中高职机电专业核心课程中对创新精神的培育路径探索——以“PLC应用技术”为例＊

凌双明

（长沙航空职业技术学院，湖南 长沙 410124）

1 中高职课程教学目标现状分析

目前中职学校和高职学校的教学目标主要包括知识目标和能力目标，在教育部提出“教书育人”的总体目标后，很多中职、高职院校的课程目标中均加入了素质目标。素质目标以学生爱国精神和民族自豪感为主要内容，对于机电一体化技术专业的核心课程的具体素质目标与课程模块结合不是很紧密。以长沙航空职业技术学院机电一体化技术专业的中高职衔接实验班为例，该班学生毕业于中职学校，就读于高职，是本校机电一体化技术专业技能竞赛的后备军，在学习专业核心课程“PLC应用技术”方面，学生具有以下特征。

基础扎实，技能强。85%以上学生为中职的优秀毕业生，参加过技能竞赛并获奖，对PLC控制原理、工作站编程所需的理论知识掌握得比较好。全部学生都参加了校级技能比武，选拔出12人参与了“机电一体化装调”技能竞赛后备人才培育。

职业素养表现好。学生入校后由课程团队的学业导师进行全程辅导，反馈信息显示在实践训练中，具备良好的职业素养，关注机器人产业的发展趋势，有为先进制造业贡献自己力量的意识。

创新能力待提高。学生具备PLC控制系统的编程和调试能力，但是在PLC系统和机器人视觉技术的创新性应用和调试方法上都存在创新性不足的问题，习惯依赖传统方法解决工程项目和设备调试。

结合学生的学习特点，统计课前线上自主学习内容和测评数据，确定PLC控制视觉分拣系统程序软件设计和程序调试为教学重点，以PLC通信连接、工件识别分拣程序移植和应用方法为教学难点。

2 课程创新精神的培育路径

2.1 融通“岗、课、赛、证”，重构高职学生“任务进阶”教学内容

依据企业机器人视觉系统装调典型工作任务，整合“PLC应用技术（高级）”和“工业机器人现场编程”的跨课程资源，融合“X”证书中级标准，设计单元功能和整体功能模块。根据智能制造大赛复杂设备使用情况，设计综合应用能力模块。

各单元功能指向整体功能，再将其移植到大赛设备上进行改造和综合应用创新，将智能视觉分拣有机融合到智能制造切削单元设备。以“难度递增、任务进阶”原则优化重组课程内容。“岗、课、赛、证”融通如图1所示。

图1 “岗、课、赛、证”融通

2.2 分析中职优秀毕业生的学情，提高学生创新能力

聚焦专属人才定制，创设“场景模拟、能力递进”教学模式。本项目采用机器视觉技术、PLC技术、工业机器人技术、智能制造技术，将新工艺、新技术、新设备有机融合，打造成为先进制造业培育复合型技能人才的专属定制项目。按照“岗课赛证”一体化融通，对岗位能力要求、职业技能等级标准、智能制造大赛考核标准进行迭代和整合，全面提升学生的综合技能。采用“工作站、X考证、比赛”模拟教学场景，运用“理、虚、实、模”结合的教学方法，按照“结构编程、虚拟调试、综合实操、模拟比赛”逐层递进任务，构建“场景模拟、能力递进”的教学模式，全力保障因材施教。

2.3 开发“三可”学习资源，营造“三模”教学场景

团队加强校企合作，自主研发“安装接线可检测、阶段成果可复盘、大赛设备可改造”的多样立体、虚实结合的软、硬件“三可”教学资源。采用虚拟仿真软件模拟工业机器人生产线车间场景，用机器人应用编程考核平台模拟“X”证书的PLC系统设计和装调部分考证场景，将智能相机和传送装置融进智能制造切削单元大赛设备模拟技能大赛场景，以实现教学资源与教学环境的“三模”融合。为提升学生应对比赛的能力，要求学生对设备进行深度智能化改造与实践，以强化学生改造和应用复杂设备的能力。

2.4 突出学生中心地位，构建“三维成果互换”评价模型

构建“三维成果互换”模型，进行分类评价。第一类为按每个任务的单项成绩综合评定项目成绩；第二类为通过“X”证书考核中级或高级考核，用证书的等级成绩等效于学业成绩，实现“课证融通”；第三类为按参加技能比赛等级（校级以上即可）获得的名次给予相应的激励成50绩。鼓励学生学习先进技术，提高参与比赛的积极性，激发学习内生动力。

按照全力达成三维教学目标和教学重难点要求，基于现实学情，以学生为中心，推进混合式“双师课堂”。用项目技能点对标“X”证书进行量化考核，加深“引证入课”实施力度，助力学生职业能力和素养提升。

2.5 推行“理、虚、实、模”教学，践行“岗、课、赛、证”融通

以项目任务为载体，通过校企合作开发PLC仿真实训系统和智慧工厂虚拟仿真系统，让学生充分利用课内有效时间学知识、练技能。从理论学习、虚拟操作、设备实操方面分阶段展开。突出工业机器人应用编程资格考试相关内容，对接技能大赛考核要点，着力提升岗位技能，同时也关注“X”证书考试和应赛能力提升。采用“理论、实操、虚拟、模拟”相结合的一体教学方法，真正做到融“证、赛”入“课”，全力推进“岗、课、赛、证”融通。

参照“X”证书标准分组上机联调，根据“企业实际生产线工作站”的开发顺序流程完成方案设计和软、硬件调试。使用宇龙仿真软件进行高度仿真、完全模拟实际工作过程，仿真无误后进入设备工位进行操作。教师巡回指导，引导学生规范设计、树立操作意识和精益求精工匠精神。通电前先做设备模块安全测试，融入安全教育。通过分组实操练习、教师分类指导掌握学习重点。运用小组合作编程、教师个性辅导方法突破学习难点。

训练结束后将学习成果上传分享到课程平台。教师与企业导师严格按照职业技能等级标准综合评价学生作品功能的实现情况。完成工作任务后按6S管理要求整理工位，打扫卫生，培养学生形成良好的职业素养、劳动习惯。

按照学习成果互换机制，对于通过“X”证书考核的学生，按照证书等效项目考核分数，为参加技能大赛的学生加分，根据获奖等级直接认定学业成绩。模拟考证摸底学生情况，对考证“吃力”的学生，在课后由教师进行个性辅导，推荐参加“X”证书的初级考试；学有“余力”学生，可拓展新技术、学习新规范、新工艺，推荐参加“X”证书的中、高级考试，并安排进阶任务，鼓励其课余时间参加项目集训，为全国技能大赛储备生力军[1-2]。

3 课程实施效果分析

3.1 三维教学目标全面达成，提升了就业竞争力

课前，细化知识点，进行“制造强国、技能报国”思政主题教育，促进学生树立远大理想信念，解决学生“怕困难”的问题；课中，将典型工作任务转化的教学案例运用到课堂，紧密衔接“X”证书技能要求，操作规范对接企业工艺标准，“五步”强化技能，解决学生“怕动手”的问题；课后，深化综合技能，全国技术能手以身示范，学生探索新方法，将技术创新应用到复杂设备上，培养学生的创新精神，解决学生“怕挑战”的问题。混合式学习有效、实时促进学生综合能力提升，三维教学目标全面达成提升了学生的就业竞争力。

3.2 “X”证书的考核通过率高，激发了学习内生力

北京赛育达对省内开设了“X”证书考核试点的院校进行了统计，数据显示，2020年省内“工业机器人编程应用”“X”证书初、中级总体通过率分别为59%和43%；学生在科学设计教学项目、精心组织教学后，参加省内组织的首次“X”证书考核，初、中级总体通过率分别达到了79%和60%，均明显高于省内平均水平。“六环五步”教学模式贯穿于项目设计、实施过程，激发了学生学习的内生动力，显著提高了教学效果。

“X”证书理论、实操考核结果对比如图2所示。

图2 “X”证书理论、实操考核结果对比

3.3 各级技能大赛成绩优异，增强了学习自信力

鼓励中职和高职学生积极参加校级、省级、国家级等各级技能竞赛，近年来，从中职学校选拔出一批参加过中职技能竞赛并获得省级以上奖励的学生参加高职类的智能制造技术、现代电气控制系统装调、机电一体化等项目的省级、全国技能大赛，获得省一等奖8项、国赛一等奖2项。学生通过技能竞赛逐步成长为“工匠”后备军，以赛促学营造了学习氛围，增强了学习自信力，为学生职业岗位能力的提升奠定基础。2020年和2021年的湖南省高职学校的毕业生，只要在高职技能竞赛中获得过省级一等奖以上的奖励，均可以直通本科，为技能突出的优秀毕业生专升本提供便利，为高职毕业生提供了一条可以继续深造的成才之路。

4 课程模块和环节设置的特色与创新性

4.1 “三可三模”融合，教学组织显创新

使用“安装接线可检测、阶段成果可复盘、大赛设备可改造”的优质软硬件教学资源，模拟“工业机器人生产线车间、X证书考核、智能制造管控系统大赛”场景，实现资源与环境的高度融合，情景化组织教学，充分调动了学生学习兴趣。将智能相机和传送装置融进智能制造切削单元大赛设备中，在提升学生应对比赛能力的同时，丰富了学生的实践经验，提升了学生岗位竞争力，培养了创新精神。

4.2 “理、虚、实”结合，校企合建落实处

与“华中数控”等行业名企共同开发虚拟仿真软件、协同共建校内工业机器人实训室、联合建设校外实外基地，引入企业案例作为教学载体。开展线上线下混合、理虚实一体教学，虚拟仿真调试使教学项目的学习由课内实践练习拓展到课前、课后的仿真训练，有效缩短了课内训练时间。课前线上学习、课中设备实操训练、课后虚拟仿真训练，将校企合作开发的教学载体、教学资源充分应用于教学全过程，校企合作的深度与广度得到延伸[3]。

4.3 教研双轮驱动，教改能力稳提升

近年来，团队聚力“三教”改革，骨干成员获得全国智能制造大赛教师组一等奖1次、省教师教学能力比赛一等奖2次、省创新创业大赛二等奖3次；与企业合作开发的三维虚拟仿真软件和配套数字化教学载体已在国内同类院校实训教学中推广应用；工业机器人系统与航空装备制造维修结合所取得的科研成果获得2项军队科技进步奖。

5 下一步的措施

5.1 个体差异关注不足，“生与生”的搭配需再优化

按学生意愿建立学习小组，工作角色随机安排，欠缺对学生个体学情的差异化分析，小组互助学习效果暂未达预期。应细化学情分析，依个体学习特点和需求建立学习档案；“组内异质”建组，分工协作、角色轮换、优势互补；“组间同质”密切组间交流，制定公平合理竞争规则，增强学习共同体合力。

5.2 情感交流局部缺失，“师与生”的融合需更深入

教师与学生双方过于在意考证通过率和技能大赛成绩，导致教学实施重结果、多批评、少关怀，快乐学习氛围不足。应充分发挥学业导师作用，在学业上进行理性引导，在情感上用心交流；技能导师言传身教“全国技术能手”成长历程[4]，使学生在良好学习氛围中体验学习的乐趣、收获的喜悦，切实推动“德技双修、并行并举”。