余攀峰

摘 要 隨著我國對職業(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）作為制造類專業(yè)的必修課程，具有很強的實踐性特點，針對傳統(tǒng)教學(xué)中的弱點，以提高綜合應(yīng)用能力為目標，在德國雙元制教學(xué)思想的基礎(chǔ)上，運用理實一體化教學(xué)、軟件仿真等教學(xué)方法進行課程教學(xué)和實訓(xùn)探索，實現(xiàn)多課程交叉教學(xué)，更切合實際工作的需要。

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

中圖分類號：G712 文獻標識碼：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

隨著我國對職業(yè)教育重視度的提高，尤其當部分本科高校轉(zhuǎn)型為應(yīng)用技術(shù)型高等院校時，作為走在職業(yè)化教育前面的高職院校也更加需要與時俱進，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充。制造業(yè)作為國家工業(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)類專業(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課程所具備的實踐性特點相違背，造成學(xué)生紙上談兵，與現(xiàn)實要求差距甚遠。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)合德國的雙元制教學(xué)思想的基礎(chǔ)上，引入了德國職業(yè)認證體系，以理實一體化為教學(xué)載體，將實際的生產(chǎn)控制設(shè)備應(yīng)用在教學(xué)中，實現(xiàn)了以實踐為主的職業(yè)教育培養(yǎng)模式。①PLC控制系統(tǒng)控制對象多種多樣，這就需要學(xué)習人員在實際工作實踐中不僅需要懂得編程，而且要懂得控制對象的實現(xiàn)方式，這些控制對象往往都是機械和電氣控制的綜合體，而在校企合作的過程中，企業(yè)不僅希望員工可以操作維護設(shè)備，也可以改進設(shè)備，這都對學(xué)生的綜合應(yīng)用能力提出了較高的要求。因此在實際教學(xué)中采用項目驅(qū)動教學(xué)，并將項目分解為多個基礎(chǔ)模塊，在模塊的基礎(chǔ)上進行綜合化實訓(xùn)，將機械設(shè)計、氣動控制、傳感器技術(shù)以及生產(chǎn)管理等多門課程進行綜合學(xué)習，才更切合實際生產(chǎn)。

1 項目一體化教學(xué)

當前，傳統(tǒng)的理論與實踐分開教學(xué)的弊端已經(jīng)顯現(xiàn)出來，也不符合高等職業(yè)教育的培養(yǎng)目標，因此引入項目一體化教學(xué)顯得尤為重要。以職業(yè)標準為課程目標，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項目一體化教學(xué)是以講練為一體的教學(xué)方式，在整個教學(xué)過程中是教師邊講授，學(xué)生邊練習的過程，學(xué)生通過模仿掌握基本技能，然后再利用項目擴展來實現(xiàn)知識的遷移。③這些項目除常規(guī)訓(xùn)練之外，更多的是需要貼合實際生產(chǎn)需要，在這點上雙元制思想表達得更加清晰，將學(xué)校和企業(yè)分別作為一個元，強調(diào)二者的相互融合，以企業(yè)實際應(yīng)用和所需要的技能來構(gòu)建教學(xué)內(nèi)容，以企業(yè)的要求為教學(xué)標準，因此在設(shè)計項目時便將企業(yè)生產(chǎn)中的典型環(huán)節(jié)引入到教學(xué)中，再以德國職業(yè)資格準入制的要求引入到項目中，以提高學(xué)生的綜合應(yīng)用能力。

對于常規(guī)的PLC教學(xué)，現(xiàn)在大多數(shù)還局限在單機操作上，例如如何掌握梯形圖的編寫。而對于實際生產(chǎn)而言，所有的執(zhí)行裝置以及檢測裝置都不再僅僅是一個孤島，而是通過網(wǎng)絡(luò)連接成一個整體，而對于網(wǎng)絡(luò)通信的學(xué)習現(xiàn)在還處在一個比較弱的狀態(tài)。因此，我們在加強學(xué)生學(xué)習基本編程方法的基礎(chǔ)上，將現(xiàn)在企業(yè)單位中經(jīng)常會用到的CFC編程，以及GRAPH編程、FBD編程融入到平時的教學(xué)中，讓學(xué)生掌握根據(jù)不同的應(yīng)用對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)常會用到的As-i通信。例如在傳統(tǒng)的搶答器實驗中，傳統(tǒng)教學(xué)是在教授了互鎖等概念之后讓學(xué)生進行連線、編程，高職學(xué)生往往存在授過即忘的特點，而在理實一體化教學(xué)方式下，打破書本上的以知識點為章節(jié)的編排方式，而是根據(jù)項目走，項目需要什么知識就傳授什么知識，讓書本成為學(xué)生的參考資料。在任務(wù)的設(shè)計上也是采用項目擴展方式，最終以綜合應(yīng)用能力的提高為根本。在引入項目應(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，并立刻進行編程實驗，在實驗過程中學(xué)生就可以領(lǐng)會輸入互鎖和輸出互鎖的不同。在學(xué)生掌握了該實驗的基本方法之后，再以迭代的方式逐步進行擴展，通過逐步添加ET-200L來掌握PROFIBUS通信方法，和擴展CP343通信模塊來掌握以太網(wǎng)通信，并結(jié)合組態(tài)軟件來實現(xiàn)對工作狀態(tài)的監(jiān)控，最后再引入As-i通信方式來實現(xiàn)設(shè)備的控制，從而實現(xiàn)對項目中基礎(chǔ)模塊的掌握，再通過相互關(guān)聯(lián)的項目進行迭代訓(xùn)練，不懂的問題可以立刻進行實驗，系統(tǒng)間相互干擾沖突等問題也可以得到及時排除，最終實現(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，每一次項目的完成都需要較多的時間，因此課程設(shè)置上需多節(jié)課連堂，而在實際教學(xué)中開始進展比較緩慢，而后學(xué)生可逐步獨立完成。

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)，以解決實際問題為導(dǎo)向的綜合能力，④前文所闡述的僅是對PLC課程的綜合化訓(xùn)練，而實際生產(chǎn)中，我們的控制對象多種多樣，因此在完成了PLC課程的基礎(chǔ)上，再通過兩個系統(tǒng)性實訓(xùn)項目來進行訓(xùn)練，從而掌握多課程技能點的融合，以提高綜合應(yīng)用能力。兩個項目在模式上類似，只是難度有所區(qū)別，以較高難度的三軸機械手項目為例，讓學(xué)生從機械手的零部件加工進行入手，練習識圖繪圖的技能，因為零部件較多，而某些零部件在設(shè)計任務(wù)上只給出了大概尺寸，需學(xué)生通過ProE等軟件完成設(shè)計，找出產(chǎn)生干涉的原因并加以處理，然后完成整個產(chǎn)品的組裝，并以小組為單位完成電路控制和氣動控制的搭建工作，從而讓學(xué)生掌握整個被控對象的工作原理。通過系統(tǒng)搭建了解被控對象的工作方式，以及獨立完成PLC控制端口的I/O分配，最后再通過控制要求選擇不同的編程語言實現(xiàn)對產(chǎn)品的控制。在整個過程中，學(xué)生完成了多個課程的綜合化訓(xùn)練，使其更適應(yīng)現(xiàn)代企業(yè)的要求，并具備了一定的錯誤排查能力。而這些任務(wù)都需要在一個月內(nèi)完成，最后的考核也是要求學(xué)生獨立在36個小時內(nèi)完成全部產(chǎn)品的組裝以及調(diào)試工作，因為綜合應(yīng)用能力不僅包括技能，也包括心理素質(zhì)，即使準備比較充分，在實際的組裝過程中也會出現(xiàn)意外，如何在規(guī)定時間內(nèi)完成任務(wù)，對其心理素質(zhì)是一種鍛煉，更是責任心的一種體現(xiàn)，符合現(xiàn)代企業(yè)對員工的要求和工作的特點。經(jīng)過訓(xùn)練，優(yōu)秀的學(xué)生可以在30小時內(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。

3 創(chuàng)新意識培養(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越困難，如何在現(xiàn)有事物上進行微創(chuàng)新更符合實際。三軸機械手只是整個生產(chǎn)線控制系統(tǒng)中的一部分，其I/O點也有限，因此接下來的訓(xùn)練要求就是如何去完成多站位的協(xié)同工作，在接下來的訓(xùn)練中，采用4個獨立的工作站位，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。在這個工作過程中，學(xué)生需要考慮整個生產(chǎn)流水線的工作效率，以及對于異常工件的處理問題，這些問題沒有固定答案，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)新意識的同時也培養(yǎng)了團隊精神。

軟件仿真則是對綜合應(yīng)用能力訓(xùn)練的一種有力補充，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)有實驗設(shè)備的束縛，讓學(xué)生根據(jù)自己的想法設(shè)計出產(chǎn)品，從而提高學(xué)生的創(chuàng)新能力。只有通過論證的方案才是可行的，否則就是天馬行空，通過這種方法有的學(xué)生甚至設(shè)計出機器人控制系統(tǒng)、坦克游戲等仿真系統(tǒng)。通過仿真軟件與實物相結(jié)合的方式，精心設(shè)計仿真軟件的使用方法，使學(xué)生充分了解被控對象的工作原理，可以利用仿真軟件去模仿一些產(chǎn)品的異常故障，再采用頭腦風暴的形式去解決這些異常問題，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際操作時不易復(fù)現(xiàn)，但會對整個生產(chǎn)系統(tǒng)帶來比較嚴重的安全隱患，通過這個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，例如在機器人流水線控制中出現(xiàn)的加工異常問題，對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)強制置位，都需要結(jié)合企業(yè)需求進行思考，在考慮效率的同時也要考慮安全因素。這些在企業(yè)中的經(jīng)典案例對于學(xué)生而言是全新的，如何創(chuàng)新性地解決這些問題正是我們需要思考的。筆者認為一來可以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識，二來也為學(xué)生今后進入企業(yè)，更快地勝任工作奠定良好的基礎(chǔ)。

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

4 總結(jié)

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

注釋

① 高松.德國雙元制職業(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（教育科學(xué)版），2013.15（1）：86-88.

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

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

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