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        高職“PLC應(yīng)用技術(shù)”“崗課賽創(chuàng)”融通課程改革與實(shí)踐:以智能增壓供水監(jiān)控系統(tǒng)為例*

        2022-11-16 01:20:22周歡喜彭小平
        科技與創(chuàng)新 2022年16期
        關(guān)鍵詞:供水技能智能

        周歡喜,彭小平

        (長沙航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院,湖南 長沙 410000)

        為貫徹落實(shí)2021全國職教大會習(xí)近平總書記關(guān)于職業(yè)教育的重要指示,堅(jiān)持立德樹人,深化“三教”改革,“崗課賽證”綜合育人,提升教育質(zhì)量,為促進(jìn)職業(yè)教育高質(zhì)量發(fā)展,大幅提升新時代職業(yè)教育現(xiàn)代化水平和服務(wù)能力,國家啟動實(shí)施《職業(yè)教育提質(zhì)培優(yōu)行動計(jì)劃(2020—2023年)》,實(shí)現(xiàn)職業(yè)教育提質(zhì)培優(yōu)。為深化高技能人才培養(yǎng)模式改革,需要進(jìn)一步圍繞教學(xué),進(jìn)行“崗課賽證”的一體化設(shè)計(jì)[1-2]。在創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力的培養(yǎng)方面,高職院?;旧隙奸_設(shè)了創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)課程和案例講座,但是如何將“雙創(chuàng)”思維、“雙創(chuàng)”能力培養(yǎng)有機(jī)融合到融入課程建設(shè)、職業(yè)能力培養(yǎng)上,對接還不緊密,需要進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)“課—賽—創(chuàng)”融通課程改革,錘煉學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)思維和能力。課程設(shè)置內(nèi)容要瞄準(zhǔn)“崗位需求”,對接職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和工作過程,吸收行業(yè)發(fā)展的新知識、新技術(shù)、新工藝、新方法。推動課程建設(shè)及課程改革,完善課程教學(xué)評價體系[3-4],高職院校學(xué)生技能競賽及教師教學(xué)競賽需要緊密對接省賽和國賽標(biāo)準(zhǔn)及要求,提升課程教學(xué)水平和學(xué)生技能水平,根據(jù)行業(yè)、企業(yè)需求,課程通過融通相應(yīng)專業(yè)的職業(yè)技能鑒定標(biāo)準(zhǔn)、1+X證書標(biāo)準(zhǔn),提升高等職業(yè)教育人才的培養(yǎng)質(zhì)量。

        1 課程項(xiàng)目背景

        中國二、三線城市中30%以上的老舊小區(qū),50%以上的小城市中或者偏遠(yuǎn)地區(qū)由于管網(wǎng)容量不足、水壓不夠,還是二次增壓供水,受市政自來水管網(wǎng)壓力平衡的限制,無法靠城市網(wǎng)管一個取水口直接向所有建筑物同時供水,二次供水方面是很滯后的,特別是用水高峰期,高樓層供水不足,低樓層水壓不夠,用戶叫苦不迭。針對這種情況,如果直接改造成變頻恒壓供水系統(tǒng),需要增大自來水管網(wǎng)容量,成本預(yù)算比較高。而設(shè)計(jì)一款智能增壓供水監(jiān)控系統(tǒng),對自來水管網(wǎng)水壓及水塔水位進(jìn)行監(jiān)測,并在用水低峰期間加大水泵功率蓄水,用水高峰期間保持合理的泵送功率進(jìn)行蓄水及合適閥門流量控制供水,實(shí)現(xiàn)蓄水及供水的智能控制,保證科學(xué)供水,有較好的實(shí)用價值和市場前景。

        2 PLC課程改革的基本措施

        2.1 基于崗課賽證融通,重構(gòu)教學(xué)內(nèi)容

        課程團(tuán)隊(duì)調(diào)研了行業(yè)企業(yè),分析了職業(yè)崗位對PLC應(yīng)用與實(shí)踐能力的需求,結(jié)合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、國家專業(yè)教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)與學(xué)院專業(yè)人才培養(yǎng)方案,針對《可編程控制器系統(tǒng)應(yīng)用編程(1+X中級)》職業(yè)標(biāo)準(zhǔn),面向工業(yè)自動化、智能制造、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等相關(guān)行業(yè),融合“現(xiàn)代電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)安裝與調(diào)試”等賽項(xiàng)的職業(yè)技能競賽規(guī)范[3],重構(gòu)教學(xué)內(nèi)容,以學(xué)生身邊的、符合興趣及認(rèn)知規(guī)律,通過從簡單到復(fù)雜、從單一到綜合構(gòu)建了智能增壓供水監(jiān)控系統(tǒng),作為電氣自動化專業(yè)的“PLC應(yīng)用與實(shí)踐”綜合性實(shí)踐項(xiàng)目,融入繼電器控制、交流電機(jī)變頻器多段調(diào)速及模擬量調(diào)速控制、電動調(diào)節(jié)閥控制、過程控制、智能控制等與電氣自動化專業(yè)及崗位能力培養(yǎng)結(jié)合緊密的教學(xué)內(nèi)容。

        通過電氣自動化行業(yè)背景研究、PLC崗位需求調(diào)查,當(dāng)前電氣自動化行業(yè)對智能控制技術(shù)、傳感器及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、變頻器及伺服運(yùn)動控制技術(shù)等技術(shù)技能人才需求非常大,因此課程以學(xué)生為主體、以校企合作、以工學(xué)結(jié)合為保障、以PLC控制系統(tǒng)的實(shí)際研發(fā)為主線進(jìn)行教學(xué)整體設(shè)計(jì),融合行業(yè)所需的高新技術(shù),根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)偏好,遵循學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律,從簡單到復(fù)雜、從單一到綜合構(gòu)建了5個教學(xué)項(xiàng)目,本項(xiàng)目五為綜合性實(shí)踐項(xiàng)目,共16學(xué)時,解構(gòu)后包括自來水管網(wǎng)壓力監(jiān)測、水塔水位監(jiān)測、交流水泵變頻控制、智能變頻增壓供水監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)等6個教學(xué)任務(wù),達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生PLC控制系統(tǒng)分析、設(shè)計(jì)、裝調(diào)、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)等能力培養(yǎng)的目標(biāo)。

        2.2 針對課程教學(xué)問題,系統(tǒng)化設(shè)計(jì)教學(xué)策略

        PLC是采用微處理器為核心的通用工業(yè)自動化裝置,在工業(yè)自動化領(lǐng)域占有主導(dǎo)地位,PLC課程是高職電氣自動化的核心專業(yè)課程,也是培養(yǎng)電氣自動化專業(yè)學(xué)生核心職業(yè)能力和綜合素質(zhì)的重要課程。通過本課程的學(xué)習(xí),使學(xué)生具有PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、編程、安裝、接線、調(diào)試、維護(hù)與維修能力,為今后從事PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、安裝、操作及維護(hù)工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。通過對畢業(yè)生及企業(yè)的調(diào)查,高職院校相關(guān)專業(yè)的畢業(yè)生大多數(shù)只掌握了簡單的PLC編程,對相對復(fù)雜的控制系統(tǒng)的PLC編程及融合計(jì)算機(jī)控制、觸摸屏技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)控制的組態(tài)掌握得不夠,編程能力、創(chuàng)新意識及綜合應(yīng)用能力都比較弱。如何在教學(xué)設(shè)計(jì)中通過若干個由淺到深的典型的教學(xué)單元項(xiàng)目,培養(yǎng)學(xué)生活學(xué)活用PLC技術(shù)、組態(tài)技術(shù)變頻調(diào)速技術(shù)的自主知識構(gòu)建的能力,促進(jìn)學(xué)生專業(yè)能力、方法能力和社會能力的綜合素質(zhì)的協(xié)同培養(yǎng)。針對這些問題,以三全育人為指導(dǎo),以“崗課賽證”綜合育人為路徑[4],以打造“職教六合金課”為教育理念,系統(tǒng)化設(shè)計(jì)教學(xué)策略,以學(xué)生感興趣的智能化、產(chǎn)品化、模塊化的智能增壓供水監(jiān)控系統(tǒng)為教學(xué)載體,將創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)融進(jìn)課堂,以符合企業(yè)生產(chǎn)理念的數(shù)字化工卡為牽引,實(shí)施“混合式教學(xué)+任務(wù)驅(qū)動+理虛實(shí)一體”的教學(xué)策略,通過一款實(shí)際產(chǎn)品的設(shè)計(jì)開發(fā)及制作,實(shí)施“預(yù)—析—定—施—評—拓”六環(huán)教學(xué)模式,實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與調(diào)試的創(chuàng)新型技術(shù)技能人才的目的。

        2.3 以構(gòu)建“六合金課”為教學(xué)目標(biāo)

        本項(xiàng)目基于以學(xué)習(xí)者為中心的教學(xué)理念,構(gòu)建技能訓(xùn)練與工作實(shí)際相融合、思想政治教育與技能培養(yǎng)有機(jī)融合、虛擬仿真訓(xùn)練與實(shí)際產(chǎn)品相融合、在線學(xué)習(xí)與線下訓(xùn)練相融合、師生評價與企業(yè)評價相融合、常規(guī)教學(xué)與技能大賽相融合的“六合金課”課程。

        2.4 實(shí)施三位一體的教學(xué)策略

        為達(dá)成教學(xué)目標(biāo),采用長沙航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院的省級資源庫(微知庫)的“PLC技術(shù)與應(yīng)用”在線課程及與企業(yè)聯(lián)合開發(fā)的宇龍實(shí)訓(xùn)仿真教學(xué)平臺,以工作過程為導(dǎo)向,對教學(xué)對象進(jìn)行精準(zhǔn)分析,根據(jù)崗位能力、行業(yè)企業(yè)需求、《可編程控制器系統(tǒng)應(yīng)用編程(1+X中級)》職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、相關(guān)國家技能大賽規(guī)程及標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行系統(tǒng)化的教學(xué)策略設(shè)計(jì),確定了實(shí)施“混合式教學(xué)+任務(wù)驅(qū)動+理實(shí)虛一體”三位一體的教學(xué)策略,讓PLC教學(xué)更加有效。

        2.5 以實(shí)際產(chǎn)品設(shè)計(jì)為主線,融創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)進(jìn)課堂

        本項(xiàng)目以市場需求為導(dǎo)向,融創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)進(jìn)課堂,設(shè)計(jì)一款智能增壓供水監(jiān)控系統(tǒng),對自來水管網(wǎng)水壓及水塔水位進(jìn)行監(jiān)測,實(shí)現(xiàn)蓄水及供水的智能控制。該系統(tǒng)融合了當(dāng)前與電氣自動化行業(yè)聯(lián)系密切的過程控制技術(shù)、智能控制技術(shù)、智能傳感器及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、變頻器及伺服控制技術(shù),包含了典型PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)安裝調(diào)試活動中的系統(tǒng)設(shè)計(jì)、分析、編程、仿真、安裝、接線及調(diào)試問題,能夠達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力的目的。

        3 教學(xué)實(shí)施過程

        以實(shí)際工作過程為牽引,以行動導(dǎo)向教學(xué)法構(gòu)建“六環(huán)”教學(xué)模式,本項(xiàng)目的6個任務(wù)均以“預(yù)—析—定—施—評—拓”六個環(huán)節(jié)的教學(xué)流程進(jìn)行,以學(xué)生為主體,教師主導(dǎo),結(jié)合“混合式教學(xué)+任務(wù)驅(qū)動+理虛實(shí)一體”教學(xué)策略,來保證PLC課程教學(xué)的規(guī)范高效。

        3.1 環(huán)節(jié)一:“預(yù)”

        課前發(fā)布任務(wù)、預(yù)習(xí)新知,利用微知庫平臺推送PLC教學(xué)資源,發(fā)布教學(xué)項(xiàng)目任務(wù),引導(dǎo)學(xué)生在線學(xué)習(xí)課前知識,完成測試,教師組織小組討論學(xué)習(xí)任務(wù),構(gòu)思項(xiàng)目任務(wù)的設(shè)計(jì)草案,教師通過平臺數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)學(xué)生預(yù)習(xí)情況,并調(diào)整及優(yōu)化課堂教學(xué)策略。

        3.2 環(huán)節(jié)二:“析”

        教師課中分析任務(wù),引導(dǎo)學(xué)生明析任務(wù)要求;根據(jù)學(xué)生課前學(xué)習(xí)情況,通過復(fù)習(xí)及案例教學(xué)有的放矢剖析本節(jié)課內(nèi)容,引導(dǎo)學(xué)生思考;通過案例聚焦教學(xué)重難點(diǎn),讓學(xué)生理解本次教學(xué)任務(wù)的新內(nèi)容,掌握新知識。

        3.3 環(huán)節(jié)三:“定”

        分組開展頭腦風(fēng)暴,討論設(shè)計(jì)方案,設(shè)計(jì)系統(tǒng)硬件的功能框圖、I/O分配表、PLC接線圖、軟件流程圖,然后提交給教師檢查,確保設(shè)計(jì)的可行性,確定方案。

        3.4 環(huán)節(jié)四:“施”

        實(shí)施方案時,先仿真、再實(shí)物。軟件設(shè)計(jì)先進(jìn)行仿真、調(diào)試,無誤后,再下載到PLC進(jìn)行測試,按照“實(shí)際產(chǎn)品”的開發(fā)順序流程進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)及硬件調(diào)試。教師巡回指導(dǎo),按照國家標(biāo)準(zhǔn)和競賽規(guī)程要求,嚴(yán)格讓學(xué)生規(guī)范設(shè)計(jì)、操作,培養(yǎng)學(xué)生精益求精的工匠精神。通電前先做安全測試,確保電源無接錯、短路情況。教學(xué)難點(diǎn)是PLC程序的編寫和程序的創(chuàng)新設(shè)計(jì),學(xué)生通過小組協(xié)作、小組幫扶或者用手機(jī)觀看微課視頻幫助解決難點(diǎn)。功能實(shí)現(xiàn)后,把設(shè)計(jì)資料運(yùn)行視頻上傳到課程平臺。

        3.5 環(huán)節(jié)五:“評”

        教師組織優(yōu)秀小組展示成果,對有典型問題的小組也進(jìn)行點(diǎn)評,開展評價和總結(jié),各小組在麥可思平臺完成組內(nèi)自評、小組互評。教師與企業(yè)導(dǎo)師一起,綜合評價學(xué)生的設(shè)計(jì)作品、操作規(guī)范、職業(yè)素養(yǎng),進(jìn)行表揚(yáng)和糾錯??偨Y(jié)完成后要求學(xué)生按6S管理整理工位,打掃衛(wèi)生,培養(yǎng)學(xué)生形成良好的職業(yè)素養(yǎng)、勞動習(xí)慣。

        3.6 環(huán)節(jié)六:“拓”

        鞏固知識、拓展技能,教師布置課后作業(yè)及拓展任務(wù),教師根據(jù)學(xué)生不同層次的學(xué)習(xí)能力,布置難度不一的拓展任務(wù),滿足不同學(xué)生的學(xué)習(xí)需求,鼓勵同學(xué)們利用課余時間參加校、省、全國技能大賽,創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)競賽項(xiàng)目的訓(xùn)練,以拓展新技術(shù),學(xué)習(xí)新規(guī)范、新工藝。

        4 課程改革效果

        4.1 構(gòu)建了良好的學(xué)習(xí)生態(tài)

        從微知庫課程平臺數(shù)據(jù)分析,近3年,學(xué)生在線學(xué)習(xí)活躍度、課堂滿意度高,參與討論情況、任務(wù)完成情況良好,學(xué)習(xí)興趣、項(xiàng)目成績、課程成績得到了提高,企業(yè)反饋學(xué)生的PLC應(yīng)用應(yīng)用技能過硬,電氣自動化專業(yè)學(xué)生的就業(yè)率保持在95%以上,就業(yè)質(zhì)量也非常好,社會評價逐年提升,形成了良好的學(xué)習(xí)生態(tài)。

        4.2 “雙實(shí)雙創(chuàng)“激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)動力

        以實(shí)際市場需求為導(dǎo)向,以實(shí)際產(chǎn)品設(shè)計(jì)研發(fā)為主線,融合智能控制技術(shù)、組態(tài)監(jiān)控技術(shù)、變頻器及伺服控制技術(shù),提升了學(xué)生PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、分析、編程、仿真、接線、安裝、調(diào)試的綜合應(yīng)用能力及創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力,激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)動力。

        4.3 技能大賽優(yōu)異

        通過課賽融合,達(dá)到以賽促學(xué)的目的,為現(xiàn)代電氣控制系統(tǒng)安裝與調(diào)試、自動化生產(chǎn)線安裝與調(diào)試、智能電梯裝調(diào)與維護(hù)、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)等賽項(xiàng)的省賽和全國大賽培養(yǎng)了大批種子選手。近3年來,學(xué)生參加技能競賽獲得全國一等獎2項(xiàng),省一等獎5項(xiàng),技能大賽成績優(yōu)異,為本專業(yè)的學(xué)生起到很好的模范引領(lǐng)作用,本專業(yè)學(xué)生的PLC學(xué)習(xí)積極性和學(xué)習(xí)氛圍進(jìn)一步得到了提高。

        5 結(jié)束語

        本課程以“崗課賽創(chuàng)”綜合育人為路徑,以打造“職教六合金課”為教育理念,系統(tǒng)化進(jìn)行課程及教學(xué)設(shè)計(jì),重構(gòu)教學(xué)內(nèi)容,以學(xué)生感興趣的智能增壓供水監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)際產(chǎn)品的設(shè)計(jì)制作為教學(xué)載體,實(shí)施“混合式教學(xué)+任務(wù)驅(qū)動+理虛實(shí)一體”的教學(xué)策略,以行動導(dǎo)向教學(xué)法構(gòu)建了“導(dǎo)—析—定—施—評—拓”“六環(huán)”教學(xué)模式,對高職工科及電類專業(yè)的課程建設(shè)起到了很好的示范作用。

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