李 智,楊 潔,張雅婕

(武漢工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院,武漢 430080)

以操作技能為核心的高職PLC實(shí)訓(xùn)課題的開發(fā)研究

李 智,楊 潔,張雅婕

(武漢工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院,武漢 430080)

實(shí)訓(xùn)教學(xué)是高職教育中提高學(xué)生職業(yè)技能和職業(yè)素質(zhì)培養(yǎng)的最重要環(huán)節(jié)?？删幊炭刂破?PLC)應(yīng)用技術(shù)作為高職機(jī)電相關(guān)專業(yè)的一門重要專業(yè)課程，結(jié)合其實(shí)踐性強(qiáng)的課程特點(diǎn)和高職人才培養(yǎng)目標(biāo)，通過以操作技能為核心的高職PLC實(shí)訓(xùn)課題的開發(fā)過程的研究，不僅對(duì)提高該專業(yè)學(xué)生的操作技能具有現(xiàn)實(shí)意義，同時(shí)也是培養(yǎng)符合國家職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和企業(yè)需求的高素質(zhì)技術(shù)技能型人才隊(duì)伍的必要條件。

操作技能；高職教育；PLC；實(shí)訓(xùn)課題

0 引 言

可編程序控制器(PLC)廣泛應(yīng)用于交通、冶金、機(jī)械制造業(yè)及工業(yè)自動(dòng)化控制等方面，已成為當(dāng)代工業(yè)自動(dòng)化控制的重要設(shè)備，而PLC技術(shù)則是工業(yè)自動(dòng)化控制的核心技術(shù)之一[1]。PLC 應(yīng)用技術(shù)課程已成為高職院校電氣自動(dòng)化、機(jī)電一體化等機(jī)電相關(guān)專業(yè)的一門專業(yè)核心課程。作為一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，開發(fā)合適的實(shí)訓(xùn)教學(xué)課題，以提高學(xué)生的操作技能水平，已成為提高PLC應(yīng)用技術(shù)課程教學(xué)質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。

1 高職PLC教學(xué)的現(xiàn)狀

目前，高職院校機(jī)電相關(guān)專業(yè)均開設(shè)有PLC應(yīng)用技術(shù)這門課程。但由于PLC實(shí)驗(yàn)(訓(xùn))臺(tái)價(jià)格不菲，導(dǎo)致PLC教學(xué)多采用以理論教學(xué)為主，仿真演示為輔的教學(xué)模式。通常，理論教學(xué)主要講授的內(nèi)容基本是按照教材的章節(jié)體系介紹可編程控制器的構(gòu)成、工作原理、基本指令、程序編寫及其應(yīng)用設(shè)計(jì)等內(nèi)容。實(shí)驗(yàn)教學(xué)一般是通過軟件仿真完成，有條件的院校則是在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上完成簡單程序的編寫和外部接線。該課程的考核方式多采用課程設(shè)計(jì)的形式，要求學(xué)生編寫典型的控制程序。

但是，這種教學(xué)模式最大的缺點(diǎn)就是沒有突現(xiàn)高職教育的核心——職業(yè)技能。因?yàn)樵谶@種教學(xué)模式下學(xué)生的操作技能沒有得到鍛煉，因此，開發(fā)出能結(jié)合PLC的實(shí)用性和應(yīng)用性并突出高職教育特色的操作技能實(shí)訓(xùn)課題已成為培養(yǎng)適應(yīng)當(dāng)前社會(huì)經(jīng)濟(jì)及科學(xué)技術(shù)發(fā)展的應(yīng)用型人才的高職教育教學(xué)改革的一個(gè)重點(diǎn)課題。

2 以操作技能為核心的實(shí)訓(xùn)課題的開發(fā)

為了使PLC教學(xué)擺脫傳統(tǒng)的教學(xué)模式和收效甚微的教學(xué)效果，很多PLC課程教學(xué)工作者都花費(fèi)了大量的精力進(jìn)行課程改革。雖然“任務(wù)驅(qū)動(dòng)法”、“模塊化教學(xué)”、“教學(xué)做一體化”等很多教學(xué)方法和模式都應(yīng)用到了PLC教學(xué)中，但是要想取得較為滿意的教學(xué)效果其關(guān)鍵在于要開發(fā)出合適的課題對(duì)學(xué)生進(jìn)行訓(xùn)練，以提高學(xué)生的操作技能水平。

2.1 操作技能的含義

操作技能是指按一定的技術(shù)要求完成操作程序的能力，在職業(yè)教學(xué)中就是指運(yùn)用所學(xué)專業(yè)知識(shí)進(jìn)行嚴(yán)格訓(xùn)練，熟練而準(zhǔn)確地完成特定任務(wù)的能力，而這種訓(xùn)練就是所謂的操作技能實(shí)訓(xùn)[2]。因?yàn)槁殬I(yè)學(xué)院的學(xué)生培養(yǎng)主要目的不是為了科學(xué)研究，而是去企業(yè)參加工作，作為職業(yè)化培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)，操作技能實(shí)訓(xùn)給學(xué)生提供了一個(gè)接近企業(yè)的實(shí)際操作環(huán)境和實(shí)現(xiàn)與企業(yè)無縫對(duì)接的訓(xùn)練平臺(tái)。

2.2 實(shí)訓(xùn)課題的定位

目前，高職院校理工科高考的分?jǐn)?shù)線普遍不高，對(duì)該層次的學(xué)生教學(xué)模式和教學(xué)方法一定要因材施教，在知識(shí)與技能的傳授過程中，要以技能為主，理論知識(shí)為技能服務(wù)。實(shí)訓(xùn)課題要包含一定教學(xué)內(nèi)容，并結(jié)合PLC的實(shí)用性和應(yīng)用性，盡可能接近工作過程，以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣與創(chuàng)造欲望。

2.3 調(diào) 研

高職院校電氣自動(dòng)化、機(jī)電一體化等機(jī)電相關(guān)專業(yè)畢業(yè)生主要從事機(jī)電設(shè)備生產(chǎn)、安裝、調(diào)試、維護(hù)、銷售和運(yùn)行管理等相關(guān)崗位。尤其是進(jìn)入冶金、機(jī)電行業(yè)成為電氣維護(hù)人員的畢業(yè)生，對(duì)PLC技術(shù)的掌握程度直接決定了電氣維護(hù)水平的高低。根據(jù)就業(yè)單位的反饋，大多數(shù)剛上崗的畢業(yè)生對(duì)PLC的應(yīng)用還停留在實(shí)驗(yàn)水平，只能憑借師傅教徒弟的經(jīng)驗(yàn)處理一些簡單的故障。但是，對(duì)于PLC的工作原理以及如何通過程序控制外圍設(shè)備實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)工藝卻知之甚少。一旦故障出現(xiàn)，不能及時(shí)分析和排除故障，這將嚴(yán)重影響生產(chǎn)。

因此，調(diào)研是開發(fā)具有針對(duì)性課題的依據(jù)和基礎(chǔ)，調(diào)研主要有以下幾個(gè)方面：

(1)深入了解冶金、機(jī)電行業(yè)對(duì)電氣類崗位人員需求，尤其是對(duì)于高職電氣自動(dòng)化、機(jī)電一體化專業(yè)畢業(yè)生崗前技能需求，即從行業(yè)需求轉(zhuǎn)換到職業(yè)技能的調(diào)研。

(2)對(duì)電氣自動(dòng)化及相關(guān)專業(yè)畢業(yè)生就業(yè)單位跟蹤回訪，掌握企業(yè)所需的第一手資料。尤其對(duì)畢業(yè)生和所在單位的電氣技術(shù)人員、培訓(xùn)負(fù)責(zé)人等相關(guān)人員進(jìn)行訪問或書面調(diào)查，了解新上崗高職畢業(yè)生的技術(shù)水平以及與電氣控制類崗位技術(shù)要求之間存在的差距，即從崗位需求轉(zhuǎn)換到操作技能的調(diào)研。

(3)了解冶金、機(jī)電行業(yè)電氣控制主流設(shè)備和生產(chǎn)工藝。

(4)收集現(xiàn)場有關(guān)PLC電氣控制經(jīng)常遇到的故障和技術(shù)問題。

2.4 課題開發(fā)

根據(jù)調(diào)研收集到的信息，制定以操作技能為核心的高職PLC實(shí)訓(xùn)課題的開發(fā)方案，并按調(diào)研、論證、設(shè)計(jì)、開發(fā)、實(shí)踐和反饋這一流程，開發(fā)一系列從易到難循序漸進(jìn)的技能操作實(shí)訓(xùn)課題。

2.4.1 確定訓(xùn)練目標(biāo)

在深入調(diào)研的基礎(chǔ)上，確定訓(xùn)練目標(biāo)。首先是知識(shí)目標(biāo)：熟悉PLC的編程環(huán)境和指令系統(tǒng)，能完成簡單程序的編寫、輸入和調(diào)試，并能完成邏輯結(jié)果的觀測、記錄和PLC程序的邏輯分析。在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步達(dá)到能力目標(biāo)，即通過較為復(fù)雜的實(shí)訓(xùn)課題使學(xué)生逐步理解和學(xué)會(huì)PLC電氣圖的繪制、輸入/輸出信號(hào)的編址規(guī)則、軟元件的監(jiān)視和程序的調(diào)試技巧等。最后，通過綜合實(shí)訓(xùn)課題模擬真實(shí)的生產(chǎn)環(huán)境實(shí)現(xiàn)素質(zhì)目標(biāo)，即學(xué)會(huì)工藝分析，將工藝需求轉(zhuǎn)換成對(duì)PLC電氣控制系統(tǒng)的控制要求。

圖1 課題開發(fā)流程圖

2.4.2 制定訓(xùn)練模塊

高職學(xué)生的操作技能的形成不是獨(dú)立的、單一的實(shí)訓(xùn)課題所能完成的，課題之間必須要有內(nèi)在的聯(lián)系并符合課程自身的特點(diǎn)和學(xué)習(xí)者的認(rèn)知規(guī)律。根據(jù)訓(xùn)練目標(biāo)，可以設(shè)置以下幾個(gè)操作技能實(shí)訓(xùn)課題模塊：

(1)基本指令、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器的應(yīng)用；

(2)PLC開關(guān)量I/O模塊的實(shí)際應(yīng)用；

(3)常見的簡單故障分析與排除；

(4)PLC模擬量I/O模塊的實(shí)際應(yīng)用；

(5)PLC與變頻器的綜合應(yīng)用；

(6)工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)及PLC通信；

(7)綜合性故障的分析與處理。

2.4.3 課題設(shè)計(jì)

在開發(fā)每個(gè)課題時(shí)，必須遵循以下幾個(gè)重要原則。首先，開發(fā)的技能操作訓(xùn)練課題要具有針對(duì)性。以7個(gè)模塊為主題并結(jié)合冶金、機(jī)電行業(yè)生產(chǎn)特點(diǎn)及現(xiàn)場工藝為背景，提出具體控制要求。這樣，才能區(qū)別很多書本中為了講解指令而脫離實(shí)際的純粹編程，并能保證所開發(fā)的課題具有針對(duì)性以達(dá)到較好的技能操作訓(xùn)練的效果。其次，開發(fā)的課題要具有技能操作性。按照PLC電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的步驟，學(xué)生在完成所開發(fā)的訓(xùn)練課題時(shí)，需要經(jīng)過分析控制要求、完成I/O地址分配、外部硬件接線、程序編寫和系統(tǒng)通電調(diào)試5個(gè)步驟。這樣才能突破傳統(tǒng)的理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，真正提高學(xué)員的操作技能。最后，開發(fā)的課題要具有可行性。冶金、機(jī)電行業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場工藝復(fù)雜、被控設(shè)備繁多，要結(jié)合現(xiàn)有的實(shí)訓(xùn)條件將控制工藝進(jìn)行簡化或模擬替代，使得開發(fā)的課題既能將實(shí)訓(xùn)設(shè)備物盡所用又能貼近現(xiàn)場。

2.4.4 課題評(píng)估

由授課教師將開發(fā)出的課題在設(shè)備上安裝并調(diào)試，在調(diào)試過程中不斷修改課題中不足之處，使得課題在難易程度、知識(shí)點(diǎn)的覆蓋面以及與實(shí)際的緊密性上都盡可能的滿足教學(xué)需求。

2.4.5 課題應(yīng)用及考核

以課題為單元，運(yùn)用任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法，將開發(fā)的課題應(yīng)用于實(shí)訓(xùn)教學(xué)中，并對(duì)每個(gè)課題學(xué)生完成的情況做好記錄，建立突出能力本位，強(qiáng)調(diào)工作過程，融入職業(yè)綜合素質(zhì)的考核體系。該考核體系依據(jù)工作任務(wù)的專業(yè)能力考核標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)實(shí)施過程進(jìn)行考核，包括制定工作計(jì)劃、工具使用、操作技能、展示交流、實(shí)訓(xùn)報(bào)告等考核點(diǎn)[3]。

2.4.6 應(yīng)用反饋及課題完善

收集每屆學(xué)生所學(xué)知識(shí)與現(xiàn)崗位技術(shù)需求的吻合度以及廠方的滿意度。通過每屆學(xué)生和廠方兩方面的反饋信息，不斷修改和完善開發(fā)的技能操作訓(xùn)練課題，使之更貼近生產(chǎn)實(shí)際，讓學(xué)生在學(xué)校的實(shí)訓(xùn)與工廠的實(shí)際情況基本吻合，幫助學(xué)生提高職業(yè)技能和職業(yè)素養(yǎng)。

3 操作技能實(shí)訓(xùn)課題小結(jié)

高職教育要以社會(huì)需求為目標(biāo)，以就業(yè)為導(dǎo)向，堅(jiān)持培養(yǎng)面向生產(chǎn)建設(shè)、管理和服務(wù)第一線需要的，實(shí)踐技能強(qiáng)、具有良好職業(yè)道德的較高素質(zhì)的技術(shù)應(yīng)用型人才[4]。采用以調(diào)研、設(shè)計(jì)、論證、制作、實(shí)施和反饋為一體的循環(huán)開發(fā)過程，運(yùn)用任務(wù)驅(qū)動(dòng)法和教學(xué)做一體化實(shí)訓(xùn)方法，是推進(jìn)和發(fā)展職業(yè)技能培訓(xùn)和提高學(xué)生操作技能的有效方法[5]。以操作技能為核心的實(shí)訓(xùn)課題在實(shí)踐應(yīng)用中得到了良好的教學(xué)效果和師生、廠礦的肯定。主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

(1)提升職業(yè)素質(zhì)和職業(yè)技能。通過開發(fā)具有工程背景的技能操作訓(xùn)練課題，學(xué)生可以從中學(xué)會(huì)工藝分析并將工藝需求按照PLC電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求和步驟完成每個(gè)課題。每一個(gè)課題都是一個(gè)完整的小型控制系統(tǒng)，學(xué)生在完成課題時(shí)需要從信號(hào)傳感檢測、PLC處理控制直至輸出驅(qū)動(dòng)外部設(shè)備整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)角度去動(dòng)手實(shí)施。通過課題實(shí)訓(xùn)，可以使學(xué)生對(duì)電氣自動(dòng)化專業(yè)的課程體系以及其他專業(yè)課程，如自動(dòng)檢測、電機(jī)與拖動(dòng)等有更深刻的認(rèn)識(shí)。

(2)服務(wù)高素質(zhì)技術(shù)技能型人才隊(duì)伍建設(shè)。高職畢業(yè)生是技能型應(yīng)用人才隊(duì)伍中的主要組成部分，所開發(fā)的技能操作訓(xùn)練課題是打造符合國家職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)高技能人才隊(duì)伍的必要條件，也是高職院校服務(wù)社會(huì)和企業(yè)的具體體現(xiàn)。

(3)打造一流實(shí)訓(xùn)師資。教師必須通過調(diào)研，在了解當(dāng)今主流電氣控制設(shè)備、電氣類維護(hù)人員技術(shù)要求的基礎(chǔ)上開發(fā)課題。同時(shí)，教師自身必須熟練掌握PLC控制技術(shù)，才能開發(fā)出具有針對(duì)性的操作技能實(shí)訓(xùn)課題。

培養(yǎng)具有較高職業(yè)素質(zhì)和職業(yè)技能，能主動(dòng)適應(yīng)市場的高技能人才是職業(yè)教育的發(fā)展趨勢。雖然，現(xiàn)已開發(fā)的操作技能實(shí)訓(xùn)課題還不夠豐富和完善，但它是實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)值得推廣的好方法。

[1]廖常初．S7-300/400 PLC應(yīng)用技術(shù)[M]．北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2005.

[2]胡新陽．論職業(yè)教育操作技能的形成[J]．沈陽教育學(xué)院學(xué)報(bào),2010,12(2):105-107．

[3]趙瑞林．基于工學(xué)結(jié)合模式的PLC實(shí)踐課程教學(xué)建設(shè)研究[J]．價(jià)值工程,2011,(15):265-267．

[4]姜大源．高等職業(yè)教育的定位[J]．武漢職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào),2008,(2):5-8．

[5]李旭海,陳西青．基于校企合作的職業(yè)技能“培訓(xùn)包”開發(fā)研究[J]．黑龍江教育學(xué)院學(xué)報(bào)，2011，30(6)：79-80．

The Development and Research on PLC Higher Vocational Training Subject to Operational Skills as the Core

LI Zhi,YANG Jie,ZHANG Ya-Jie

(Wuhan Engineering Institute,Wuhan 430080,China)

Practical teaching is the most important link in the cultivation of students’ professional skills and professional quality in higher vocational education. Programmable logic controller (PLC) application technology as an important professional course in mechanical and electrical engineering. With the characteristics of its highly practical courses and higher vocational talents training target, development and research on PLC higher vocational training subject to operational skills as the core, not only has practical significance to improve the students’ operational skills, the necessary condition is also culture conforms to the national occupational standard and enterprise demand for high skilled talents.

operational skills;higher vocational education ; PLC; training subject

2014-05-01

2013年武漢市屬高校教學(xué)研究項(xiàng)目(2013198)

李 智(1980-)，男，湖北武漢人，講師，碩士，E-mail：30106974@qq.com。

G718.5

A ?

10.3969/j.issn.1671-234X.2014.03.013

1671-234X(2014)03-0061-03