職業(yè)技能競賽作為職業(yè)教育“樹旗、導航、定標、催化”的重要載體，對PLC控制系統(tǒng)教學的改革與創(chuàng)新具有鮮明的引領作用。PLC（可編程邏輯控制器）作為工業(yè)自動化的核心技術之一，其教學質量直接影響學生在競賽中的表現(xiàn)與職業(yè)崗位的適配能力。傳統(tǒng)PLC教學存在“重理論輕實踐、賽教脫節(jié)、技術更新滯后”等問題，難以滿足競賽對“技術整合、工程創(chuàng)新、團隊協(xié)作”的要求。本文立足競賽標準與職業(yè)需求，從教學目標、內容、方法、評價及實踐案例五個維度，構建一套“學賽融通、產教協(xié)同”的PLC控制系統(tǒng)教學設計體系，為職業(yè)院校提升競賽競爭力與人才培養(yǎng)質量提供參考。一、教學目標的精準定位：錨定競賽與崗位的雙重需求教學目標需突破“知識傳授”的局限，從知識、能力、素養(yǎng)三個維度實現(xiàn)與競賽要求、職業(yè)崗位的深度耦合。（一）知識目標：夯實競賽技術根基聚焦競賽核心考點，要求學生掌握：PLC硬件架構（如西門子S____、三菱FX5U的模塊選型與配置）、編程指令體系（含邏輯控制、運動控制、數(shù)據(jù)處理指令，以及FB/FC功能塊、ST結構化文本編程）；工業(yè)通信協(xié)議（ModbusRTU/TCP、Profinet、EtherCAT）的組態(tài)與調試，HMI（人機界面）的畫面設計與變量關聯(lián)；競賽賽項的技術規(guī)范（如“工業(yè)控制”賽項對PLC程序可讀性、系統(tǒng)穩(wěn)定性的要求，“機電一體化”賽項對多設備協(xié)同控制的時序約束）。（二）能力目標：鍛造競賽實戰(zhàn)本領以“解決復雜工程問題”為導向，培養(yǎng)：程序開發(fā)能力：獨立完成“邏輯控制+運動控制+數(shù)據(jù)交互”的綜合程序設計（如智能生產線的節(jié)拍同步、AGV路徑規(guī)劃的PLC控制）；系統(tǒng)調試能力：運用PLC診斷工具（在線監(jiān)控、變量強制、故障代碼分析）排查“硬件接線、程序邏輯、通信鏈路”類故障，實現(xiàn)系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化（如PID溫控的自整定、伺服系統(tǒng)的電子齒輪比調試）；團隊協(xié)作能力：在“多人多設備”的競賽場景中，明確角色分工（程序開發(fā)、硬件搭建、HMI組態(tài)），高效協(xié)同完成系統(tǒng)聯(lián)調（如柔性生產線的PLC與機器人、視覺系統(tǒng)的聯(lián)動調試）。（三）素養(yǎng)目標：涵養(yǎng)智能制造職業(yè)基因滲透“工程思維、創(chuàng)新意識、工匠精神”：工程思維：通過“問題拆解→方案設計→驗證優(yōu)化”的流程，培養(yǎng)“發(fā)現(xiàn)問題—分析問題—解決問題”的系統(tǒng)性思維（如針對競賽中的“物料分揀效率低”問題，優(yōu)化傳感器布局與程序算法）；創(chuàng)新意識：鼓勵學生在競賽任務中嘗試“微創(chuàng)新”（如將傳統(tǒng)繼電器控制改為PLC控制以提升可靠性，或引入邊緣計算實現(xiàn)能耗監(jiān)測）；工匠精神：強調“規(guī)范操作、嚴謹調試、精益求精”，如PLC程序的注釋率需≥90%，接線工藝符合“橫平豎直、標識清晰”的工業(yè)標準。二、教學內容的競賽化重構：從“教材章節(jié)”到“任務模塊”的轉型打破傳統(tǒng)教材“按指令/功能分章節(jié)”的線性結構，以競賽模塊+行業(yè)任務為線索，構建“三階任務鏈”（基礎編程→模塊集成→系統(tǒng)聯(lián)調），實現(xiàn)“賽教內容同源、技術要求同步”。（一）核心模塊對接：拆解競賽任務，還原技術場景分析“工業(yè)控制”“機電一體化”等國賽賽項的PLC控制任務（如智能倉儲的堆垛機定位、柔性生產線的多品種物料分揀），將教學內容整合為三大模塊：基礎編程模塊：以“單設備邏輯控制”為載體（如電機正反轉、氣缸順序動作），掌握指令編程、程序結構設計（如OB/FB/FC的分工）；模塊集成模塊：以“多設備協(xié)同控制”為載體（如AGV與分揀機的通信、機器人與PLC的IO聯(lián)動），掌握通信組態(tài)、數(shù)據(jù)交互（如Profinet的設備組態(tài)、Modbus的寄存器映射）；系統(tǒng)聯(lián)調模塊：以“全流程系統(tǒng)優(yōu)化”為載體（如生產線的節(jié)拍優(yōu)化、能耗監(jiān)測與節(jié)能控制），掌握故障診斷、參數(shù)優(yōu)化（如PID自整定、伺服系統(tǒng)的動態(tài)響應優(yōu)化）。（二）行業(yè)案例融入：從“賽題”到“崗位”的能力遷移引入汽車制造（焊接機器人PLC控制）、物流分揀（AGV路徑規(guī)劃與PLC通信）、智能家居（PLC與物聯(lián)網(wǎng)設備的聯(lián)動）等真實場景，設計“賽題拓展”任務：以競賽“物料分揀”任務為原型，拓展為“企業(yè)自動化分揀線改造”項目（增加“多品種物料識別”“分揀效率優(yōu)化”“能耗統(tǒng)計”等崗位需求功能）；以競賽“智能倉儲”任務為原型，拓展為“立體倉庫的庫存管理系統(tǒng)”項目（結合MES系統(tǒng)，實現(xiàn)“入庫—存儲—出庫”的全流程PLC控制與數(shù)據(jù)交互）。（三）技術前沿補充：跟蹤競賽技術迭代，拓寬能力邊界結合競賽中出現(xiàn)的新技術（如PLC與視覺系統(tǒng)的聯(lián)動、數(shù)字孿生在PLC調試中的應用），補充教學內容：視覺與PLC聯(lián)動：學習“PLC觸發(fā)相機拍照→視覺系統(tǒng)識別→PLC接收結果并執(zhí)行分揀”的全流程控制，掌握Socket通信、UDP協(xié)議的配置；數(shù)字孿生調試：利用TIAPortal的“仿真+虛擬調試”功能，在虛擬環(huán)境中驗證PLC程序（如模擬生產線的邏輯時序、設備故障），減少硬件調試的安全風險與成本。三、教學方法的多維創(chuàng)新：構建“做學賽創(chuàng)”的實戰(zhàn)生態(tài)摒棄“教師講授+學生模仿”的傳統(tǒng)模式，采用項目式教學、虛實結合、競賽驅動、校企協(xié)同的多元方法，讓學生在“做中賽、賽中學、學中創(chuàng)”。（一）項目式教學：以“真實任務”驅動深度學習選取“智能溫室控制系統(tǒng)”“AGV物流配送系統(tǒng)”等典型項目，分解為“子任務—里程碑—成果物”的階梯式目標：子任務：如“智能溫室”項目分解為“環(huán)境監(jiān)測模塊編程”“溫濕度PID控制”“遠程監(jiān)控組態(tài)”“能耗優(yōu)化算法”等；里程碑：設置“程序編寫完成”“硬件調試通過”“系統(tǒng)聯(lián)調成功”等關鍵節(jié)點，教師在節(jié)點處進行“引導式復盤”（如分析PID參數(shù)整定的常見問題，講解通信故障的排查邏輯）；成果物：要求學生提交“PLC程序（含注釋）”“系統(tǒng)調試報告（含故障分析）”“項目優(yōu)化提案（如節(jié)能方案）”，強化“做中學、學中思”的閉環(huán)。（二）虛實結合訓練：破解“設備不足、風險較高”的實訓困境采用“仿真軟件+實訓臺”的雙線訓練模式：仿真訓練：利用TIAPortal、GXWorks3等軟件，模擬PLC程序運行（如模擬生產線的邏輯時序、通信過程），在虛擬環(huán)境中驗證程序的正確性（如驗證“多軸同步運動”的凸輪曲線程序）；（三）競賽驅動訓練：還原競賽場景，提升抗壓能力建立“日常訓練→模擬競賽→復盤優(yōu)化”的閉環(huán)：日常訓練：每周設置“競賽日”，還原賽項的“時間限制（如4小時完成系統(tǒng)調試）”“任務要求（如‘故障注入’‘參數(shù)優(yōu)化’）”，采用“紅黃牌計時”“隨機故障”等方式，增強學生的時間管理與應急處理能力；模擬競賽：每學期組織2-3次“校內選拔賽”，邀請企業(yè)工程師、競賽裁判擔任評委，從“程序規(guī)范性、系統(tǒng)穩(wěn)定性、創(chuàng)新點”等維度評分，賽后通過“視頻復盤”“代碼評審”等方式，分析問題、優(yōu)化方案。（四）校企協(xié)同教學：引入企業(yè)智慧，貼近崗位需求邀請自動化系統(tǒng)集成商、智能制造企業(yè)的工程師參與教學：案例分享：企業(yè)工程師分享“工業(yè)現(xiàn)場的PLC應用案例”（如某汽車工廠的焊接機器人PLC控制方案、某物流中心的AGV調度系統(tǒng)），講解“工藝需求→PLC方案→調試優(yōu)化”的全流程；項目評審：在學生完成“企業(yè)級項目”（如自動化分揀線改造）后，企業(yè)工程師從“崗位實用性”“技術先進性”等角度進行評價，提出“優(yōu)化建議”（如增加“故障自診斷”功能、優(yōu)化人機交互界面）。四、教學評價的多元構建：從“分數(shù)導向”到“能力導向”的轉變建立“過程+結果+發(fā)展”的三維評價體系，全面衡量學生的“知識掌握、技能水平、職業(yè)素養(yǎng)”。（一）過程性評價：關注“學習軌跡”，占比40%任務完成度：記錄學生在項目中的“程序編寫規(guī)范性（如注釋率、代碼冗余度）”“調試效率（如故障排查時間）”“功能實現(xiàn)完整性（如是否滿足‘分揀準確率≥98%’的要求）”；團隊協(xié)作：通過“角色分工合理性”“問題解決貢獻度”“技術文檔撰寫質量（如程序說明書、故障分析報告）”等維度，評價學生的協(xié)作能力與工程文檔能力；創(chuàng)新嘗試：記錄學生在項目中提出的“優(yōu)化提案”（如簡化程序結構、降低能耗的算法），鼓勵“微創(chuàng)新”。（二）競賽性評價：聚焦“實戰(zhàn)能力”，占比30%模擬賽成績：以“校內選拔賽”“企業(yè)挑戰(zhàn)賽”的成績?yōu)橐罁?jù)，評價“任務完成質量（如系統(tǒng)穩(wěn)定性、功能完整性）”“時間把控（如是否在規(guī)定時間內完成）”“創(chuàng)新點（如是否采用新技術、新方法）”；技術答辯：要求學生針對“競賽任務的技術難點”（如“多設備通信沖突的解決思路”“PID參數(shù)優(yōu)化的依據(jù)”）進行答辯，考察其“技術理解深度”與“表達能力”。（三）發(fā)展性評價：著眼“職業(yè)潛力”，占比30%企業(yè)評價：通過學生在企業(yè)實習（如自動化設備運維、系統(tǒng)集成）的表現(xiàn)，由企業(yè)導師評價“崗位適配度”（如是否能獨立完成PLC程序開發(fā)、現(xiàn)場調試）；證書獲?。焊檶W生“PLC系統(tǒng)設計師”“工業(yè)機器人系統(tǒng)運維員”等職業(yè)技能等級證書的獲取情況，評估其“技術持續(xù)學習能力”。五、教學實踐案例：智能分揀系統(tǒng)的PLC控制教學以國賽“物料分揀與包裝”任務為原型，設計“教學—競賽—崗位”貫通的實踐項目，驗證教學設計的有效性。（一）任務分析：還原競賽場景，拓展崗位需求學生需完成“光電檢測→氣缸分揀→AGV搬運→HMI監(jiān)控”的全流程控制，核心挑戰(zhàn)包括：多品種物料的“快速識別與分揀”（競賽要求分揀準確率≥98%）；PLC與AGV、HMI的“穩(wěn)定通信”（競賽中常出現(xiàn)“通信中斷”的故障注入）；系統(tǒng)的“柔性拓展”（如后期增加“視覺識別”“自動包裝”功能，貼近企業(yè)生產線改造需求）。（二）方案設計：分組協(xié)作，工程思維養(yǎng)成學生分組（3-4人/組），通過“頭腦風暴→方案論證→圖紙設計”完成方案：硬件選型：采用西門子S____PLC（CPU1214C）、歐姆龍光電傳感器、亞德客氣缸、米思米AGV（內置PLC）；通信方案：PLC與AGV通過Profinet通信（AGV作為智能從站），PLC與HMI通過以太網(wǎng)通信；程序結構：采用“OB1（主程序）+FB1（分揀邏輯）+FB2（AGV通信）”的模塊化設計，降低耦合度。（三）實施調試：虛實結合，解決真實問題仿真驗證：在TIAPortal中模擬“物料檢測→分揀→AGV搬運”的邏輯時序，驗證程序的正確性（如“分揀氣缸動作與AGV到位信號的同步”）；（四）競賽模擬：壓力測試，提升應急能力設置“突發(fā)故障”（如“傳感器損壞”“通信參數(shù)篡改”），要求學生在2小時內完成：故障診斷：通過“PLC診斷緩沖區(qū)”“萬用表檢測”等手段，定位故障點；系統(tǒng)優(yōu)化：在修復故障的基礎上，優(yōu)化“分揀算法”（如采用“先到先分”的策略提升效率），最終80%的小組在規(guī)定時間內完成任務，系統(tǒng)穩(wěn)定性與創(chuàng)新點得到評委認可。結語：以賽促教，構建“