基于“COMET+”的PLC应用技术课堂改革

程晶晶　周明龙　史娟荣

关键词：COMET；CDIO；OBE；教学改革

中图分类号：G642 文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2023）14-0109-03

0引言

在“双高”建设的大背景下，围绕“高水平大学、高水平专业”建设的总体目标和重点任务，开拓研究新视角，以COMET+CDIO+OBE为基础，构建规范、专业、系统的“PLC应用技术”课堂教学“五化”模式，结合企业岗位、产品、案例、车间、文化等企业生产要素，更好地将企业产品生产模式与学校人才教学模式有机结合，融入新型职业教育人才培养体系。

1 PLC 应用技术课程“五化”模式的研究

1）教学场所双元化。改变在单一教学场所组织教学的传统，探索了以“线下+线上”“学校+企业”等为特征的“双校园”教学形式。

2）教学内容项目化。以“OBE”理念为指导，通过对不同的项目进行小组项目模拟输出，分阶段组织项目教学，以技能比武的方式评估学习成果，改变过去以一张试卷评定期末成绩的传统。

3）教学手段信息化。改变了传统的线下教学模式，通过微信群、仿真软件、在线学习评价系统等信息化手段，践行了“O2O”的課堂教学模式。

4）教学主体合作化。提出了“4A”教学设计思路，将课堂教学分为课上老师布置与示范任务（Assign?ment）、课下学生完成任务（Accomplishment）、课上学生展示与老师评估任务（Assessment）、师生共同反思实现知识和技能的内化吸收（Absorption）等四个阶段。

5）课程证书一体化。在课堂教学中引入可编程控制系统应用程序设计“（ 1+X”职业技能等级证书），以职业技能等级证书考试通过率对教学效果进行评估，将课程与职业资格证书融为一体，增强程序设计能力。

2 COMET 职业能力测评在课程改革中的应用

文章以PLC 应用技术课程作为案例。COMET （Competence Measurement）职业能力模型由三个维度组成[1-2]，即内容、动作和要求，如图1所示。

1）内容维度：包括4个工作范围和对应的4个学习范围，即定向与概括性知识、关联性知识、特定与功能知识、学科系统化的深度知识，包括职业定向任务、程序化任务、包含问题的特殊任务和不可预见的未知任务。

2）行动维度：包括六个阶段：获取信息、制定方案、制定决策、执行方案、控制、评估。

3）能力要求维度：包括4个能力层级，即名义性能力、功能性能力、流程性能力、总体设计能力。

为解释和评估被测试者提供的任务解决方案，COMET建立了由8个指标组成的评估指标体系，对4 个能力等级进行评估[1]。本研究组以COMET职业能力模型为指导，以其测评方案为导向，对PLC应用技术课程的实施进行改革和实施效果评估，讨论PLC应用技术课程改革中COMET职业能力模型与测评方案的应用效果。研究对象为安徽机电职业技术学院2019级电气自动化4个班的204名学生，随机抽取2 个班作为试验班，其余2个班为对照班，包括101名试验班学生和103名对照班学生。二年级上学期开设PLC应用技术课程。对照班采用传统授课，在COMET 理论的指导下，试验班实行教学改革，比较专业能力和试验班、对照班最后的分数。

3 基于CDIO 工程理念的教学目标和课程结构调整

教学目标的重新认识：由知识目标转向知识应用目标，落脚点不在知识上，而在运用知识上。教学目的旨在为企业培养具有一定创新能力的技术技能人才。对教学内容进行合理地筛选、补充、更新和重组，以“管用、够用、适用”为原则，辐射相关知识点，根据行业发展方向及时动态更新教学资源，使教学内容既能反映PLC应用领域最基础、最核心的知识，又能反映PLC应用技术最新的进展情况和研究动态，以工程问题解决能力为导向，培养学生创新及岗位能力、社会能力，遵循学生认知发展规律的逻辑结构，做到与时俱进[3]。

课程体系重在注重理论知识与实践的结合，强调实践环节和课程内容的动态性。将零散的、孤立的课程有机地结合起来，以项目带动专业核心课程的设置和课程内容的完善，使学生从开始构思到最终操作都参与其中，以项目为导向，以培养学生解决实际工程问题的能力、自我获取知识的能力和创新精神为目的，培养复合型技术技能型创新人才。以PLC应用技术课程为例，教学内容从简单到复杂，逐渐融入相关知识点，以各种应用项目为教学载体，借助IOA虚拟仿真软件案例模型，将分散的知识点技能点串联起来，借助具有代表性的由简入深的典型项目，实现课程模块的渐进化。

4基于CDIO+MOOC 的教学模式的改革

大型开放式在线课程，即MOOC（Massive OnlineOpen Courses），是一种新兴的教育形式，参与者分布在各个地方，通过教学视频的学习以及师生之间的讨论和交流，获得课程教育。CDIO工程教育理念要求采用“互动讨论”的教学模式，以项目为载体。采用CDIO工程理念与MOOC教学模式相结合的教学模式可以让教师与学生产生更多的互动，激发学生学习热情、提高学习效率，学生在教育过程中占据主体地位，学生在进行交流时有很大主动性，通过积极交流与讨论，既丰富了自己的知识，也使自己的能力得到了提高[4-5]；在教学方法上，要从灌输式逐步转向启发式，重点培养学生的自主思维和发散性思维，教会学生学习方法，授之以渔，而不是授之以鱼；在教学方法上，教师要遵循学生的认识规律，不能仅仅从某一种知识体系出发，而是要真正做到因材施教，从学生的认识特点出发，开展教学活动。

5 基于COMET+CDIO+MOOC 的“五化”教学模式的具体实施

在课前预习、课中实施、课后拓展三个阶段应用基于COMET+CDIO+MOOC的教学模式[6]。根据职业教育教学改革需求，将翻转课堂与理实一体有机结合，采用实践探究、项目驱动等教学法，采取项目分解、化零为整、分步实现、逐级提高的教学思路。整个教学任务贯穿于课前、课中、课后，采取虚拟仿真、自主探究、实践操作、小组合作相结合以及线上线下混合式教学完成课程核心教学任务[7-8]。以PLC应用技术课程的案例项目——搅拌机控制系统的安装与调试为例，依据职业教育教学改革要求，基于理实一体与翻转课堂教学模式，采用任务驱动、实践探究等教学法，将任务分解，分步实现，逐级提高的教学思路。整个教学任务贯穿课前、课中、课后。采取虚拟仿真与实践操作相结合，自主探究与小组合作相结合，采用线上线下混合式教学，完成搅拌机控制系统的安装与调试的核心教学任务。

5.1 课前预学

课前，双师备课引入企业项目，教师将学习资源上传到教学课程平台，在教学课程平台引用组建MOOC 课程，并通过平台信息、微信发布课前预习通知。学生登录教学平台观看搅拌机控制系统的安装与调试相关MOOC资源，查阅资料进行自主学习，并且通过虚拟仿真完成课前任务。教师根据学生在平台上传预习结果的情况，为课上学习奠定基础，及时调整教学策略。

5.2 课中研学

1）情境导入，系统分析——直播“引流”。教师直播出镜，播放项目任务相关视频。通过分析任務视频，引导学生主动思考、分析、归纳，把握学生的听课状态并提高课堂的参与度，对于难以理解的知识点可以对照MOOC资源点点击学习。

2）硬件设计，软件编程——直播“带货”。学生观看任务视频，同时在教师引导下，绘制I/O分配以及PLC星三角控制原理图，分享设计思路。双师点评引导学生查找差距，解决教学重点，过程中采用学习通平台资源与直播相结合方式，辅以讨论、提问、随堂测试、抢答、擂台对抗赛、闯关小游戏等环节，激发学生的荣誉感，拓展学生思维与培养学生的创新能力，将“知识干货”内化，帮助学生解决重点。

3）线上仿真，线下实操——直播“变现”。本项目运用虚拟仿真技术手段，加深学生对“知识干货”的掌握，提高学生线上学习的积极性和教学的有效性。教师针对提问学生进行一对一手把手指导，实现差异化教学，并且进行课堂即时考核；线下实操练习时采取实时同屏演练、成果分享提高学生学习兴趣，凸显学生的主体性。在线上线下教学实施过程中，企业导师引入企业项目方案设计要求和实操规范，指导学生进行电气控制系统的故障诊断排查，学生通过实时同屏，展示设计成果，总结设计的优缺点，加深理解，突破难点。

4）劳育结合，思政同行。在教学过程中，将劳动教育与思政教育贯穿始终。通过实验室日常劳动、修复实验室设备劳动以及进行“维修小达人”评比，评比结果纳入学生综合素质评价考核中，将职业素养与劳动素养有机结合，培养学生精益求精的工匠精神和爱岗敬业的劳动态度。思政教育的融入与实施如图3 所示。

5）点评总结、多方评价。本项目通过四方评价：学生自评、生生互评、教师点评、企业评价达到以评定教，以评促教。

5.3 课后拓学

教师利用教学平台发布作业和单元测试检测所学内容，学生根据课堂知识巩固训练，同时完成课后拓展任务，实现能力迁移。

6 结束语

基于COMET+CDIO+OBE的PLC应用技术课堂教学“五化”模式主要是通过COMET职业能力模型对学生职业能力进行测试，及时制定基于CDIO+OBE的教学改革措施，通过对比试验班和对照班发现，该课堂教学“五化”模式改革效果显著，进一步提高了学生职业能力的培养，实验班大部分同学方案设计思路比较清晰，能充分利用任务所提供的设计空间，以工作过程为基础，合理配置人员与时间，提出具有一定使用价值的解决方案，方案基本能反映与职业典型的工作过程相关的能力；在创新方面仅有个别同学给出了有意思的想法，但是在环境保护、废物回收和再利用等方面考虑不充分。