高职院校机电专业PLC实验室改造分析探究*

曹嘉佳 王佳庆 沈侃

摘  要  高职院校实验室主要用于学生授课及技能实践训练，实验室的建设水平直接影响院校学生的培养目标。为培养更多高素质技术技能人才、能工巧匠、大国工匠，高水平的实验室建设刻不容缓。基于机电专业PLC控制系统的构建与维护这门核心课程的实验室改造建设进行分析探究，分析现存的实验室缺点，结合当前职业教育机电专业人才培养目标及社会需求，更新改进PLC实验室设备，满足职业院校培养符合社会需求的高技能人才需求，同时兼顾技能竞赛训练及社会人员岗前培训技能鉴定需求。

关键词  高职院校；机电专业；PLC控制系统的构建与维护；PLC实验室

中图分类号：G482    文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2022）20-0018-03

0  引言

社会主义现代化建设推动职业教育高质量发展，为国家提供坚实的人才和技能支撑。2021年4月，全国职业教育大会召开。习近平总书记对职业教育工作作出重要指示，强调加快构建现代职业教育体系，培养更多高素质技术技能人才、能工巧匠、大国工匠。会议充分体现了国家对职业教育发展的高度重视。近年来，高职院校教学思路理念不断深入改革，越来越重视学生的技能培训，强调实操教学的重要性，不断为国家输送高素质的技能人才。同时，实验室建设与管理越来越被重视。实验室的建设水平直接与高职院校教学培养目标挂钩，高水平的实验室建设不但能满足学校基础的教学任务，还可以作为学生参加技能大赛的实训场地，激励学生不断提高技能水平。实验室除了为学生提供学习资源外，还可满足社会人员的基础岗前技能培训及技能鉴定[1]。

本文以机电专业的PLC实验室为例，结合目前状况进行分析并改进。PLC控制系统的构建与维护作为机电专业的核心课程，是本专业学生必须掌握的一门课程。智能制造时代，实现生产自动化是大多数企业的发展目标，大部分智能设备和技术与PLC技术密切相关，大力开发PLC技术的应用势不可挡。为了更好地为智能制造企业培养高素养的技能人才，PLC的学习尤为重要，加强PLC实验室建设势在必行。同时，要提高PLC实验室的利用率并加强实验室的管理，充分发挥实验室的作用[2]。

1  PLC实验室现存问题分析

高职院校实验室管理对学校发展至关重要，目前实验室建设和管理都存在一些问题。以苏州工业园区职业技术学院的PLC技术实验室为例，本实验室主要配置德国FESTO和日本Omron公司的各类传感器，西门子公司的S7-300系列PLC及STEP 7编程软件，培养学生掌握传感器与PLC的基本知识，了解PLC控制电路的设计构建，熟练掌握PLC控制程序的设计方法，并能根据工业项目的控制要求，实现PLC控制系统的整体设计、安装接线及运行调试。本实验室基本能满足基础的PLC技能知识学习，培养学生一定的动手能力，但实际中也存在各种问题，具体分析如下。

1.1  实验室设备更新缓慢

目前，苏州工业园区职业技术学院PLC实验室配备的是西门子公司S7-300型号的PLC，使用年龄达到十年以上而未更新换代，而多数智能制造企业用的是西门子公司S7-1200型号的PLC产品。实验室配备了数字量与模拟量的实训模块，但模拟量的模块缺少匹配的实训设备，企业的生产设备展模拟量的处理是非常常见的，学生缺乏这方面的知识学习，在实际工作中无法处理模拟量信号的编程。实验室设备可以满足学生基础的PLC知识学习，但不匹配企业的实际生产设备，使学生的学习与企业的实际应用情况脱轨，影响学生发展。对PLC实验室进行改造更新前，实验室管理人员应对企业的需求进行充分调研，咨询企业相关工程师以了解当前企业的岗位实际需求。

1.2  实验室设备功能有限，利用率低

PLC实验室的实训设备只能满足基础的PLC指令应用学习，学生在工作中无法利用所学知识点去处理实际问题。同时，当前的实验室仅能满足日常的教学任务，无法为一些技能大赛提供场地，限制了学生进一步的发展。如全国西门子大赛中的离散行业竞赛利用的是西门子S7-1200产品，鼓励学生参加此类技能比赛有利于提高学生的学习兴趣，培养学生的分析能力、团队合作能力及问题解决能力。通过改进PLC实验设备，提高实验室的利用率，有利于增强实验教学效果，使高职院校的发展同步社会的发展。

1.3  实验室管理制度不完善

PLC实验室挂有实验室管理制度及实验室安全制度，这是实验室正常运行的保障，但在实际执行中依然存在一些问题，如实验器材的整理要求、一些较昂贵设备的维护要求等不明确。制定完善的实验室管理规定，有利于教学任务的正常开展，提高教学质量。同时，实验室安全至关重要，学生根据实验室设备操作管理制度安全地操作运行实验室设备。

1.4  实验室管理人员缺少专业培训

通常管理实验室的负责人是普通的任课教师，缺少实验室管理方面的经验，同时大部分高职院校侧重培养教师的科研水平，对教师的实践能力缺少重视，导致在实验室管理上存在滞后性，对学校的实验室长期发展存在不利影响。提高实验室管理人员的专业素养和管理能力至关重要，有利于高职院校人才培养工作顺利进行。

2  PLC实验室改造可行性分析

PLC技术的应用满足了工业自动化生产，随着PLC应用领域日益扩大，PLC技术及其产品结构都在不断改进，功能日益强大。现有的PLC技术实验室设备老旧、功能单一，无法满足企业需求，因此，实验室的改造势在必行。通过市场调研及校企合作引进一批新的PLC实验设备，制定新的PLC教学目标，有利于更好地为自动化行业提供符合企业需求的高技能人才。更新后的实验室不仅可以提供丰富的教学实践资源，还可以为PLC相关技能类竞赛提供培训平台，同时可以承担一些社会服务，如企业的岗前培训、技能认证等。PLC实验室的改造提升不仅有利于提高学生学习质量，通过承担各类培训更有利于提高高职院校的认可度和知名度，推动高职院校可持续发展[3]。

2.1  课程教学实训及技能竞赛培训

苏州工业园区职业技术学院的PLC控制系统的构建与维护为机电专业学生的核心课程，主要来源于制造企业生产过程中针对自动化生产线（或设备）的控制、运行、技术改造、维护和管理等工作任务。本课程以培养学生独立以及合作完成专项工作任务能力为目标，通过本课程的学习，使学生了解传感器和PLC控制回路的构成，掌握西门子S7 PLC的编程方法，能够阅读PLC的程序，分析PLC控制系统，能根据工业要求进行气动回路的设计、安装、调试，并用PLC进行编程控制，同时培养学生发现、排除简单故障的能力。但随着企业的自动化技术发展不断更新，原有的PLC实验室教学设备无法匹配企业的人才需求。并且，现在有很多国家级及省级的技能大赛涉及PLC的相关技术，因此，更新实验室的教学设备有助于扩展学生的实践能力。学生通过参加一些PLC相关的技能大赛也有助于培养学习的主动性，提高专业技能，从而增强未来的职业适应性[4]。

2.2  职业技能培训与认证

开展职业技能鉴定，推行职业资格证书，是国务院在科教兴国战略中的一个重要举措，它有利于提高劳动者的素养，推动劳动力市场深化改革，对促进我国经济发展具有重要意义。目前，高职院校制定实践教学培养目标应与职业技能证书相联系，PLC实验室设备更新可依据PLC相关的技能认证内容，这样学生都可以得到针对性的PLC专业技能培训，从而获取就职岗位所需要的PLC技术职业证书，有利于拓宽学生的职业发展道路，也有利于增强学生就业后的岗位适应性[5]。

2.3  社会人员培训服务

高职院校除了承担日常的教学任务，也应该承担相应的社会服务。企业对PLC技术人才的需求日益增加，但企业无法提供充足的人力物力为员工提供PLC培训。通过校企合作，学校可以专门定制可以满足企业实践培训的实训设备，为企业提供岗前培训，缓解企业的培训压力，进而为促进社会发展贡献自己的力量[6]。

3  PLC实验室教师团队建设

目前，大部分实验室由学校的专业教师管理，大部分教师的专业知识能力很强，但缺乏一定的实验室管理能力。同时，学校也缺乏对实验室管理的培训，实验室设备更新缓慢，实验室只能提供简单的教学培训。如何提高教师的实验室管理能力和实验室的利用率，已成为大部分高职院校迫切需要解决的问题。完善的实验室管理规定和高效的实验室利用率更有利于高职院校培养综合型技能人才[7]。

高职院校可以和企业加强合作，将企业的实验室管理制度适度引进自己的实验室。专业任课教师与企业的工程师也需要建立一定的联系，及时了解企业的技术设备更新程度，从而对实践教学内容及设备进行相应的更新调整。高职院校应对管理实验室的教师进行定期的专业培训与考核，有利于实验室的可持续发展，高质量的实验室对人才培养及社会服务具有重要影响[8]。

4  结束语

PLC实验室是学生开展PLC技能实训的平台，对学生实践能力的培养具有关键性的作用，可以促进高职院校长远发展。随着技术的日新月异，传统的实验室存在各种问题及隐患，无法满足目前的人才培养目标。因此，高职院校应该加大投入进行实验室升级改造以及实验室管理员培训管理，提高实验室的利用率，不断提升人才培养质量。

参考文献

[1] 张立峰，武小芳.职业教育中实验室规划建设问题探讨[J].考试周刊，2016（48）：148.

[2] 吴钰琳.PLC一体化实验室建设开发[J].职业，2016（35）：96.

[3] 梁兴华.构建基于技能大赛和岗位需求的中职PLC实训室[J].亚太教育，2019（6）：87-88.

[4] 沈晓斌，李蕊，李梅红.基于应用型人才培养的智能制造柔性生产线实验室建设[J].天津职业院校联合学报，2020，22（1）：47-53.

[5] 徐志红.可编程控制器实验室改造分析[J].造纸装备及材料，2020（49）：104.

[6] 孟祥海.PLC实验室硬件升级改造与实训项目设计[J].无线互联科技，2020，17（8）：48-49.

[7] 李莎.基于机电类“技术技能人才”培养的自主创新综合实训装置的开发与研究[J].河北农机，2021（6）：94-95.

[8] 施乙展.浅谈高职院校实验室建设与管理[J].大学，2021（22）：14-16.

*项目基金：江苏省骨干专业建设项目“汽车运用与维护技术”（项目编号：2017JYTZYTD12）；江苏省2021年高校教育信息化研究重点课题“‘空中课堂备教研学评实践探究——以PLC课程为例”（项目编号：2021JSETKT033）；江苏高校哲学社会科学研究一般项目“‘研究导向型教学模式在高职教育中的应用探究”（项目编号：2022JYT01ZZ12）。

作者：曹嘉佳、王佳庆、沈侃，苏州工业园区职业技术学院在读研究生，研究方向为机电一体化研究（215123）。