应用型高校PLC技能型人才培养模式研究与探索

李艳萍，赵晓宇，张文霞，郭华，张锐

（鄂尔多斯应用技术学院 信息工程系，内蒙古鄂尔多斯 017000）

随着科学技术的进步，智能化已成为当前工业发展的主要趋势。 PLC（Programmable Logic Controller 可编程控制器）作为现代工业控制三大支柱之一，在当前工业自动化控制领域具有广泛的应用。《PLC 原理及应用》是自动化专业的一门必修专业课程，具有非常强的实践性和应用性。 高校学生学好本门课程可从事电气控制设备的安装、调试、运行与维护工作，对地方经济社会的发展具有重要意义。因此，本课程的实践教学改革在工科专业学生培养过程中起着举足轻重的作用。应用型本科大学以培养“应用型、创新型、复合型”人才为培养目标。 因此，提升“PLC”课程教学质量，提高技能型人才的工程素养，使应用技术型高校的本科生真正做到理论与实践互相渗透、相互融合，从而实现学校与企业之间的“零对接”[1,2]。 本文着重以“就业为导向，以学生为中心”的指导思想为出发点，从教学内容、教学方法、考核方法及思政教育四方面进行PLC 技能型人才培养模式的实践与探索。结合思政教育，提高学生的学习兴趣和动力，进而增强学生的思政品德、人文素养和职业操守，提高人才培养质量。

1 PLC 课程教学存在的问题

《PLC 原理及应用》课程是工科院校自动化专业一门非常重要的专业必修课程，学院就业指导中心有关自动化专业往届就业调查表明，每届学生中从事PLC工程控制领域相关工作的占比60%以上。 工业设备不断更新升级，要求高校根据社会需求的变化实时对技能型人才培养模式进行改革，从而提高学生的就业竞争力与工作内容的相互适应性。 传统的PLC 教学环节课时量少，理论课时32 学时，实验课时16 学时；验证性实验较多、形式单一、理论与实践脱节等缺点，导致在实践环节学生由于理论知识薄弱，无法顺利完成实验；此外，现有的实验内容大多数是验证性实验，一些学生仅仅关注实验现象而忽略了实验过程的逻辑性及内在原理，削弱了学生的学习兴趣、创新实践能力和专业技能的培养。理论教学和实践教学的一体化，可以通过不同层次的实验教学，循序渐进地提高学生专业知识和创新实践能力以及工程素养，二者互相融合、相互渗透，进一步突出“以学生为主体，以教师为引导”的教学模式，达到授之以渔的教学效果[3,4]。 因此加强PLC 课程的实践环节，培养学生的操作能力、创新能力与实际应用能力就成了应用型高校PLC 技能型人才培养模式教学改革的重点。 结合地方应用型高校鄂尔多斯应用技术学院PLC 实践平台及PLC 课程的特点，探究应用型高校PLC 技能型人才培养模式。

2 改革措施

2.1 教学内容理实一体化

根据《PLC 原理及应用》课程实践性强的特点，针对传统的理论课和实验课分别在课堂和实验课的做法，进行理论与实践一体化的教学改革。 把PLC 理论教学课堂及实践教学基地合二为一，按照理实一体化的教学内容改革要求，把PLC 课程的有关理论知识贯穿于实践教学环节中，把课堂搬进实验室，实验室就是教室，教师利用黑板、 多媒体和实验平台进行理论教学、操作演示。笔者所在院系所配置的理实一体化平台所采用的是西门子S7-1200 和S7-1500 系列PLC。 因此在讲授PLC 供电及通信方式、 基本结构和外部I/O端口连接以及各种编程指令时，教师可以一边讲解一边操作演示，让学生对照实践平台的PLC 实物进行实时操作及外部接线训练，课程理论教学内容随堂进行实践演练，做到理论知识讲解和实践训练有机结合，充分发挥实践平台的直观随时可操作优点，学生反馈有难度的知识，当堂就可以解决消化，有利于高效率地完成每节课的教学目标[5,6]。在PLC 应用技术教学中，软件方面我们以TIA 编程软件和PLCSIM 仿真软件为平台，能让学生掌握PLC 硬件组态和控制程序设计以及程序调试方法，通过实际的PLC 硬件设备，随时查看实验结果，发现错误，及时修改，重新编程调试，形成反馈学习机制，培养学生分析问题并解决问题的能力，利用理实一体化教学实践平台，可以进行PLC 的外部接线、程序的编写、软硬件的统调、项目的验收等技能训练，学生的实践技能得到较多训练，通过一个完整的项目，学生从系统设计开始，再到系统安装，最后进行系统调试。 这种教学方式能让学生在学习中真正体会到学习的乐趣，可以很好地实现学校到企业的无缝对接。例如在PLC 指令系统这部分教学中，如果单纯只是讲解各种指令的理论内容，会使学生感到非常枯燥，提不起学生的学习热情，影响教学效果。通过该理实一体化平台，采用PLC 指令编写简单指令程序，去理解各种指令的原理及具体的应用，这样在实践教学内容完成的同时也提高了学生对理论知识的理解及应用能力，有效地解决了理论与能力双重培养的问题，对学生自主学习的积极性起到了良好的调动作用。 理实一体化实践平台能完成理论性、验证性、设计性的教学内容，可有效完成理论知识和实践技能之间的无缝连接，有利于培养和锻炼学生知识应用能力和实践创新能力。

2.2 教学方法递进化

教育要遵循因材施教的特点，在PLC 实际教学过程中，随着学生对PLC 教学内容理解的不断加深，考虑到学生学习过程的递进化过程，实践教学方法采用设计性实践、综合性实践、工程应用型实践三个层次的实践教学，三层次实践教学难度逐渐加深且内容互相渗透。在三个层次实践教学内容均已完成的情况下，结合理论实践一体化实践平台所配置的西门子系列PLC控制系统，指导PLC 学习兴趣浓、成绩优秀的学生参加全国性比赛，如西门子杯工业自动化挑战赛、中国智能制造挑战赛等。 以大赛为依托，培养PLC 高级应用技术型人才，增加学生就业的竞争力。 通过全国性赛事，可以检验教学和实践环节的改革成效，发现问题，及时查漏补缺，进而形成良性循环，以赛促教，以赛促学，最终达到培养PLC 基础理论扎实、综合能力强、工程素质高的高级应用型技术人才，更好地服务地方区域经济社会发展。 教师可以利用现代信息技术进行辅助，例如采用微课形式，教师可以提前将常用PLC 工业软件使用方法以视频形式发给学生，让学生提前预习，这样在课堂就可以节省时间，提高听课效率，腾出更多时间可以用来实际编程与操作以及教师与学生、学生与学生之间的讨论交流，提高课堂效率。

2.3 教学考核多维化

针对PLC 课程应用性、实践性强的特点，在改革了教学内容、教学模式等方面后，对学生的考核评价方法也应该随之改变，总体改革思想要加大实践能力的考核比重，从而评价学生对PLC 理论知识的掌握程度以及实践操作中分析问题、解决问题的能力。整个教学过程以加强学生实践能力为主，具体考核评价内容如图1所示：成绩主要分为平时成绩、理论成绩和实践成绩三部分。平时成绩由课堂出勤和现场提问组成，占比20%；理论成绩由期末考试决定，占比40%、实践成绩由实验操作过程、实验结果和实验报告三个环节组成，占比40%。在实际考核时不仅关注实验结果，更应该对整个实践过程进行考核，因此这部分考核指标为实验操作过程考核（包括硬件组态及软件程序的编写和调试过程）占比50%，最终的实验结果考核占比30%，包括硬件线路的设计、IO 地址分配、程序调试结果、仿真组态结果；整个实践环节结束后收取的实验报告占比20%。理论成绩考核则由期末考试获得。通过上述考核方式，可以多维度全方位地加强学生对PLC 在工业控制中实际应用过程的考核评价，有利于培养具有良好工程思维和扎实实践操作能力的PLC 技能型人才，助力提高应用型高校PLC 技能型人才的培养质量。

图1 PLC 课程考核内容

2.4 教学过程加入思政元素

2016年，习近平总书记在全国高校思想政治工作座谈会上指出，做好高校思想政治工作，要用好课堂教学这个主渠道，思想政治理论课要坚持在改进中加强，其他各门课都要守好一段渠、种好责任田，使各类课程与思想政治理论课同向同行，形成协同效应[7]。 在PLC课堂教学中融入课程思政元素，实现育人要先抓思想，不仅可以在思想高度上指导学生掌握各种技能知识，还可以进一步提升学生的综合素质，提升技能型人才的培养质量。 例如进行PLC 实践操作中，在设备接线及程序调试时，教师要教育学生仔细认真，程序调试在功能实现的基础上，精益求精，继续改进，以实现占用CPU 内存最小的最具可读性的PLC 程序，培养学生一丝不苟的敬业精神、精益求精的工匠精神，在PLC 的工程实践中，把工匠精神作为抓手在教学活动中有机贯穿，在PLC 系统设计安装调试过程中培养学生严谨踏实、精益求精、一丝不苟的工程素养，为“中国制造2025”做出自己应有的贡献。 在PLC 每节课程结束后，要求学生要整理好实验室各个设备，物归原位，并且清理实验室卫生，培养学生的吃苦耐劳精神、认真负责的工作态度。课程思政教育潜移默化、润物细无声的育人方式始终贯穿在课堂教学中，可以充分发挥教师育人的功能和作用，使课堂教学活动变得更鲜活、更有感染力，实现价值观的引领，将价值观的培育和塑造有机融入专业知识和技能的讲授过程，践行高等教育立德树人的使命。

3 结语

结合PLC 课程的特点，分析在传统教学过程中存在的理论与实践脱节、教学模式创新性不强，考核方法单一，思政教育等不足，提出从教学内容、教学方法、考核方法及思政教育四方面进行PLC 技能型人才培养模式的实践与探索，切实提高学生的实践操作能力及解决工程实际问题的创新能力，达到培养基础理论扎实、综合能力强、工程素质高的高级应用型技术人才的目标，有效提高学生的就业能力，可更好地服务地方经济社会发展。 本课程的改革可为应用型本科相关课程的改革和建设提供有益借鉴。