中职《PLC控制技术》的教学变革

姚坤福

（江苏省溧阳中等专业学校，江苏常州，213300）

0 引言

传统的PLC教学中，程序的编程很枯燥，程序的调试往往输入用按钮代替，输出用灯代替。为解决学与用脱节、理论与实践脱节、教师与行业脱节的问题，现将本课程的传统内容作出变革。旨在培养学生核心运用所学电工、机械、传感、控制等方面相关专业知识与技能，掌握该专业培养目标设定的电气控制运行与维修、电气设备安装与维护、PLC编程与调试等工作的高素质劳动者和技能型人才。弘扬精益求精的工匠精神，激励广大青年走技能成才技能报国之路。

1 课程模块化整合

1.1 课程结构

立足于机电类行业工作岗位能力要求，遵循学生认知规律，打破传统的学科课程体系，采取项目化教学形式对PLC知识与技能进行重新构建，突出技能的培养和职业习惯的养成，力求做到学做合一，理实一体。为此，我们以三菱FX系列PLC为样机，选用GX编程软件，依据实施性专业人才培养方案，并落实国家专业教学标准，优化整合课程体系，将课程整合为六个模块，内容均来自企业的真实工作任务。从基本指令、步进指令到功能指令，由浅到深，层层递进。

项目为模块四。在文明城市的创建中，城市路灯管理职能部门将路灯的清洗和维护作业的任务交给企业，企业在已有的爬杆机器人基础上联合学校共同研发路灯养护机器人，最终促成了项目的形成。

1.2 模块设计

以连续16学时的“路灯养护机器人的PLC控制”为例，它分为两个项目。项目一完成爬杆机构的PLC控制。项目二各小组对爬杆机构实施功能优化，并根据本组的方案完成养护机构的PLC控制，最终实现路灯养护机器人。项目三为第二课堂，由企业老师在线授课，研究爬锥度杆机器人的PLC控制，实现课堂的延升和拓展。

2 教学模式与策略

2.1 教学模式

本课程授课对象为中职二年级机电技术应用专业，通过前面的学习，学生已经具备了PLC编程和调试的基本知识以及利用网络学习平台进行分析和解决实际问题的能力。学生在学习过程中喜欢动手实践，乐于在情境中发现问题、思考问题，但对选择性和并行性SFC编程和调试还存在困惑，系统装调操作的规范意识亟需加强。

采用项目化教学模式，以产、学、研、用结合为途径，渗透必须掌握的知识和技能，凝练精益求精的职业精神，塑造新时代综合应用型人才。

2.2 教学策略

利用学校在“科研资源、师资力量”以及企业在“行业标准、设施环境”等方面的优势，创建多维度、深层次、制度化的学习共同体，在企业导师与师生互说、互教、互学直至完成任务的过程中，企业产品优化推广，双师型教师精准培养，一专多能型学生技术熟练，也解决了社会关注的民生问题，有效促进了政、校、企三方的良性合作和共同发展：企业的产品获得优化推广，促进了学校培养双师型教师，让学生由学习者逐渐成为熟练的技术工人，政府也解决了关注的民生问题。

2.3 实施要点

2.3.1 以项目为导向的教学模式

课程的开发围绕真实工程进行，在“杂乱无章”学习情境中培养学生的设计能力和问题解决能力，在看似“杂乱无章”的学习情境中找到一个抓手，引导学生进入一个看得见，摸得着的真实工程设计项目中，从而使学习过程清晰、有趣。

2.3.2 信息技术与课堂教学深度融合

（1）自开发仿真平台，探究动作可行性

在“仿真调试”的任务中，学生通过自开发的仿真平台进行虚拟演示，演示结果可形象展示机器人的动作，解决了流程图抽象，学生不能自主判断对错的难点。如“项目一、任务一、认识爬杆机构”的学习中，学生分解上、下行动作次序，通过仿真演示，可以直观看到流程图转化为机器人的动作演示，从而能直观判断其动作分解是否正确，避免了实物因受到重力作用而掉落造成损坏，实现了从动作到流程图的转换。

（2）SFC编程，清晰呈现编程思路

在“SFC编程”的任务中，学生通过GX软件进行SFC编程，他们只需将仿真成功的动作流程图添加上合适的转移条件，程序就可以一步步往下执行。如“项目一 任务三 编程与调试”中，爬杆机构（上行）的单周期工作过程可划分为手松→臂伸→手夹→脚松→臂缩→脚夹6步，转移条件选择可靠的闭环控制元件—磁性开关，机器人就可以实现上行。SFC编程还可以解决基本指令不允许多负载输出的问题。这样的方法能使编程者的思路更清晰。

（3）教学平台，“线上”+“线下”有机结合

课前，学生完成教学平台上预留的学习任务，平台收集学情反馈给老师，以便老师掌握学情，适当调整教学内容。在任务实施过程中，学生可在平台上参与“课堂测试”、“投票”、“动态分组”等活动。如“项目一 任务一 认识爬杆机构”中：老师在活动中发布程序段测验，学生完成后提交平台，老师在平台上查看成绩后针对性的进行分析，突破重难点。

如在“项目二 任务一 方案的设计与认证”中，在课前的实地调查及采访后，学生汇报方案，各组根据功能的不同，在平台上进行二次分组、上传资料、组内组间相互评价，最后由企业导师点评。在这一过程中，各组营造共同愿景，组间尊重彼此差异，多样的交流对话形式，创设了互动情境，师生共相互促进，共同提高。

（4）学习助手，自主探究解决问题

在“程序调试”的任务中，自开发的学习助手小程序，帮助学生解决程序的调试过程中遇到的问题。如“项目二 任务三 编程与调试”中：在调试过程中，电磁阀动作力度不够，学生可以先在学习助手中查询，自主探究解决问题，提高了学生理论应用于实践的能力。

3 教学实施成效

3.1 提升学生编程与调试能力，促进职业素养的形成

本模块学习以后，对学生的知识和技能提高具有显著的正向影响，学生具备了PLC选择性、并行性流程类程序的编程与调试的能力。通过来自企业真实的工作任务，学生完成了爬杆机器人的功能实现、硬件的改造以及路灯养护机器人的编程与调试，提升了学生的能力，促进了职业素养的形成。

图1 课程项目组织流程示意图

图2 学生成绩雷达图

3.2 并行调试支持，突破了单线程引导的困难

本模块中“调试环节”较为关键，学生完成功能的调试是本模块的能力目标之一。传统的实训课堂，老师“一对多”，往往有时解决的都是简单的问题。基于这种原因，自开发了“学习助手”小程序，在发现问题时，学生可先在学习助手上查询相关的资料，探索解决。此外，学生助手、老师也可以提供帮助。在这三者支持下，突破实践课教师只能单线程引导的困难，提高课堂效率。

4 特色与创新

4.1 自开发仿真平台，解决PLC编程中抽象、不可视等问题

自开发仿真平台，为突破编程中的难点提供新的思路。比如：本模块中对人类来说依靠神经、肌肉系统的协调很容易完成的爬杆动作，对机器人来说相当复杂，必须先将动作分解转化为基础动作后，才能进一步对其进行调控。由于学生缺乏对机器人动作的认知，通过仿真平台，将分解好的动作按一定顺序组合，虚拟演示，形象展示机器人动作，解决了流程图的抽象问题，突破了学生不能自主判断动作次序对错的难点。

4.2 自开发教学机器人，培养学生创新工程能力

传统的PLC教学相对繁琐、枯燥，学生学习兴趣不浓厚，尤其是程序的调试，往往输入用按钮或者行程开关代替，输出用灯代替，直接导致了学与用脱节、理论与实践脱节、教师与企业脱节。本模块将企业原有爬杆机器人进行二次开发，设计出教学机器人。学生在学习的过程中，对教学机器人进行功能优化以实现路灯养护，为企业解决了实际问题。

如“项目一 任务一 认识爬杆机构”中，学生通过仿真平台将机器人爬杆动作抽象成流程的算法。在“任务二 爬杆机构单步动作的编程与调试”中，用PLC编程语言实现流程算法，将仿真动作输出到自开发的教学机器人，完成机器人的单步动作，极最大限度地调动与激发学生学习的积极性、创造性与主动性，培养学生自主拓展任务和拓展项目的创新意识，最终达到培养学生创新工程能力的目标。

4.3 自生长的教学资源,促进校企共同发展

项目实施过程中，学习助手小程序、仿真平台、教学机器人、GX编程软件等多种资源并行支持。例如：根据企业和学生反馈，老师对学习助手进行补充、完善，实现实时更新、动态成长，接轨企业需求、行业发展；通过教学平台动态分组、在线测试等活动，形成过程性资料，产生教学评价，达成教学资源使用即生长。

在项目实施的过程中，劳动教育贯穿始终，帮助学生树立正确的劳动观念，培养学生奋斗、奉献、创新、敬业的劳动精神。并将活动的主体交给学生，他们在探索的过程中，体验到获得感，成就感，培养学生的责任心和荣誉感，最终提升学生的劳动能力和素养。但在实际企业生产中，PLC编程技术是不断进行更新的，所以我们应该不断更新我们的教学理念，不断更新我们的新技术，才能培养出适应时代的综合型技能人才。