高职《西门子PLC编程技术实训》教学改革与实践

龚爱平

（深圳信息职业技术学院机电工程学院，深圳 518172）

高职《西门子PLC编程技术实训》教学改革与实践

龚爱平

（深圳信息职业技术学院机电工程学院，深圳 518172）

以深圳信息职业技术学院智能控制专业近三年毕业生的就业情况及《西门子PLC编程技术实训》教学问卷调查为基础，剖析了目前《西门子PLC编程技术实训》的教学现状及存在的问题；借鉴EIP-CDIO的基本理念，结合企业岗位需求和学生自身学习情况、兴趣爱好及就业意向，引入企业项目开发过程的教学改革与实践，探讨了“做中学”的教学改革对策，探讨了“基于工作过程的教育和学习”的教学原则。通过14智能控制专业A、B两班的《西门子PLC编程技术实训》教学实验对比，发现采用传统教学的A班学生对实训项目的理解率只有56.3%，而采用本教学改革方案的B班学生对实训项目的理解率达到92.6%，且学生对实训角色非常感兴趣。期望对PLC编程技术的教学改革有所启示。

智能控制专业；EIP-CDIO；教学方法；课程体系

深圳信息职业技术学院的《西门子PLC编程技术实训》课程是在学生学习完了《西门子PLC编程技术》理论课程之后为期2周的实训课程，学生通过该课程学习，可以提高动手能力，增加工程过程性经验，开拓眼界，建构编程思想，掌握新技术。但是，由于部分学生对工科技术类课程兴趣不高，尤其是女生，致使《西门子PLC编程技术》理论知识掌握不够好，他们对接下来的《西门子PLC编程技术实训》课程会产生抵触情绪，甚至害怕期末成绩不及格而产生恐惧感，这种状态让人堪忧，亟需改革。

EIP(Ethics,Integrity,Professionalism) 是指讲道德、讲诚信和职业化，CDIO(Conceive-Design-Implement-Operate) 表示构思－设计－实现－运作，EIP-CDIO就是注重职业道德与诚信、与构思－设计－实现－运作进行有机结合、以培养高级工程专业人才为目标的高等工程教育新模式[1、2]。在实训课程中，只要恰当地注意教学过程中的主要变量，结合学生的学习特点，让学生接受合适的教学角色，就有可能使90%以上的学生都达到理解水平。

本文以深圳信息职业技术学院智能控制专业近四年毕业生的就业情况及《西门子PLC编程技术实训》课程教学问卷为基础，分析目前《西门子PLC编程技术实训》的教学现状及存在的问题；然后，以深圳信息职业技术学院2014级智能控制专业的《西门子PLC编程技术实训》教学A班、B班为对象，借鉴EIP-CDIO “做中学”和“基于工作过程的教育和学习”的基本理念，进行了教学对比试验，提出了相应的教学改革与实践。

1　毕业生就业情况与教学现状分析

笔者对深圳信息职业技术学院近四届智能控制专业（2016级前叫计算机控制专业）的435位毕业生进行了就业情况与对《西门子PLC编程技术实训》课堂教学反馈做了一个问卷调查，收回423份，回收率超过97%。数据统计结果如表1所示。调查结果显示，《西门子PLC编程技术实训》课堂教学项目严重脱离工作过程，培养的部分学生进入企业后，不能适应岗位职责和工作压力而离职。因此，应该从课堂教学着手，对《西门子PLC编程技术实训》教学现状进行分析。

表1　近四届智能控制专业毕业生就业情况及对《西门子PLC编程技术实训》课堂教学反馈Tab.1 The nearly four intelligent control major employment situation of graduates and their feedback of the Siemens PLC programming technology teaching

导致表1的结果，主要原因是学生水平参差不齐。大部分学生自学能力差，还处在中学教育的思维模式中，希望老师讲精、讲透，学习方法机械、呆板；有些学生与《西门子PLC编程技术实训》的前期课程学的不好，对实训项目一筹莫展；部分学生抱着毕业后不从事该课程知识的工作，更是不听不做，在表1中，具体职业为文秘和其它。

2　EIP-CDIO课程体系

EIP-CDIO理念是以培养高级工程专业人才为目标的高等工程教育新模式，EIP-CDIO 理念的培养目标是具有创新能力的工程型人才，而高职教育的培养目标是培养高端技能型人才。高职西门子PLC教学必须立足于高职教育的特点，借鉴和融入EIP-CDIO理念进行西门子PLC编程技术课程教学改革和研究。表2中给出了EIP-CDIO教学模式各阶段与工程项目活动的对应关系。

表2　工程项目活动与EIP-CDIO教学对应表Tab.2 The activity o project and the corresponding table of EIPCDIO teaching

2.1实训室背景下的教学实践

教学内容上还是依据学校的实训设备，学生完成实训项目。本文拟改进以前的教学方法，参照EIP-CDIO理念，结合企业项目开发的实际工作流程，要求学习方法上以小组协作学习为主，结合企业项目开发工作的实际岗位需求来提高学生的技术能力和职业素养，如图1所示。

图1　实训项目分工概图Fig.1 The teaching and learning method sketch plan

在教学过程中，教以项目化教学，学以小组协作学习为主。对学生安排子项目（只涉及本专业课程知识的项目）和分组安排不同的主项目（涉及三门以上专业课程知识的项目），根据实际项目人员的学习能力和兴趣，分工设置模拟角色。然后提供模拟实际工程的项目，作为实践教学的学习和操作内容，同学间协调合作，在教师的引导下，按照实际工程项目的运行流程、借助各种媒质自主完成任务。由以书本为中心过渡为以“案例”、“项目”为中心，由以课堂为中心转变为以实际经验为中心，由以个人为中心转变为以团队为中心，锻炼学生解决问题、独立思考的能力，加强学生实践能力、交流沟通能力和团队合作精神的等职业素养。

具体的教学方法是学生按《西门子PLC编程技术》成绩三人分成一组，每人双重角色，根据学习能力和对项目的兴趣，项目组自己分配项目经理、软件工程师、硬件工程师、测试工程师、销售人员、文员。原则上要求项目经理和文员为同一个人，软件工程师和硬件工程师为同一个人，测试工程师和销售员为同一个人，学生也可以根据组员情况分配职责，但必须每人承担两项工作任务，老师作为项目组企业的总经理和客户。

实训项目有难、中、易，不同困难程度的项目，要求完成时间不一样。学生抽取实训项目任务书后，项目经理召集本组成员，讨论项目的要求，依据自己组员能力情况，讨论是否接受本项目的实训任务，即企业里面的立项环节，如果觉得实训任务要求超出本组成员的能力，项目经理则书面给老师(客户)提出修改实训项目任务要求，经老师同意后，该小组即为该项目立项。由于本专业部分学生获得了ISO9001:2008质量认证体系证书（毕业条件之一），小组必须把全部文件按ISO9001:2008质量认证体系的文件管理要求，把各阶段的文件整理并和项目一起提交给老师验收，纳入项目成绩考核系统。

项目立项以后，项目组讨论项目实施规划，项目经理制订工作进度，经小组讨论无异议后，把签了小组成员姓名的工作进度表提交给老师审核。老师同意后小组方可开始动工，否则必须重新对工作进度表进行修改。老师同意后，硬件工程师在电脑上完成硬件接线电路图，然后项目组讨论硬件图的风险性和成本，然后由硬件工程师完成接线，软件工程师开始编写与调试软件，调试完毕后交付测试工程师测试，测试内容包括产品的接线质量，软件操作，填写产品的电气特性等。期间，项目经理要求每半天下课前20分钟给老师汇报遇到的问题及项目进展情况，直至项目完成。

2.2课程评价方法的实践

由于《西门子PLC编程技术实训》为实操课程，不存在期末试卷考试来评价学生的成绩。本教学改革要求考核方式上由原来的“以教师为中心”向“以教师和学生结合”转变，以多主体、多方式、多标准、过程性的考核与评价来推进学生职业能力的提高，改变原来考核方式单一、考核标准单一的缺陷，设置多种考核方式，以技术报告、现场操作、产品审查、文件记录和总结、学生互评等方式来根据不同的考核内容进行考评，促进教学相长。

具体的评价方法是项目结项时，老师和班上其他项目组的项目经理组成评审团，对项目进行考核。此时，产品销售员要对评审团讲解产品的性能，回答评审团的问题，然后评审团对项目按照项目难易度、开发时间、项目完成质量、项目组成员对项目的操作熟练程度、文件整理情况等进行评分。

3　教学改革的成效与反思

针对2014级智能控制两个平行教学A班（49人）和B班（53人）做了一个比较试验，其中A班学生按照传统的教学方式进行教学，而B班学生则按照EIP-CDIO理念进行教学，然后对两个班学生对实训项目的了解程度和实训报告情况进行了跟踪调查，A和B两个班的比较结果如表3所示。

表3　A班与B班教学效果对比Tab.3 Comparison of teaching effect between class A and class B

两组学生测评结果显示，实验班的测试成绩明显高于对照班，表明本研究中依照EIP-CDIO理念提出的教学方法对于提高学生掌握教学内容和完成实训任务有显著效果。EIP-CDIO理念强调发挥学生的主体功能，调动学生学习的积极性和主观能动性。对于实训课程，只要了解学生的学习兴趣，安排相应的实训内容，开展分层次教学、情趣教学，围绕“学生主体，教师主导”，给予学生足够的时间，相信“人人都能学习”的教学观点，大多数学生都将积极参与实训项目中，并顺利完成实训任务与掌握相应的职业技能。

强力推进高等职业教育，深化课程改革，这是历史赋予高等职业教育的神圣使命，新课改是推动高等职业教育的必然选择[3]。基于EIP-CDIO理念和工作过程的教育，以工程项目研发过程为载体，让学生以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式学习工程[4、5]。根据企业工作模式下的工程教学，为实训教学改革提供了最佳实践的参照模型，具有很强的可操作性[6]。

在这种背景下，我们提出“高职《西门子PLC编程技术实训》教学改革与实践”，并对它进行尝试。发现那些《西门子PLC编程技术》理论没学好的学生，上实训课时不仅没有抵触情绪和恐惧感，反而多了份活跃气氛，在组员编写程序时，还认真把硬件接线修整齐，参照硬件图纸给接线编号，测试时认真负责，不放过任何错误，因为这是他不需要依靠理论知识而能做好的工作，做好了这些有利于他接下来的项目汇报和整个项目的评分。任何人的失误都会给项目组其他成员的成绩带来影响，组员间必须多沟通，凝就团队协作能力，组员的职业素养潜移默化的在提升。教学实践的结果是激发了学生的兴趣，增强了求知欲，学生能积极参与并一起顺利完成实训项目。

由于学校实训设备的不足，有些实训项目比较简单，三人一组时，容易造成一或两个学生没多少事干而造成课堂纪律不太好管理，不过，他们能通过简单的项目来了解自己在复杂项目中的职责要求。因而，要提高学生的技术能力和职业素养，还是需要国家和社会给职业院校投入资金，建设一些与时俱进的实训设备，教师也应该多下企业和参加一些培训，了解本专业的企业需求和发展状况，这对全面提高学生的就业能力有着十分重要的意义。

4　结束语

通过本课题在我校14级智能控制专业A、B两班的教学改革与实践，形成了以下重要成效：①培养了学生自学的方法及建立企业工程项目的概念；②鼓励学生查阅各种工程资料，提出质疑，优化项目，建立工程成本和项目周期的概念；③提高了学生认识，进而明确工程项目开发的价值，激发自主创新的能力。学生在学习中历经工程生命周期的全过程，在获取专业知识的同时，提高沟通能力，团队能力，从而满足“掌握智能控制技术专业必备的的基础知识和专业技能，具有工业控制网络等计算机控制系统及工业控制设备的生产制造、调试、运行维护、技术支持、产品销售及其管理等实际工作所需的高素质技术技能型人才”的专业人才培养要求。

[1]Edward F.Crawley.The CDIO Syllabus – A statement of goals for undergraduate engineering education.2001.1.http://www.cdio.org.

[2]胡兴志,丁飞已.工程系统、工程教育与CDIO课程改革.现代教育科学﹒高教研究.2015,3(2):77-83.HU Xingzhi,DING Feiji.Engineering system,engineering education,and reform of CDIO curriculum[J].Modern education science:Higher education research edition.2015,3(2):77-83.(in Chinese)

[3]王晓安.PLC控制器在电气控制项目化教学中的应用.辽宁高职学报.2013,15(11):55-56 WANG Xiao'an.The application of PLC controller to electrical control project teaching[J].Journal of Liaoning higher vocational.2013,15(11):55-56.(in Chinese)

[4]宋国庆.基于CDIO理念的“可编程控制器技术”课程改革.吉林广播电视大学学报.2012,9:8-10.SONG Guoqing.The reform of programmable logic controller technology curriculum based on CDIO[J].Journal of Jilin radio and TV University.2012,9:8-10.(in Chinese)

[5]Maria K.Wedel,Johan Malmqvist,Peter Goodhew.CDIO applied in the context of materials science.Proceedings of the International CDIO conference,June 11-14,2007:3-7

[6]查建中,何永汕.中国工程教育改革三大战略[M].北京：北京理工大学出版社，2009.ZHA Jianzhong,HE Yongshan.The three strategies to reform engineering education in China[M].Beijing:Beijing institute of technology press,2009.(in Chinese)

【责任编辑：高潮】

The Teaching Reform and Practice of Siemens PLC Programming Technology based on the Higher Vocational Education

GONG Aiping
（School of Electromechanical Engineering,Shenzhen Institute of Information Technology,Shenzhen 518172,P.R.China）

Based on the employment situation of graduates of intelligent control major in Shenzhen institute of information,this study analyzes the current situation and common problem of the practice of Siemens PLC programming technology teaching.Through discussing the typical experimental results of the Siemens PLC programming technology curriculum in Shenzhen institute of information,and referring to the idea of the EIP-CDIO theory.This article presents a new teaching reform and development of teaching methods and evaluation method based on enterprise project development process.Used this method to teach the computer control technology major students class B of grade 14,the results showed that the students were very interested in their practical training role.The teaching methods for students can guide students to actively participate in training curriculum and training project.The study results are expected to have some significance in the Siemens PLC programming technology curriculum teaching reformation.

Intelligent control major; EIP-CDIO; Teaching method; Course system

G718.5

A

1672-6332（2016）03-0081-04

2016-08-21

深圳市教育科研规划2015年重大课题（编号：yzbb15082）；深圳信息职业技术学院第六批教育教学研究课题（编号：2016jgyb012）

龚爱平（1977-），男（汉），江西宁都人，博士，讲师。E-mail:gongap@sziit.edu.cn