教学能力比赛背景下高职电力系统自动化技术专业课程教学设计与实践——以“PLC应用技术”课程为例.pdf

专业领航ZHUANYE LINGHANG教师TEACHER 1232023 年 9 月Sep.2023为贯彻落实中共中央办公厅、国务院办公厅对职业教育工作的决策部署，有效推进“教师、教材和教法”改革，1提升职业教育专业水平和课程教学质量，培养出更多高素质技术技能型人才，经过多年的探索，全国已经形成了国家、省、市、校四级教学能力比赛机制。2本文根据 2022年“楚怡杯”湖南省职业院校教师职业能力竞赛教学能力比赛方案中提出的要求，对湖南水利水电职业技术学院（以下简称“我院”）电力系统自动化技术专业（以下简称“本专业”）的“PLC 应用技术”课程（以下简称“本课程”）从教学整体设计、教学实施、学习效果、反思建议等四方面进行教学设计与改革实践，取得了较好的成效，以期为其他课程的教学改革设计提供参考。一、整体教学设计（一）课程任务根据本专业人才培养方案、课程标准、全国现代电气控制系统安装与调试技能竞赛、可编程控制器系统应用编程职业技能等级标准，对接水电站电气二次设备PLC 控制系统设计员、采购员、安装员、调试员和质检员等岗位要求，以体现职教特色的工作过程导向为课程开发理念，本课程以株洲中车集团研发的“某水电站电气二次 PLC 控制系统设计与装调”项目为载体，按照系统功能和学生认知规律将课程内容科学重构分解为4个由简到难的教学子项目和11个层层递进教学任务，每个任务合理融入 PLC 控制相关知识、技能、职业素养和思政元素。课程任务紧密联系生产实际，教学过程逻辑清晰，能支撑教学目标达成（见下页表1）。（二）学情分析本课程授课对象为我院 2020 级毓秀班。为精准了解学生学情，课程团队从知识和技能基础、认知和实践能力和学习特点三个维度，从电气控制原理、低压电气设备、安全意识、电气安装、计算机结构及原理、逻辑分析、电气识图、控制系统设计、调试、排故、积极性、安全规范、团队协作、吃苦精神、改进创新等 15 个方面，对教学班级进行学情基础测试和问卷调查。分析问卷结果得知大部分学生能按照电气控制原理图选择低压电气设备完成传统继电-接触器控制系统的简单安装、知道计算机的结构、能熟练操作计算机、对电气控制过程感兴趣，但对电气控制系统逻辑分析、设计、调试及排故能力差，安全、规范、责任、劳动意识薄弱，真实工程实践经验缺乏。（三）教学目标依据本专业人才培养方案、课程标准要求、企业用人单位对岗位人才要求、技能大赛、职业技能等级证及学情分析结果确定知识、技能、职业素养三维教学目标及教学重难点，具体分解如下。摘 要：职业院校教师教学能力比赛在激励广大职院教师积极提升教书育人能力、探索信息化教育教学方法和手段、推进新形态教材改革、推动职业教育高质量发展等方面发挥着示范引领作用。文章以湖南省职业院校教师教学能力比赛参赛课程为例，从整体教学设计、教学实施、学习效果和反思诊改四个方面阐述教学实践过程，为同类职业院校专业课程教学改革提供思路和实践经验。基金项目：本文系2022年度中国电力教育协会电力行业人才研究课题项目“产教融合引领下的 六维一体、三阶旋进电力人才培养模式研究”的研究成果。作者简介：张国蓉（1983），女，湖南娄底人，讲师，本科，研究方向：电力系统运行与维护、现代电气控制系统安装与调试的教学与研究。中图分类号：G712 文献标识码：A 收稿日期：2023-05-12 文章编号：1674-120X（2023）26-0123-03关键词：教学能力比赛；高职；教学设计张国蓉（湖南水利水电职业技术学院电力工程学院，湖南长沙410131）教学能力比赛背景下高职电力系统自动化技术专业课程教学设计与实践以“PLC 应用技术”课程为例专业领航1242023 年 9 月知识目标：熟悉PLC控制系统结构、原理、软元件、指令、设计方法及通信。能力目标：能按 PLC 程序设计流程对电气二次PLC 控制系统进行设计、安装、调试及排故。素质目标：培养安全规范责任意识、吃苦耐劳精神及“一丝不苟”的工匠精神。重点：电气二次 PLC 控制系统应用设计、安装与调试。难点：电气二次 PLC 控制系统设计与故障排查。（四）教学资源本课程通过校企合作建设“线上虚拟空间+线下实景空间”组合的立体化虚实教学资源。线上虚拟空间包括课程平台资源和 PLC 虚拟仿真软件，其中课程平台有仿真、游戏、动画、微课、视频、图文等数字类原创资源；线下实景空间包括校企联合开发的 PLC 实训室、模拟电站、校外实训基地、智慧教室等。应用虚实资源，打造“虚拟仿真+模拟实操+现场实操”的虚实课堂。通过线上线下一体化虚实教学保障教学活动的开展、互动、评价和管理。（五）教学策略本课程以“项目引领、岗课赛证 融通、思政护航、德技并修”为教学设计理念，依托智慧电力产业学院创建校企合作课程教学团队。以株洲中车集团的实际项目为教学载体，开发工学结合、“岗课赛证”融通活页教材。采用“课前导学、课中助学、课后拓学”三个阶段和“做预习引任务析原理验方案操技能评成果拓应用”七个环节开展教学。在课堂教学实施中，采用“虚拟仿真+模拟实操+实景实操”的虚实结合教学方法、手段和线上线下混合式教学模式开展教学，其中“虚拟仿真”能破解系统装调时学生遇到“虚拟元件状态看不到、系统安装调试时间长”的难题。“模拟实操”能破解系统装调学生时系统逻辑分析能力差、控制系统设计、调试及故障排查能力差的难题。“实景实操”能破解教学过程中“缺真实电气二次PLC控制设备和现场实践”的难题。同时教学过程中合理融入德育元素和教学评价，促进学生知识、技能和综合素养的提升。（六）课程思政为贯彻落实习近平总书记关于职业教育的重要论述和“国家双碳”战略计划，本课程结合生产实际，以“一丝不苟”的工匠精神作为课程思政教学主线，采用“激发鼓励引导”三级递进的教学策略开展课程思政教学实施。从课前引导、课中融入、课后反思三阶段，以情境引入、任务驱动、案例分析、主题讨论、角色扮演、言传身教和成果评价等形式，润物无声地培养学生安全规范意识、吃苦耐劳和“一丝不苟”的工匠精神，引导学生成为愿意扎根一线、助力国家“双碳”目标实现、建设新型电力系统的新时代电力设备控制技能型人才。二、教学实施（一）按照“三阶段七环节”开展教学，培养工程思维能力和综合素养每个任务教学实施采用“三阶段七环节”开展教学，具体实施过程如下。1.课前导学。通过学习通平台推送教学资源，发布学习任务，布置课前测试题目，开展主题讨论，教师根据学生课前学习情况及时调整教学策略。2.课中助学。学生组成小组，各小组内设置设计员、采购员、安装员、质检员、调试员，采用角色扮演轮换和企业电气二次控制设备实际生产流程开展教学实践，培养学生实践技能及综合素养。（1）引任务：采用视频、案例或水电站电气设备控制场景引出教学任务，激发学生学习兴趣和胸怀工匠初心。（2）析原理：使用视频、动画、仿真、实操和测试，解析 PLC 控制系统软硬件结构及设计原理，培养学生PLC 工程项目设计的逻辑思维和严谨意识。（3）验方案：使用虚拟仿真软件虚拟实操查验电气二次的 PLC 控制程序，增强学生对于 PLC 程序在电气二次控制系统中应用的理解，培养学生发现、分析与解决问题能力。（4）操技能：借助信息化技术和模拟电站、校企共建实训场，按照企业电气二次设备设计与装调流程“主电路设计I/O 地址分配I/O 接线图设计设备材料清单梯形图设计安装调试”和岗位要求完成电气二项目子项目任务课时某水电站电气二次控制系统（52课时）项目一：断路器分合闸控制系统设计与装调任务 1：断路器分闸控制系统设计与装调4任务 2：断路器合闸控制系统设计与装调4任务 3：断路器事故分闸控制系统设计与装调4任务 4：断路器重合闸控制系统设计与装调6项目二：辅机控制系统设计与装调任务 1：水控制系统设计与装调4任务 2：气控制系统设计与装调4任务 3：调速器油压装置控制系统设计与装调6项目三：机组开/停机控制系统设计与装调任务 1：水轮发电机开机控制系统设计与装调8任务 2：水轮发电机停机控制系统设计与装调4项目四：显示报警控制系统设计与装调任务 1：事故报警控制系统设计与装调4任务 2：光字显示控制系统设计与装调4表1 课程任务分解表专业领航1252023 年 9 月次教学项目的 PLC 控制系统模拟实操和实景实操技能训练，培养学生工程思维、专业技能及认真负责的态度。（5）评成果：校、企、生多角度对学生实操过程中体现的安全规范责任意识、学习态度、PLC 程序设计正确性、安装与调试技能、信息素养等进行评价总结，引导学生成为扎根一线的电气控制工匠。3.课后拓学。教师布置课后在线测试及应用拓展任务，完成知识的迁移，利用平台大数据统计所有学生的课后拓展学习情况，课程团队开展教学反思，不断优化教学实施方法和策略。（二）通过“虚实结合、线上线下”一体化教学，提升工程实践能力和专业技能依托企业真实电气二次实践项目，通过“虚拟操作+模拟实操+实景实操”逐步进行操作演练、线上线下一体化教学提升学生工程实践能力，破解了学生“缺真实工程实践经验”的难题，弥补学生“控制系统逻辑分析、设计、装调和故障排查能力差”的短板，破解教学重难点。（三）利用全过程的考核评价系统，提升教学效果课程团队采用过程性评价、终结性评价和增值评价相结合的方式，从“知识、能力、素质”多维度，开展“平台考核、小组自评、组间互评、教师点价、企业专家点价”的多元化考核。自主研发课程智能评价系统，从课前、课中和课后三阶段采集学生线上学习、作业、测试、讨论、仿真实操、线下实操、应用拓展、增值加分生的全程数据，快速、动态、精准和量化学生在每个任务中的学习情况，帮助学生明确努力方向，助力教师及时调整教学策略，从而提升教学效果。三、学习效果（一）虚实结合教学，学生学习兴趣得到激发采用线上线下多种教学方法和手段有效实施虚实结合教学，学生学习兴趣大幅提升，据超星学习平台统计，学生项目参与率提升至 96%、作业完成情况提升至 99%、主题讨论参与率提升至 90%，任务完成速度和功能实现情况明显提升。（二）“多维+多元”全程考评，学习成效逐步提升采用虚实结合理实一体化教学形式，对学生知识、能力和素养三个方面进行全过程、全方位的“多维+多元”考评，学生的知识和技能有了很大提高。学生在今年“楚怡杯”湖南省技能竞赛现代电气控制系统安装与调试赛项中获三等奖 1 项；今年学生技能考证通过率达 86%。任务实施过程中学生的安全责任意识、团队协作意识、严谨规范意识等同样有明显提升。四、特色及建议（一）特色创新1.校企融合开展教学破解实践难题课程团队与电力设备生产企业开展校企融合教学，破解了我院长期以来 PLC 课程缺乏电力专业特色实践项目及实践经验的教学难题，为同类专业课程内容革新、教学模式改革、实景教学打造、立体资源开发等方面提供了示范。2.“虚实课堂”创新培养模式通过创设真实工程实践项目和环境，打造“学做+仿做+实做”的虚实课堂，实现了“虚拟操作模拟操作实景操作”逐步递进的技能培养创新模式，能较好地提升学生专业综合技能和职业素养。3.“一线工匠”助力“新型电力系统建设”彰显家国情怀项目以“一丝不苟”的工匠精神为主线，采用“激发鼓励引导”逐级递进的策略和多种教学方法和手段培养学生“一线工匠、技术报国”的家国情怀，使其能为新型电力系统建设贡献自己的一份力量，职业自豪感也油然而生。（二）反思建议1.对照职业技能等级标准，持续优化学习任务本课程对应可编程控制器系统应用编程职业技能等级标准。因学生来源广、学习基础弱，教学过程中选取了中、低级难度知识点和技能点融入教学项目。为了学生的个性化发展，后续将根据学生学情开展分层教学，并于教学项目中融入高级证书内容和标准。2.针对 PLC 控制技术的特点，校企合作完善活页教材建设随着现代电力行业控制技术的飞速发展、电力产业的不断转型升级，国家教学标准的提升，后期应不断完善更新本课程活页式教材内容，做到与时俱进。五、结语职业院校教师教学能力比赛在人才培养、课程建设、教学改革等方面起到了非常好的示范引领作用。教师在课程教学设计时紧扣产业升级、选择特色项目载体、重构教学内容、深化产教融合、深入学情分析、制订教学目标、研究教学策略，融入课程思政，在教学实施过程中突出以项目工作过程为教学主线、以学生为中心、以信息化教学为手段、合理分配时间，在教学实施后反思诊改，较好地实现了“以赛促教、以赛促建、以赛促改”的目标。参考文献：1 王扬南.新时代职业院校教师教学能力提升的重要引擎2019 年全国职业院校技能大赛教学能力比赛述评 J.中国职业技术教育，2019（34）：18-22.2 古燕莹.基于高质量发展的职业教育“三教”改革实践探索2021 年全国职业院校技能大赛教学能力比赛参赛作品“检修智能驾驶辅助系统”案例分析 J.中国职业技术教育，2022（22）：72-82.