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摘要 工业4.0下，目前PLC控制系统的编程与调试课程教学环节存在着校企沟通不足、教学内容与行业发展需求脱节、高质量教材缺乏、课程教学方式急需改革等问题。针对上述问题，从技改案例融入活页式教材编写、工学一体方面进行教学改革。教学实践表明，学生不仅是书本知识得到积累和技能得到训练，更重要的是利用专业知识和技能解决工作中即将面临的问题的能力得到提高。

关键词 工学一体、活页式教材、技改、教学改革

Abstract  Under Industry 4.0， the teaching process of programming and debugging PLC control systems have currently problems such as insufficient communication between schools and enterprises， disconnection between teaching content and industry development needs， lack of high-quality textbooks， and urgent reform of course teaching methods. In response to the above issues， teaching reform will be carried out from the integration of technical reform cases into the compilation of loose leaf teaching materials and the integration of engineering and learning. Teaching practice has shown that students not only accumulate book knowledge and train their skills， but more importantly， their ability to use professional knowledge and skills to solve upcoming problems in their work is improved.

Key words  Integration of engineering and learning， loose-leaf teaching materials， technical transformation， teaching reform

1.研究背景

教育部教职成[2019]13号文[1]对高职院校培养人才提出了新要求，要求学校各专业明确课程目标，优化课程内容，规范教学过程，采用校企深度融合的途径及时将新技术、新工艺、新规范纳入课程标准和教学内容，同时要求编写或选用体现新技术、新工艺、新规范的高质量教材，通过引入典型的生产案例或技术改造案例入教材、进课堂，让教材内容、课程内容、教学内容紧密联系生产劳动实际和社会实践，突出应用性和实践性。这就迫切需要高职院校通过校企深度合作，采取一系列措施将企业体现新技术、新工艺、新规范的技改项目纳入课程内容，将技改内容融入教材内容、教学内容、深入课堂，从而培养新型卓越技术技能人才，促进学校国家“双高”及省高水平高职院校建设。

2.《PLC控制系统的编程与调试》课程的教学现状

2.1校企沟通不足

目前，全球经济正处于第四次工业革命（工业4.0）的开端[2]。随之而来的改变，就是机电一体化学生的工作性质发生改变，企业急需可以独立完成项目设计和编程且具有创新精神和实践精神的高素质技能人才。在教学中，教师进行ＰＬＣ教学时使用的案例处于工业3.0时代，甚至部分还处于工业2.0时代，急需通过引入典型的生产案例或技术改造案例入教材、进课堂，让教材内容、课程内容、教学内容紧密联系生产劳动实际和社会实践，突出应用性和实践性[3]。

造成这样的结果主要原因是技术更新很快，教师和企业有一定的脱节，平时走访企业不足，对企业的新技术关注不够，同时校企合作不足，企业没有将最新的需求反馈给学校，造成人才培养脱节。

2.2高质量教材缺乏

当今时代是知识的时代，新知识，新技术层出不穷，PLC教材也应注重相应的更新，介绍与之相关的新技术。而目前的PLC教材，不能及时反映新理论、新技术、新工艺、新装备、新材料，且不少案例不符合新规范、新规程、新标准，与高素质高技能人才的培养目标不相适应。学生不适应当地企业的实践需要，因而不利于学生就业。

2.3课程教学方式需要改革

传统教学方式是以教师为中心，单向传授为主要的知识传播模式。教师是传统教学模式的主体，决定了学习内容、学习进程，甚至决定了学生该怎么学。这无疑限制了学生参与教学活动的积极性，影响了学生主动性的发挥。在传统教学方式下，学生缺乏主动探索、主动发现的学习资源环境，学生获取信息、分析、加工信息的能力的培养更无从谈起。另外，PLC的教学方式是理论讲解在教室，实训课程在实验室，两者场地分开，课时的划分也很明确，讲练分离，理论和实践缺少融合和互动。因此，PLC课程教学方式急需改革。

3.“工学一体”的PLC课程建设

3.1教学的构思

通过与立讯精密进行校企合作，以就业为导向，以能力为本位，按照职业能力发展的逻辑规律，以职业的典型工作任务和相关职业标准为依据，以培养学生综合职业能力为目标，根据企业的实际工作任务、工作过程和工作情境构，在PLC控制系统的编程与调试课程上建立工学结合课程模式试点。

工学结合[4]课程采用适合学生特点、具有职教特色的教学方式、方法和组织形式，行动导向教学具有重要的意义，即让学生围绕明确的学习目标完成学习任务。

传统课程和教材主要呈现和传授显性知识，由于缺乏与工作的直接联系，对学生综合职业能力提高的程度十分有限。因此，本课程是根据实际情况编写以“工作页”和“引导文”为代表的课业文本，为任务引领式学习和项目学习提供必要的学习资源。学生在教师指导下或自主完成的综合性学习任务。

3.2活页式教材编写

工学结合课程的目的是最大限度地促进学生的综合职业能力发展，这需要科学和系统组织的学习内容。工作页是根据学习情境设计的、学生在教师指导下或自主完成的综合性学习任务，是学习情境的物质化表现。它帮助学生在学习新知识技能的同时获得关键能力，特别是学习能力和自我发展能力。因此，教师参与课程开发工作的重点，是根据实际情况编写以“工作页”和“引导文”为代表的课业文本，包括任务描述、学习目标、内容说明、时间要求和评价标准等等，为任务引领式学习和项目学习提供必要的学习资源。

我校组织了教师去企业调研，参考立讯精密等企业技术改造项目与案例，并对案例进行分析探讨，编写了活页式教材《PLC控制系统的编程与调试》，选择了4个学习任务来编写工作页，分别为：

1、《自动送料设备PLC控制程序编写与调试》工作页

2、《工业机械手PLC控制程序编写与调试》工作页

3、《自动生产线PLC控制程序编写与调试》工作页

4、《装配流水线PLC控制程序编写与调试》工作页

以工业机械手PLC控制程序编写与调试为例，任务描述为：随着工业技术的发展，制成了能够独立的按过程控制实现重复操作，适用范围比较广的“过程控制通用机械手”，简称通用机械手。由于通用机械手能很快的改变工作程序，适应性较强，所以它在不断变换生产品种的中小批量生产中获得广泛的引用。立讯精密作为手机代工生产企业，在同一条生产线上生产供应不同国家的同一款iPhone，但是每个国家的电压和充电器都不一样，需要不断更换充电器匹配相应供应国的iPhone。

本情景设定在自动装配生产线的一个搬运站上，机械手由3个直线气缸和1个转动气缸构成，它模拟人和手臂的部分动作，按预定的程序、轨迹和要求，实现抓取、搬运和装配。通过对机械手的工作过程和结构的了解，掌握其动作时序，设计控制系统初步方案，在分解其动作时序基础上，完成工业机械手的PLC控制系统开发，通过PLC程序实现机械手的工作流程控制并完成相应调试。

3.3工学一体的教学改革

PLC控制系统的编程与调试作为工学结合一体化课程，其基本特点是：“学习的内容是工作，通过工作实现学习”。

传统课程把学习理解为简单的知识技能的灌输过程；工学一体课程的“学习领域”按照工作世界的要求建立，是理论与实践一体化的综合性学习任务。

“做中学”是工学一体课程的主要教学形式，即让学生亲自经历结构完整的工作过程。学习不仅是书本知识的积累和技能训练，更重要的是利用专业知识和技能解决工作中即将面临的问题。

本节以工业机械手PLC控制程序编写与调试这个任务来描述工学一体的教学实施。分为下面四个阶段实施，如图1所示。

第一阶段：明确工作任务，分成四个活动来进行，如图2所示。

第二阶段：控制系统硬件选型，分成三个活动来进行，如图3所示。

第三阶段：PLC程序编写及调试，分成七个活动来进行，如图4所示。

第四阶段：评价与总结，分成两个活动来进行，如图5所示。

3.4创新点

（1）采用新的教材形式——“学材”。“学材”是根据实际情况编写的以“工作页”和“引导文”为代表的新型“教与学的材料”，它引导和帮助学生完成工作任务，并实现直接感受与间接知识习得、实践训练与理论学习、专业能力提高与关键能力发展的紧密结合。

（2）工学结合课程采用适合学生特点、具有职教特色的教学方式、方法和组织形式，即让学生围绕明确的学习目标完成学习任务。让学生亲自经历结构完整的工作过程。

4.总结

本文基于工业4.0背景下智能制造行业要求和科技创新人才培养目标，以南通职业大学机电类专业课程PLC控制系统的编程与调试为例，对其教学现状进行详细剖析。针对该课程教学中存在的痛点问题，从活页式教材编写、工学一体等方面进行教学改革与探索。教学实践表明：通过使用活页式教材，进行“做中学”，学生不仅是书本知识得到积累和技能得到训练，更重要的是利用专业知识和技能解决工作中即将面临的问题的能力得到提高。

参考文献

[1]《教育部关于职业院校专业人才培养方案制订与实施工作的指导意见》 教职成〔2019〕13号文 https：//jwc.zjkptc.edu.cn/2020_12/11_13/content-23265.html

[2]李一.工业4.0时代基于教学工厂的职业院校创业教育模式研究[J].创新创业理论研究与实践，2023，6（12）：57-60.

[3]李睿智，武志伟，程晟.新工科背景下应用型本科院校电气控制与PLC技术课程实验教学改革探索——以山西能源学院为例[J/OL].中国教育技术装备：1-5[2023-08-25].

[4]房明，许鹏善.基于工学一体化课程教学的技能人才培养模式实践与探究[J].山西青年，2023（12）：157-159.

项目基金：南通市科技计划项目 （JCZ21095，JCZ21136），南通职业大学高等教育教改研究课题（2021-YB-05），南通职业大学技改课程

作者简介：蒋弢（1985-），男，博士，主要研究方向：爆轰、推进技术，E-mail：martiai@126.com；