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系统化思维视域下高职PLC课程群构建与实践

Systematic Thinking Perspective on the Construction and Practice of PLC Curriculum Cluster in Higher Vocational Education

发布时间:2026-09-03
作者: 周航 :重庆电力高等专科学校 重庆; ZHOU Hang :Chongqing Electric Power College, Chongqing;
摘要: 可编程控制器技术(PLC)是高职自动化类专业的核心技能,但当前PLC相关课程设置分散、教学内容相对独立,未能形成系统的教学体系,导致学生缺乏连贯的知识架构和综合应用能力。本文以重庆电力高等专科学校智能控制技术专业为例,基于系统化思维教学理念,围绕PLC技术及其应用领域,构建了由可编程控制器技术应用、PLC组态实训、工业控制网络与通信、变频调速与伺服驱动应用、智能产线数字化设计与仿真等11门递进课程组成的PLC课程群。课程群按照“由简入繁、由浅入深”的递进逻辑组织教学内容,同时开发数字化教学资源、推行项目交付式教学模式、构建统一评价标准,形成了层次分明、结构合理的课程体系。实践表明,该课程群有效提升了学生PLC技术的系统化掌握程度和综合应用能力,为智能制造专业群人才培养提供了有力支撑。
Abstract: Programmable Controller Technology (PLC) is a core competency for automation majors in higher vocational colleges. However, the current PLC-related courses are often scattered and taught independently, failing to form a systematic teaching framework. This fragmentation results in students lacking a coherent knowledge structure and comprehensive application capabilities. Taking the Intelligent Control Technology major at Chongqing Electric Power College as a case study, this paper applies the concept of systematic thinking to build a PLC curriculum cluster centered on PLC technology and its application fields. The cluster comprises 11 progressive courses, including "Programmable Controller Technology and Application",“ PLC Configuration and Hands-on Training”, “Industrial Control Networks and Communication”,“Variable Frequency Speed Control and Servo Drive Application”, and "Digital Design and Simulation of Intelligent Production Lines". The curriculum follows a “from simple to complex, from basic to advanced” progressive logic. Furthermore, it incorporates the development of digital teaching resources, the implementation of project-delivery teaching models, and the establishment of unified evaluation standards, forming a well-structured and logically coherent curriculum system. Practical application demonstrates that this curriculum cluster effectively enhances students‘ systematic mastery of PLC technology and their comprehensive application capabilities, providing strong support for talent cultivation in the intelligent manufacturing program cluster.
关键词: 系统化思维;PLC课程群;项目交付式教学;智能制造
Keywords: systematic thinking; PLC curriculum cluster; project-delivery teaching; intelligent manufacturing

引言

根据《“十四五”智能制造发展规划》的明确要求,要推动制造业实现数字化转型、网络化协同、智能化变革。自动化人才作为这一过程中的关键力量,应具备专业的知识和技能,能够有效支撑企业推进智能化制造体系建设,加速生产环节的自动化改造、信息化升级与智能化决策,助力企业实现从单机控制到全流程协同管控的转型跃升。可编程控制器(PLC)作为自动化领域中重要的控制工具,其相关课程是高职自动化类专业培养高素质技术技能人才的核心内容。通过PLC课程群的系统化学习,学生能够扎实掌握自动化控制领域所必需的基础理论与核心操作技能,在编程调试、系统联调、故障排查等方面积累丰富的实践经验,从而为今后胜任自动化工程师、系统运维工程师等岗位工作奠定坚实的职业根基。

一、 问题的提出

当前高职院校PLC相关课程的教学仍面临突出问题。首先,课程设置相对分散,与PLC相关的十余门课程虽然知识上有所关联,但并未形成一套完整的教学体系,导致学生缺乏连贯思维,不能系统掌握PLC专业技能。其次,教学形式僵化,往往侧重于理论知识的传授,忽略了学生实践能力和综合职业能力的培养,学生在面对实际问题时缺乏解决能力。再次,教师之间缺乏有效的沟通和合作,导致教学工作的重复和教学资源的浪费。因此,亟须构建一套以PLC为知识核心的课程群体系,通过递进式由浅入深的方法来培养学生的综合能力和解决问题的能力。

二、 PLC课程群的构建思路

系统化思维强调从整体出发,将系统中各要素按照一定的逻辑关系进行有机整合,以实现整体功能大于部分之和的效果。将其引入PLC课程教学,就是要把分散的PLC相关课程按照知识递进和能力提升的规律重新组织,形成一个有序、完整的知识-技能-思维教学体系。

(一)课程群的整体框架

以重庆电力高等专科学校智能控制技术专业为例,PLC课程群以可编程控制器技术应用为起点,在大一下学期开始学习PLC技术的基础知识,通过项目化教学的形式完成简单的项目化流程操作。此后,在大一至大三的四个学期内,依次开设PLC组态实训、智能制造工业控制综合实训、电机与电气控制技术、工业控制网络与通信、变频调速与伺服驱动应用、智能产线数字化设计与仿真、智能控制系统集成与装调、工业数据采集与可视化、工业机器人集成应用实训、电气控制综合实训10门课程。

这11门课程并非简单叠加,而是按照“由简入繁、由浅入深”的递进逻辑进行组织。基础课程阶段侧重PLC基本原理、指令系统和基本编程方法的掌握;进阶课程阶段引入组态技术、网络通信、变频驱动等内容,拓展PLC的应用场景;高级课程阶段则聚焦智能产线仿真、系统集成、数据采集与可视化等综合应用,实现从单一控制到系统集成的能力跃升。每门课程既相对独立又彼此衔接,前一阶段的学习成果成为后一阶段的能力基础,形成螺旋上升的知识建构路径。课程群的构建见图1。

图1 PLC课程群体系构建

(二)课程群的整合逻辑

PLC课程群的整合性体现在三个层面。一是知识层面的整合,将原本分散在不同课程中的PLC编程、组态、通信、驱动、集成等内容按照技术应用的内在逻辑重新串联,使学生建立完整的知识图谱。二是能力层面的整合,通过项目化教学将理论知识与实践操作有机结合,学生在完成由易到难的项目过程中,逐步提升PLC技术应用能力和解决实际问题的能力。三是思维层面的整合,培养学生以系统化思维审视自动化控制系统,能够从整体角度进行方案设计、系统集成和故障诊断。

三、 PLC课程群的实践探索

(一)数字化教学资源开发

针对传统教学资源形式单一、难以满足学生自主学习需求的问题,项目积极开发数字化教学资源。一是建设在线课程,利用现代信息技术手段,开发涵盖PLC课程群全部核心内容的在线教学平台,学生可依据自身学习节奏和空闲时段灵活安排在线学习进程,无需受制于固定的课堂时间和物理空间,真正实现随时随地、按需学习的自主化学习模式。二是开发电子教材和虚拟仿真实验资源,引入或开发仿真软件模拟实际工作环境,使学生在虚拟场景中即可进行PLC编程调试和系统联调训练。三是建立统一的教学资源库,包括课程教案、课件、实验指导书等,实现校内外资源共享。数字化资源开发流程图见图2。

图2 教学资源开发

(二)项目交付式教学模式改革

根据课程群建设的需求以及工业自动化领域的技术发展趋势,项目引入项目交付式教学模式。该模式强调以真实或仿真的工程项目为载体,将课程知识点融入具体的项目任务之中。学生需要亲自动手完成从方案设计、硬件配置、编程调试到系统集成的全过程。例如,在可编程控制器技术应用课程中,学生通过完成电机正反转控制、交通灯模拟等基础项目掌握PLC基本编程;在智能制造工业控制综合实训中,学生需要完成包含PLC、触摸屏、变频器、传感器等多设备的综合控制系统项目;在智能产线数字化设计与仿真中,学生则要完成面向实际产线的数字化设计与仿真验证。项目交付式教学模式见图3。

图3 项目交付式教学模式

项目交付式教学模式具有鲜明的实践性和成果导向性。学生通过完成具体项目来学习和掌握知识,这种实践性的学习方式有助于加深对知识的理解和记忆。同时,学生需要在完成项目后展示自己的成果并通过评估来检验学习效果,这种成果导向有助于激发学生的学习动力和积极性。

(三)统一评价标准构建

传统PLC相关课程的评价以单门课程的过程性考核为主,平时表现和任务完成情况各占一定比例作为最终成绩。这种评价体系的弊端在于评价的单一性和碎片化——各门课程各自为政,无法客观反映学生在整个PLC技术领域知识掌握和能力发展的全貌。

PLC课程群构建了统一的评价标准体系。这一体系具有两个显著特征:其一,评价的连贯性,将PLC课程群涵盖的各门课程评价标准进行统一设计,教师根据学生对于PLC技术知识的整体掌握情况进行纵向跟踪和客观评价,改变了传统单一课程评价的孤立性;其二,评价的发展性,将学生对于PLC技术知识和技能的成长性融入评价体系,不仅关注学生在某门课程中的即时表现,更关注其在课程群学习全过程中的能力递进和素养提升。这种多维度的评价模式体现了对学生素质、知识能力的综合评判,使评价结果更加客观、全面。评价标准表格见图4。

图4 评价标准

四、实施成效与反思

PLC课程群的构建与实践取得了初步成效。在课程体系层面,原本分散的11门PLC相关课程形成了层次分明、结构合理的课程群体系,课程之间的逻辑关系和递进路径清晰可辨,避免了内容的重复和教学资源的浪费。在教学质量层面,项目交付式教学模式的推行有效激发了学生的学习主动性和参与度,学生在完成递进式项目的过程中逐步建立起系统化的工程技术思维。在学生能力层面,通过课程群由浅入深的系统化学习,学生的PLC技术综合应用能力和解决实际工程问题的能力得到明显提升。

值得注意的是,PLC课程群建设仍需在实践中持续优化。一方面,课程群涉及课程数量较多,需要建立更加完善的教师协作机制,确保各课程之间的教学内容有效衔接而非简单叠加;另一方面,数字化教学资源的内容和形式仍需根据技术发展和学生反馈不断迭代更新。此外,如何将课程群建设与“岗课赛证”融通、智能制造产业升级需求更紧密地对接,也是后续研究需要深入探索的方向。

五、 总结

基于系统化思维构建PLC课程群,是将分散的PLC相关课程按照知识递进和能力提升的内在逻辑重新组织,形成“基础—进阶—综合”三层次递进的课程体系。这一改革的核心在于突破传统单门课程各自为政的教学模式,以系统化思维统筹规划课程内容和教学进程。重庆电力高等专科学校智能控制技术专业的实践表明,PLC课程群的构建有效解决了课程设置分散、教学形式僵化、评价标准单一等问题,为高职自动化类专业PLC技术教学提供了可借鉴的改革路径。未来,应进一步深化产教融合、推进数字化教学资源建设、完善教师协作机制,持续提升PLC课程群的建设质量和育人成效。

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