的实践体验，又因很多逻辑控制搭建是看不见摸不着的，所以学生很难对所学知识产生共鸣，严重挫败了学生专业学习的热情，教师也很难做到教师、教室、教具、教材的融合和对学生学习掌握效果的反馈。
1.2产教融合资源的匮乏
职业技术院校作为机械行业复合型技能人才培养的主要场所，专业化教学已经深入各个院校。但在落实专业教学过程中很多职业技术院校的教学质量更多的是受制于实验经费、实验设备特别是贴近企业项目生产的产教融合配套的理实一体化实验室资源的匮乏。这些不利因素使专业课程教学更多的停留在理论教室内，造成了PLC课程的专业理论讲授与企业工程项目实践的脱钩。学生仅依靠所掌握的单纯理论知识和不成体系且滞后的实践技能，无法有效对接企业实际工程项目的运用。局限的产教资源融合限制了学生对PLC控制原理的理解和实际项目运用能力的提升。
1.3考核反馈过于单一
PLC课程的专业理论学习和实际应用是一个系统的过程。传统课程教学评价体系通常仅由两部分组成:平时成绩、纸质考试成绩。大多数高等院校采取的都是依据学院开设专业的人才培养方案制定的考核办法，简单的以二者比例测算出一个综合成绩来对学生进行考核。学生为了提升课程考试成绩，往往只注重纸质考试所考核的理论内容，而淡化了实际项目运用能力。这种传统的考核方式过于单一，不能有效的反映出学生对于PLC课程掌握的综合能力，特别是项目的运用和动手能力。
2、理实一体化PLC课程改革体系
2.1PLC课程理实一体化教学思路
理实一体化教学是指突出学生动手能力和专业知识技能相结合的培养方式，是充分调动和激发学生学习兴趣的一种教学模式，即专业理论学习和与之对应的项目实践相融合的一体化教学。通过理论和实践的融合突破以往或单纯的理论或单纯的实践相分离教学模式，从而使专业的理论学习和技能实践相互印证，改变了传统教学教师的主导模式。有效的引导了师生双方的课堂参与，使教学任务和教学目标在“教中有学、学中有践、践中有导”中全覆盖的完成。理实一体化教学全程构建理论素养和专业技能培养框架，通过丰富课堂教学和实践教学环节，来提高教学质量。在整个教学环节中，实现理论和实践交替进行，直观和抽象交错出现，突出学生动手能力和专业技能水平的培养，满足职业院校机电一体化专业学生动手动脑、全面发展的培养要求和企业人才需求，实现了“学中教、教中学、做中学、学中做”的场景化教学。
PLC课程理实一体化教学思路就是建立在理实一体化教学的基本框架上，采取以项目化实际生产案例为载体，通过项目任务驱动的模式，对传统PLC课程内容进行了有机整合和过程优化，然后通过配套的理实一体化实验室进行场景化，来模拟企业实际工程项目进行实践，有效的做到了教学实施过程中的四教融合，理实一体化实践的产教融合。
2.2新课改下PLC课程教学体系
2.2.1整合教学内容，加强理实一体的项目化教学
整合教材内容，打破PLC教材传统各章节的条块分割。根据新课改下课程设定的项目化实例，对课程内容的知识点进行了打散和重新分配排序，有效的将PLC课程对应的各个知识点融入到每个实际控制项目中。比如控制电路构成课程，传统课程是单纯的由基本低压电器的构成，接触器、继电器等低压元器件的介绍，经过整合可以有效的将接触器－继电器三相电机的控制与PLC的可编程逻辑控制相融合，这样可以方便通过基础元器件原理分析，由传统的继电器控制直接顺延到PLC的逻辑控制原理和电路构成的知识讲解。通过项目化知识点的整合，结合配套理实一体化的项目实践，可以清楚的使学生了解各元器件在电路中的位置、作用和两种典型控制方式下的不同原理。
根据整合后的PLC教材内容，再进行实施项目的分类。课改下PLC教学课程体系，包含以下8个项目化教学。项目1，认识西门子S7－200PLC;项目2，PLC三相异步电动机运动控制系统安装调试;项目3，显示与循环控制实现;项目4，机械手控制实现;项目5，四层电梯控制实现;项目6，组合机床PLC控制实现;项目7，恒定液位控制系统设计实现;项目8，S7－200PLC的网络通信实现。对这8个项目理论知识整合后，又对实践项目的实践难易进行了分级分类，分别设定为入门初级项目组(3个项目)，进阶中级项目组(2个项目)、高阶项目组(1个项目)，有序的实现了理论知识和动手能力的由浅及深，由易到难的平稳过渡，有效的做到PLC课程知识点的全覆盖。
2.2.2创设教学资源，促使产教融合
充分利用现代化的教学手段，创设教学资源。通过交互式、启发式教学方法，促使产教融合，提高教学质量。把教具、教材、教师和教室密切的结合起来，实施四教融合，将企业实际案例融合到教学环节中，有效做到产教融合，从而对PLC课程的各个知识点进行理实一体化教学。购置齐全的教学教具，通过实物元器件、剖视教具模型等进行教学资源的创设，通过理论课堂演示和理实一体化操作演练，调动学生的学习兴趣，增强逻辑原理的理解;根据项目化教学设计封装的精密电子元件的内部结构，针对性地制作教学演示三维动画、视频、实物爆炸图等，强化教学原理的分析。同时教师可以有效借助疫情下迅速发展的互联网线上教学资源进行PLC课程教学资源的创设，通过线上教学资源补足现实教学资源的一些短板。比如学习通等网络课程平台的搭建，通过班级学生信息的注册登录，可以有效对每个学生的学习特点和学习进度进行实时掌控，方便教师对学生学习情况的实时统计和学习效果的反馈追踪。对于现实中理实实践一些危险实验场景，也可以借助线上实验场景进行指导、虚拟仿真，待学生分析验证掌握后再理实一体化实践，从而更加有效地实现知识点和技能的掌握。
2.2.3基于理实一体化的课程综合考核评价
基于理实一体化模式的课程考核方式，不同于传统的考核评估。传统的PLC课程考核大多基于平时成绩和卷面成绩两部分构成，单纯的注重卷面理论考核，不能真实全面的反应出学生对PLC专业知识的掌握和逻辑控制的应用能力。基于新课改下的PLC课程理实一体化模式考核，依旧采取总分百分制的形式，包含以下两部分组成:第一部分理实一体化项目的完成情况，初级项目组的完成占20%，中级项目组的完成占30%，高级项目组的完成占40%，相应的分值分别为20分、30分、40分;第二部分平时成绩占10%，共计10分，包括平时出勤和课后作业完成情况，平时出勤、课后作业都由线上移动学习平台来统计，课后作业主要来自理论知识点的考核。根据三个级别的项目完成情况来综合测评，分数低于60分者，为不及格，需要重新认定考核。通过综合考核机制，突出项目化实施过程中学生理论设计能力、实际操作能力和分析解决问题能力的培养。比如项目的方案设计、选型、原理图和电路图设计、实际布线、编程调试及故障排除等。
3、结语
本文结合实际教改经历，阐述当前PLC课程教学的普遍现状和存在的问题。通过新课改下PLC课程理实一体化教学架构的搭建、课程资源的优化、教学资源的创设、课程考核等策略，针对性解决PLC课程传统教学所面临的问题。提出了PLC课程新教改下的四教融合、产教融合的双融合教学模式，按照新课改要求的理论知识场景化学习、实践操作实际生产化训练、教学目标教学内容理实一体化、教学过程项目案例化的要求，实现了高职教育教学对知识、能力、经验理实一体化的有效融合，实现了高职教育的高质量和高职业技能人才的培养要求。