基于专业认证的“机床电控及PLC”课程改革

石秀敏 邓三鹏 刘朝华 王钰

摘要：在职业技术师范教育认证背景下，对职业技术师范类专业的“机床电控及PLC”课程进行深入探究，分析当前课程教学存在的问题，依据师范教育认证理念设计课程教学改革方案，开展教学实践活动，力求充分发挥教学改革对教学质量提升的促进作用，为职业技术师范类专业的课程改革提供有益借鉴。

关键词：职业技术师范认证;机床电控及PLC;课程思政;教学模式

中图分类号：G712    文献标识码：A    文章编号：1672-5727（2022）03-0071-07

为贯彻党的十九大精神，有效提升职业教育教师的教学能力，2019年，教育部印发了《职业技术师范教育专业认证标准》（以下简称《认证标准》）。《认证标准》指出“以学生为中心、以产出为导向、持续质量改进”为三大认证理念，其中课程设计与教学是专业认证的重要基础，能充分体现国家对专业人才培养体系建设和运行过程中的质量要求。同时，课程建设也是专业建设的核心要素，对毕业要求具有非常重要的支撑作用。专业认证过程一是关注课程对毕业要求的支撑情况，二是关注课程教学对毕业要求的落实情况，三是关注课程与教学的评价及改进情况。《认证标准》的颁布，为职业技术师范教育专业课程改革提供了新思路。在诸多职业技术师范教育专业课程中，“机床电控及PLC”课程是一门能有效提升学生工程思维能力的重要实践课程[1-2]，但是，目前“机床电控及PLC”课程教学面临着教学方式較为单一、教学内容设计不够科学合理等问题[3]，亟需对课程的教学目标、教学内容、教学方法及教学评价等进行改革。因此，将教学实践内容与职业技术师范教育认证理念深度融合，合理安排教学改革各个环节，对于提升“机床电控及PLC”课程的教学质量意义重大。

一、“机床电控及PLC”课程教学改革思路

三大认证理念是贯通于职业技术师范类专业整个教学过程中的行动指南，为“机床电控及PLC”这类机电技术教育专业课程的改革指明了方向[4-5]。

（一）以学生为主体，设计课程教学模式

《认证标准》指出，“以学生为中心”的认证理念是在教学模式转变过程中逐步形成的[6]。就本质而言，“以学生为中心”教育理念的产生，是“中心点”转变，也是教师工作重点的转变[7-10]。因此，在进行“机床电控及PLC”课程改革时，教师需紧紧围绕“以学生为中心”这一理念推进课程改革。第一，引导学生树立积极、正面的价值观。遵循“满足学生发展需求为目的”这一原则进行教学模式设计，为“机床电控及PLC”此类实用性课程的学习者树立价值理念，进而为机电技术教育专业培养具有较高综合素质的专业化人才提供“风向标”。第二，挖掘学生学习兴趣。教师充分运用“教育者—受教育者”双主体的教学方式，激发学生潜能并充分挖掘学生对“机床电控及PLC”课程的学习兴趣[11-13]。相关研究发现，影响学生学习心态的关键因素是学生对课程感兴趣的程度以及其对学习目标明确的程度，可见，在教学过程中，教师利用双主体教学模式与学生形成良好的互动关系极其重要。因此，教师应针对教学内容与学生的实际学习情况，与学生积极开展交流与讨论，为学生营造一个轻松活跃的学习环境，使学生的学习效果得到显著提升。

（二）以产出为导向，设定课程教学目标

“产出导向”是将重心放到学生毕业后“能做什么”的问题上。具体而言，从目标制定应遵循的原则方面来看，“产出导向”强调以逆向思维推演的方式制定目标，使不同层级目标间呈逐层递进关系，并形成相互支撑的目标体系[14]。从目标设计的具体要求方面来看，所设计的目标能足以支撑机电技术教育专业人才培养目标，并能够达到师范生毕业要求，具体表现在以下几方面：第一，明确人才培养目标和资源配置。课程教学目标设计应在本专业的人才培养目标以及资源配置基础上进行。人才培养目标为资源配置提供方向，课程资源配置为课程目标的完成提供保障，二者相互依存、相互联系。可见，只有通过本专业人才培养目标以及资源配置的合力支撑，才能促使课程目标得以实现。第二，开展深入调研。调研是制定课程目标的前提基础，教研组应对机电技术教育专业的教师教学和学生学习方面的需求进行深入调研，结合“机床电控及PLC”课程教学目标，明确学生在毕业后需具备的专业素养和能力，有效支持目标“产出导向”。第三，保证目标可测量性和可操作性。教师应设计实践性、操作性较强的“机床电控及PLC”课程教学目标。如运用“了解”“掌握”“运用”等可视化动词，将学生应获取的能力充分体现在课程教学目标表述中，便于教师更加客观且准确地评价学生学习效果，并及时有效地解决学生面临的学习困境。

（三）以持续改进为宗旨，优化课程教学评价

“持续改进”这一认证理念强调教学评价在教学改革中的重要地位，形成“开展评价—及时反馈—持续改进”的闭环教学改进流程[15]。第一，开展评价。在课后，教师应针对学生整体学习效果进行全面且客观地评价，将过程性评价方式与终结性评价方式相结合，从多方面客观地认识自身在教学方面存在的优势与不足。第二，及时反馈。及时反馈是“机床电控及PLC”课程教学评价体系构建和改进的连接主线。课前、课中和课后阶段，教师应进一步明确学校和学生等反馈主体的作用，全方位地了解自身教学能力强弱、学生是否获得既定知识与技能、学生学习任务完成情况等重要反馈信息。第三，持续改进。在已获取评价和反馈信息基础上，教师应从多方面剖析学生项目完成情况，进而掌握学生的学习效果。同时，需要对教学过程中出现的各类问题进行归纳、整合并提出解决方案，及时解决学生的学习问题，并给出课程开展的具体规划方案。

二、“机床电控及PLC”课程教学改革内容

（一）教学目标和内容设计

1.教学目标设计

以立式四方刀架学习任务为例。该任务的学习目标分为四个部分：一是初步认识刀架机械结构;二是描述刀架机械运作的规律;三是掌握刀架电气控制电路的具体连接方式;四是分组探究刀架部分的CNC参数配置方式。

2.教学内容设计

为了将“机床电控及PLC”课程的“机床电控”环节及“PLC”环节两部分内容实现前后关联，分别用电气控制情境、PLC情境以及机床电气情境进行控制。因此，将“机床电控及PLC”划分为电气控制情境、PLC控制情境以及机床电气控制情境三部分，具体项目设计应尽量贴近数控机床的实际控制过程，并将各个项目与零散的知识点相融合。课程教学项目如图1所示。

（二）教学环节设计

“机床电控及PLC”属于实操性很强的课程，要求学生具备一定的抽象思维能力和动手操作能力。当前，部分机电技术教育专业教师还是运用传统教学思维方式设计课程教学环节，导致课程实践环节只是流于形式。具体而言，传统课程教学中的课内实践部分只是例子的简单验证，学生不需要动手操作连接电路，仅需完成实验报告即可。忽略了职业教育中“以学生为中心”的教学理念，不利于实现机电技术教育专业的人才培养目标。因此，“机床电控及PLC”课程专业教师，应将项目实施作为贯穿课程内容的主线，设计并实施“教学做”一体化教学环节。第一，教师应担任学生的引导者这一角色，将学生以5人为一组进行学习小组划分，由小组长带领组内成员有序地开展项目研究。与此同时，在项目开展过程中教师还应将教学内容引入项目中，使教学内容与课程实践充分结合。第二，以“教育者引导—学习者主体”的教学模式开展实验实训环节，使学生分析和解决问题的能力得到显著提升。另外，在实践教学过程中，教师应依据循序渐进的原则，安排实训课程内容，并基于学生已有能力，有序推进教学进程。第三，以任务驱动式教学法为主要教学模式。首先，教师应借助机电技术教育实训室，为开展项目式课程教学提供适合的教学环境。其次，创设企业职业模拟情境类学习氛围，培养学生分析问题和解决问题的能力。最后，每个学习小组都应严格按照任务的“导入—承接—筹划与决策—实施—评价”的实施环节展开。具体而言，教师需为学生布置任务，待学生承接任务后，以小组为单位展开资料查阅和讨论环节，逐步推进项目任务，直至学生完成工作任务后，以报告或讨论的形式进行个人和小组总结，最终由教师进行任务总结与任务评价。

（三）教学评价设计

传统的“机床电控及PLC”课程评价方式是以笔试考试为主，实践考试及平时表现考核为辅。这导致学生只是单纯地掌握了PLC指令、电气线路控制模块等相关理论知识，而未形成电路故障排除等相关实操能力，因此，改革“机床电控及PLC”课程的考核评价方式势在必行。“机床电控及PLC”课程的成绩评价应由单项考核和综合考核组成。单项考核占总成绩的70%，且每项考核内容与课程内容及教学培养目标一一对应。此外，教师应采用学生个人评价和小组评价相结合的评价方式，对学生的协作能力、实践操作能力和创新能力进行过程性评价考核。课后，进行综合测评，具体考核内容主要由实践考核、提交报告和答辩三部分组成。考核完成后再由教师给出总结性评价意见。

三、“机床电控及PLC”课程教学改革实践

（一）制定教学目标

根据机电技术教育专业毕业要求，从知识获取能力角度出发，对“机床电控及PLC”课程教学大纲进行修订。在新修订大纲基础上确定5个课程目标，分别为：课程目标1是了解低压电气元件的构造、运行规律及特性;课程目标2是把握继电器—接触器控制系统的研究和设计方式;课程目标3是把握PLC的运作结构与原理，掌握系统硬件配置及基本指令含义;课程目标4是掌握PLC控制系统的基本分析方法及用PLC指令进行程序设计方法;课程目标5是熟练把握STEP7—Micro/WIN编程软件的应用及设计方法，可依据电气控制系统运作机理及PLC基础知识对控制系统进行简单地连接与调试。在此基础上进一步分解出机电技术教育专业知识和能力毕业要求的5个指标点。课程达成目标与毕业要求达成指标点的对应关系如表1所示。

（二）修订教学内容

“机床电控及PLC”课程应从以下几方面对整体内容进行修订：一是课程目标方面。明确课程作用定位，更新课程标准。二是教材内容方面。与工学结合单位合作，编制偏向于运用情景教学模式的教材内容，使教材内容设计与职业院校机电技术教育专业学生的学习需求相匹配。三是教学资源方面。基于机电技术教育专业课程特点及学校实训环境，开发科学的教材、教案和课件。四是教学模式方面。教师应利用“线上课程+线下讲座”相结合的学习模式，设置教学内容和安排教学环节。

针对“机床电控及PLC”课程的部分内容，应从以下两方面进行修订：一是完善学习任务体系。首先，将使用与维修电控设备的岗位实体作为教学内容的承载主体;其次，将原电气控制基础知识融入到多种载体中;最后，增设电气控制电路零部件故障排查方式新内容。二是优化教材内容。首先，电气控制及PLC编程内容的编排遵循自上而下的复杂程度递增规律;其次，在多种学习情境中，各工作任务所涵盖的知识点和实践技能难度呈递增趋势;最后，将常用电器、机床电器、S7-200系列作为课程内容载体，依据由易到难的教学原则，开发3个学习情境。这些学习情境包括9个典型工作任务，每个工作任务与图1中课程各部分内容情境的项目划分相对应，如表2所示。

（三）融入课程思政

为实现全方位人才培养目标，高职院校教师应将课程思政元素融入专业课程教学中，帮助学生在学习过程中树立正確的三观。因此，深入挖掘“机床电控及PLC”课程中的思政元素，找寻课程思政元素切入点，设计“机床电控及PLC”课程思政，对于提高课程思政的时效性以及思想引领作用具有重要意义。

1.挖掘课程思政元素

结合习近平新时代“五位一体”总体布局思想，挖掘“机床电控及PLC”课程思政元素，如图2所示。

2.设计课程思政元素的切入点

结合图2中的课程思政元素，以“机床电控及PLC”课程中的常用低压电器章节为例，将课程思政元素融入到具体的课程教学中。具体思政元素切入点以及融入路径说明如表3所示。

（四）改革教学方法

教师应采用基于“任务驱动式+翻转课堂”一体化教学方法，开展“机床电控及PLC”课程改革。课前，教师应利用任务页及线上资源，引导学生完成课前预习。课中，教师应通过提问式教学法，充分激发学生的学习积极性，不断培养学生的思考能力与沟通交流能力。课后，教师应引导学生进行自我反思，促使其不断总结学习经验。另外，教师还应给予学生一定的反馈，使学生及时意识并改正自身存在的问题。基于上述改革措施最终形成“课前—课中—课后”的闭环教学活动流程，如表4所示。

（五）改革考核方式

“机床电控及PLC”课程注重过程性考核，重点在于考核学生运用工程思维解决问题的能力。这一课程的考核成绩分为两部分：一部分为平时考核、实验考核以及任务完成情况的考核成绩，占总成绩的30%;另一部分为期末考试成绩，占总成绩的70%。此种考核方式虽可反映出学生的基础知识掌握情况，但对于提高学生实践创新能力方面的作用并不显著。为解决这一问题，教师应将课程考核总评成绩设置为线上学习成绩（20%）、课堂表现（30%）以及考核成绩（50%）的总和。

第一，线上学习成绩。包括视频学习进度、知识测试以及作业三项内容的考核之和。教师通过各种方式激励学生积极主动地进行线上学习，实现提前了解课程基本内容的目的。该项考核的完成难度较低，且不确定性因素较多。如虽然教师可通过学习后台对学生线上学习情况进行实时监管，但学生线上学习真实情况难以进行客观评判，因此该项成绩仅占总评成绩的20%。

第二，课堂表现。包括学生线上学习的知识掌握程度（占此部分的30%）、课堂提问及分享成绩（占此部分的30%）、实验成绩（占此部分的40%）三部分内容。其一，实现线上课程知识掌握程度的考查，应先对学生线上学习内容、教师提问的基本知识点几方面进行考查。具体核算方式为：每名学生每学期须自主提出或分享问题讲解三次以上，取平均分作为该项最终得分。其二，课堂提问及分享成绩是由学生回答课堂扩展性问题、分享实验过程和结果两部分内容组成，该成绩按小组给定。核算方法为每个小组每学期至少回答和分享5次，将5次分数的平均值作为最终考核成绩。其三，实验成绩由小组给定，根据每节课实验结果和扩展性实验完成度进行打分，课程结束后的实验总成绩的平均分做为实验成绩。

第三，考核成绩。包含两部分，分别为理论考核（占此部分的40%）与实践考核（占此部分的60%）成绩。理论考核方式以开卷考试为主，且这一考核方式将扩展性内容作为重点考核内容。实践考核是教师设定15个不同的PLC项目，学生通过随机抽取题目的方式，在要求期限内完成项目任务，包括外部电路绘制、I/O分配、程序编辑与调试。总体而言，此种考核方式能够有效提升学生的实践能力。

（六）课程评价与持续改进

为了使课程改革方案更加具备可行性，需对改革后的“机床电控及PLC”课程进行评价。评价方法包括两种，分别为直接评价法和间接评价法。直接评价法即通过课程教学大纲确定考核方式的成绩分析法，根据校内课程达成度计算文件核算出课程目标达成度值，及毕业要求的达成度值。间接评价法即采用问卷调查法，重点针对课程评价值偏低的课程目标进行分析，并给出持续改进措施。对于直接目标值和间接目标折合值相差较大的课程目标，给出详细分析及改进措施。以某职业学院机电技术教育专业18级学生达成度评价为例进行分析，见表5所示。

职业技术师范教育认证理念为机电技术教育专业的“机床电控及PLC”课程改革提供了新思路。基于这一教学理念，机电技术教育专业教师通过明确改革方向、设计改革内容、落地改革措施三方面推进课程改革。从改革方向方面来说，教师将以学生为主体、以产出为导向、以持续改进为宗旨作为课程改革方向;从改革内容方面来说，教师将教学目标和内容、教学环节、教学评价作为改革主要内容;从改革措施方面来说，教师通过制定教学目标、修订教学内容、改革教学方法、建设课程思政等多方面进行改革。综合而言，系统化地推进“机床电控及PLC”课程改革，对于培养学生运用工程思维解决问题的能力、提升学生的思想水平及综合素养具有重要作用。

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（责任编辑：张宇平）

The Course Reform of Electrical Control of Machine Tool and PLC

under the Professional Certification

SHI Xiu-min， DENG San-peng， LIU Zhao-hua， WANG Yu

（Tianjin University of Technology and Education，Tianjin 300222， China）

Abstract： Under the background of "Teacher professional Certification of Vocation and Technological Education"， the article deeply explored the courses of "Electrical Control of Machine Tool and PLC" of the major of vocation and technological education and analyzed the problems existing in current course. According to the concept of teacher education certification， the teaching reform plan is designed and the teaching practice is carried out， so as to give full play to the role of teaching reform in promoting teaching quality and provide useful reference for the course reform of the major of vocation and technological education.

Key words： teacher certification; Electrical Control of Machine Tool and PLC; course education; teaching model

作者简介：石秀敏（1977—），女，硕士，天津职业技术师范大学机器人及智能装备研究院副教授，研究方向为机器人技术与应用、数控技术;邓三鹏（1978—），男，博士，天津职业技术师范大学机器人及智能装备研究院教授，研究方向为智能机器人技术及应用;刘朝华（1977—）男，博士，天津职业技术师范大学机械工程学院教授，研究方向为机器人技术与应用;王钰（1986—）男，硕士，天津职业技术师范大学机械工程学院实验师，研究方向为机器人技术与应用。

基金项目：天津市普通高等学校本科教学质量与教学改革研究计划一般项目“基于‘1+X’证书制度的机器人工程专业教学改革与实践”（项目编号：B201006603）;天津市普通高等学校本科教学质量与教学改革研究计划重点项目“基于师范专业认证的‘四方协同、四维一体’职教师资培养模式的改革与实践——以本科机电技术教育专业为例”（项目编号：A201006602）