基于CDIO理念的電氣控制及PLC三級項目教學改革研究

韓立強，劉錦

摘要：本文以電氣控制及PLC課程為例，研究了基于CDIO理念的三級項目教學的實施方案，將課程教學內容與項目式教學相結合，通過對原有課程教學內容進一步改進，在三級項目中增加實踐環節，提高學生的學習興趣和動手能力，增強學生對專業知識的理解程度。

關鍵詞：CDIO；三級項目；實踐

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）28-0030-02

基于CDIO教育理念的項目教學是圍繞多個完整的真實項目而開展的教學活動，綜合了當前傳統探究教學、任務驅動教學和案例教學的特點，將學生探索興趣、解決問題毅力和合作競爭精神的培養，融入CDIO項目過程中，讓學生以實踐為導向，積極地學習、自主地進行知識的建構。具體來說，就是所有需要學習和掌握的專業知識都圍繞項目這個核心展開，并與這個核心融合在一起，形成一個有機整體。因此，在編制專業培養計劃時，依據項目所涉及的專業知識范圍以及項目本身的規模，為學生設置了一級、二級、三級項目。按照專業特色，建立完整的項目體系，貫穿整個大學專業培養教學過程，重點構建專業核心課程模塊項目體系，每門專業課程根據課程特點設計三級項目，每個三級項目隨核心課程模塊中相關課程進行實施和完成。若干個三級研究項目按照專業核心課程模塊（一般為2～3門課程），構思一系列基于團隊的二級研究項目（專業課程設計項目）。這樣二級項目最終以畢業設計或者小型綜合項目形成一級項目。

一、總體思想

電氣控制及PLC技術在生產過程、科研及其他各領域的應用十分廣泛。本課程是電類專業應用性較強的專業技術基礎課程。將課程教學內容與項目式教學相結合，通過對原有課程教學內容進一步改進，在三級項目中增加實踐環節，提高學生的學習興趣和動手能力，增強學生對專業知識的理解程度。主要改革內容如下：（1）修訂教學大綱及教學計劃。以實踐為導向，增加實踐環節學時。（2）改革教學方法。以學生為導向，加強師生教學互動交流，給學生留有思考余地，讓學生在“思考中學，學中思考”；課程教學中以項目教學為導向，面向實際對象，增加實例，使學生更加直觀。（3）改革課程設計內容。多模塊設計，融合專業知識，面向各種實際對象，增強實踐能力。（4）在綜合實訓中進一步增加PLC實際項目內容。（5）改革考核方式。課程考核包括6個部分，分別為出勤、作業、討論課、項目、實驗和結課考試，以增強教學效果。

二、三級項目實踐教學環節內容

本課程設有一個三級項目，該項目將與課程設計相結合，最終構成二級項目。三級項目將從以下3個實際對象方面進行選題，也可由學生根據興趣自行選題。以市場占有率較高的三菱FX2N系列、西門子S7-200系列、西門子S7-300系列PLC為基礎進行編程控制，模擬仿真完成以下對象內容的設計。（1）小車自動控制的設計；（2）工業洗衣機自動控制的設計；（3）液體混合裝置自動控制的設計。學生分組根據任務要求完成以下內容：（1）給出I/O分配表；（2）編制狀態轉移圖；（3）編制梯形圖程序；（4）仿真調試；（5）項目報告及答辯。

三、項目實施方案

1.總體實施步驟。第一階段：修訂教學大綱及教學計劃。梳理課程體系，制定總體教學改革方案。第二階段：課堂教學改革方案實施。結合總體方案，進行課堂教學方法改革及實施。第三階段：實驗環節改革。增加實驗學時，增加設計性實驗。第四階段：課程設計環節改革實施。結合多模塊對象，面向實際。第五階段：依據全程監控的理念進行考核。第六階段：總結經驗，撰寫報告。

2.三級項目的實施。三級項目采用分組的方式進行。培養學生既競爭又合作的精神。4名同學組成1組，每組設組長1人，每組1題。每個題目由3組學生分別以企業中使用較多的三菱FX2N系列、西門子S7-200系列、西門子S7-300系列PLC為基礎進行編程控制，這樣3個題目共9組。同一對象內容項目各組之間競爭比較。各組的三級項目題目將在課程開始時下發。由組長負責組織本組同學依據三級項目題目及同學的實際情況進行工作分配。學生應根據項目題目及課程的進度，按時完成資料的查閱及方案的設計。項目的課內學時要求學生必須集中進行項目的研究討論工作。三級項目將以答辯的形式進行驗收。答辯結束后，學生需及時上交項目研究報告。

3.三級項目的進程安排。項目題目下發后，各小組應積極開展資料搜集、查閱、整理等前期工作，完成小車自動控制的設計等項目，項目學時安排如下表1。

4.三級項目的要求和成績評定。考核體現出合作和競爭精神。項目執行期間，嚴格考勤。學生必須按時參加項目研究，不準無故缺席、早退。在項目研究中表現突出的學生將給予獎勵，并記入考核成績。每位同學的三級項目成績由小組成績和組內成績兩部分構成。小組得分為組內所有同學的平均分，每位同學的得分依據其在組內的貢獻，在小組平均分的基礎上浮動。組內得分定由各小組成員自行討論確定，簽字后由小組組長上報。教師僅考核小組整體成績。

5.三級項目研究報告要求。項目報告要求總字數在3000字以上，字跡工整，公式、圖表規范。各組的研究報告應獨立完成，若嚴重雷同，將會嚴重影響成績。項目報告中應明確說明每個人負責的內容，在總體工作中的貢獻和工作比例等。研究內容的多少會影響到每組的最終成績，鼓勵學生自己選取感興趣的研究內容進行創新設計和深入研究。嚴禁剽竊抄襲行為，發現有剽竊抄襲行為的，研究項目成績以零分計。剽竊抄襲行為主要指：從參考資料中引用有關思想或結果，但沒有在報告中指明該思想或結果的出處并且沒有與你的思想或研究結果進行清晰的區分；直接拷貝別人的研究結果當作自己的研究結果。項目報告主要包括以下主要內容：（1）封面 封面設計應美觀大方，且至少包含以下內容：項目名稱、姓名、指導教師、日期。（2）摘要 摘要應簡明、確切地記述報告的重要內容，150字左右，摘要后應注明3～5個關鍵詞。（3）前言 前言簡要說明項目研究報告的目的和范圍，介紹相關領域所做的工作和研究的概況，研究報告的意圖、預期的結果及項目組分工。（4）研究報告正文 包括介紹相關項目開展的研究內容的基本原理、所采用的研究方法及相關工具；詳細說明項目的方案設計；給出研究結果并討論等。主要提綱如下：（a）根據設計要求，建立系統總圖；（b）輸入輸出I/0表；（c）流程圖或狀態轉移圖；（d）仿真調試結果。（5）結論 簡要總結項目的主要工作、主要結果、心得感受主要發現以及下一步應當開展的主要工作等。（6）主要參考文獻 參考文獻的書寫要符合規范。

三級項目需要頂層設計，貫穿整個專業教學過程，整合各個專業課程，以項目帶動教與學，以典型的工作任務來組織理論和實踐教學內容，克服理論教學和實踐相脫節的問題，增強教與學的互動性，使教學從原理性向應用性、綜合性轉變，有利于培養學生的創造力和動手能力。項目教學為學生營造了多元智能發展的良好環境，在項目教學過程中，教師以項目為主線，引導學生把分散于各個專業課程中的知識點聯系起來，學生通過項目任務學習各個知識點并融會貫通，綜合運用，樹立系統化、工程化的理念，將知識從感性認識升華到理性認識，提高了學習的興趣，增強學習的積極性、主動性，使學生由被動學習變為主動學習。

參考文獻：

[1]王剛.CDIO工程教育模式的解讀與思考[J].中國高教研究，2009，（5）.

[2]顧佩華，陸小華，沈民奮.CDIO大綱與標準[M].汕頭大學出版社，2008.

[3]石鐵峰.基于CDIO理念的三級項目設計與實踐[J].教育與職業，2011，（35）.

作者簡介：韓立強（1976-），男，河北隆堯縣人，燕山大學副教授。endprint

摘要：本文以電氣控制及PLC課程為例，研究了基于CDIO理念的三級項目教學的實施方案，將課程教學內容與項目式教學相結合，通過對原有課程教學內容進一步改進，在三級項目中增加實踐環節，提高學生的學習興趣和動手能力，增強學生對專業知識的理解程度。

關鍵詞：CDIO；三級項目；實踐

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）28-0030-02

基于CDIO教育理念的項目教學是圍繞多個完整的真實項目而開展的教學活動，綜合了當前傳統探究教學、任務驅動教學和案例教學的特點，將學生探索興趣、解決問題毅力和合作競爭精神的培養，融入CDIO項目過程中，讓學生以實踐為導向，積極地學習、自主地進行知識的建構。具體來說，就是所有需要學習和掌握的專業知識都圍繞項目這個核心展開，并與這個核心融合在一起，形成一個有機整體。因此，在編制專業培養計劃時，依據項目所涉及的專業知識范圍以及項目本身的規模，為學生設置了一級、二級、三級項目。按照專業特色，建立完整的項目體系，貫穿整個大學專業培養教學過程，重點構建專業核心課程模塊項目體系，每門專業課程根據課程特點設計三級項目，每個三級項目隨核心課程模塊中相關課程進行實施和完成。若干個三級研究項目按照專業核心課程模塊（一般為2～3門課程），構思一系列基于團隊的二級研究項目（專業課程設計項目）。這樣二級項目最終以畢業設計或者小型綜合項目形成一級項目。

一、總體思想

電氣控制及PLC技術在生產過程、科研及其他各領域的應用十分廣泛。本課程是電類專業應用性較強的專業技術基礎課程。將課程教學內容與項目式教學相結合，通過對原有課程教學內容進一步改進，在三級項目中增加實踐環節，提高學生的學習興趣和動手能力，增強學生對專業知識的理解程度。主要改革內容如下：（1）修訂教學大綱及教學計劃。以實踐為導向，增加實踐環節學時。（2）改革教學方法。以學生為導向，加強師生教學互動交流，給學生留有思考余地，讓學生在“思考中學，學中思考”；課程教學中以項目教學為導向，面向實際對象，增加實例，使學生更加直觀。（3）改革課程設計內容。多模塊設計，融合專業知識，面向各種實際對象，增強實踐能力。（4）在綜合實訓中進一步增加PLC實際項目內容。（5）改革考核方式。課程考核包括6個部分，分別為出勤、作業、討論課、項目、實驗和結課考試，以增強教學效果。

二、三級項目實踐教學環節內容

本課程設有一個三級項目，該項目將與課程設計相結合，最終構成二級項目。三級項目將從以下3個實際對象方面進行選題，也可由學生根據興趣自行選題。以市場占有率較高的三菱FX2N系列、西門子S7-200系列、西門子S7-300系列PLC為基礎進行編程控制，模擬仿真完成以下對象內容的設計。（1）小車自動控制的設計；（2）工業洗衣機自動控制的設計；（3）液體混合裝置自動控制的設計。學生分組根據任務要求完成以下內容：（1）給出I/O分配表；（2）編制狀態轉移圖；（3）編制梯形圖程序；（4）仿真調試；（5）項目報告及答辯。

三、項目實施方案

1.總體實施步驟。第一階段：修訂教學大綱及教學計劃。梳理課程體系，制定總體教學改革方案。第二階段：課堂教學改革方案實施。結合總體方案，進行課堂教學方法改革及實施。第三階段：實驗環節改革。增加實驗學時，增加設計性實驗。第四階段：課程設計環節改革實施。結合多模塊對象，面向實際。第五階段：依據全程監控的理念進行考核。第六階段：總結經驗，撰寫報告。

2.三級項目的實施。三級項目采用分組的方式進行。培養學生既競爭又合作的精神。4名同學組成1組，每組設組長1人，每組1題。每個題目由3組學生分別以企業中使用較多的三菱FX2N系列、西門子S7-200系列、西門子S7-300系列PLC為基礎進行編程控制，這樣3個題目共9組。同一對象內容項目各組之間競爭比較。各組的三級項目題目將在課程開始時下發。由組長負責組織本組同學依據三級項目題目及同學的實際情況進行工作分配。學生應根據項目題目及課程的進度，按時完成資料的查閱及方案的設計。項目的課內學時要求學生必須集中進行項目的研究討論工作。三級項目將以答辯的形式進行驗收。答辯結束后，學生需及時上交項目研究報告。

3.三級項目的進程安排。項目題目下發后，各小組應積極開展資料搜集、查閱、整理等前期工作，完成小車自動控制的設計等項目，項目學時安排如下表1。

4.三級項目的要求和成績評定?？己梭w現出合作和競爭精神。項目執行期間，嚴格考勤。學生必須按時參加項目研究，不準無故缺席、早退。在項目研究中表現突出的學生將給予獎勵，并記入考核成績。每位同學的三級項目成績由小組成績和組內成績兩部分構成。小組得分為組內所有同學的平均分，每位同學的得分依據其在組內的貢獻，在小組平均分的基礎上浮動。組內得分定由各小組成員自行討論確定，簽字后由小組組長上報。教師僅考核小組整體成績。

5.三級項目研究報告要求。項目報告要求總字數在3000字以上，字跡工整，公式、圖表規范。各組的研究報告應獨立完成，若嚴重雷同，將會嚴重影響成績。項目報告中應明確說明每個人負責的內容，在總體工作中的貢獻和工作比例等。研究內容的多少會影響到每組的最終成績，鼓勵學生自己選取感興趣的研究內容進行創新設計和深入研究。嚴禁剽竊抄襲行為，發現有剽竊抄襲行為的，研究項目成績以零分計。剽竊抄襲行為主要指：從參考資料中引用有關思想或結果，但沒有在報告中指明該思想或結果的出處并且沒有與你的思想或研究結果進行清晰的區分；直接拷貝別人的研究結果當作自己的研究結果。項目報告主要包括以下主要內容：（1）封面 封面設計應美觀大方，且至少包含以下內容：項目名稱、姓名、指導教師、日期。（2）摘要 摘要應簡明、確切地記述報告的重要內容，150字左右，摘要后應注明3～5個關鍵詞。（3）前言 前言簡要說明項目研究報告的目的和范圍，介紹相關領域所做的工作和研究的概況，研究報告的意圖、預期的結果及項目組分工。（4）研究報告正文 包括介紹相關項目開展的研究內容的基本原理、所采用的研究方法及相關工具；詳細說明項目的方案設計；給出研究結果并討論等。主要提綱如下：（a）根據設計要求，建立系統總圖；（b）輸入輸出I/0表；（c）流程圖或狀態轉移圖；（d）仿真調試結果。（5）結論 簡要總結項目的主要工作、主要結果、心得感受主要發現以及下一步應當開展的主要工作等。（6）主要參考文獻 參考文獻的書寫要符合規范。

三級項目需要頂層設計，貫穿整個專業教學過程，整合各個專業課程，以項目帶動教與學，以典型的工作任務來組織理論和實踐教學內容，克服理論教學和實踐相脫節的問題，增強教與學的互動性，使教學從原理性向應用性、綜合性轉變，有利于培養學生的創造力和動手能力。項目教學為學生營造了多元智能發展的良好環境，在項目教學過程中，教師以項目為主線，引導學生把分散于各個專業課程中的知識點聯系起來，學生通過項目任務學習各個知識點并融會貫通，綜合運用，樹立系統化、工程化的理念，將知識從感性認識升華到理性認識，提高了學習的興趣，增強學習的積極性、主動性，使學生由被動學習變為主動學習。

參考文獻：

[1]王剛.CDIO工程教育模式的解讀與思考[J].中國高教研究，2009，（5）.

[2]顧佩華，陸小華，沈民奮.CDIO大綱與標準[M].汕頭大學出版社，2008.

[3]石鐵峰.基于CDIO理念的三級項目設計與實踐[J].教育與職業，2011，（35）.

作者簡介：韓立強（1976-），男，河北隆堯縣人，燕山大學副教授。endprint

摘要：本文以電氣控制及PLC課程為例，研究了基于CDIO理念的三級項目教學的實施方案，將課程教學內容與項目式教學相結合，通過對原有課程教學內容進一步改進，在三級項目中增加實踐環節，提高學生的學習興趣和動手能力，增強學生對專業知識的理解程度。

關鍵詞：CDIO；三級項目；實踐

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）28-0030-02

基于CDIO教育理念的項目教學是圍繞多個完整的真實項目而開展的教學活動，綜合了當前傳統探究教學、任務驅動教學和案例教學的特點，將學生探索興趣、解決問題毅力和合作競爭精神的培養，融入CDIO項目過程中，讓學生以實踐為導向，積極地學習、自主地進行知識的建構。具體來說，就是所有需要學習和掌握的專業知識都圍繞項目這個核心展開，并與這個核心融合在一起，形成一個有機整體。因此，在編制專業培養計劃時，依據項目所涉及的專業知識范圍以及項目本身的規模，為學生設置了一級、二級、三級項目。按照專業特色，建立完整的項目體系，貫穿整個大學專業培養教學過程，重點構建專業核心課程模塊項目體系，每門專業課程根據課程特點設計三級項目，每個三級項目隨核心課程模塊中相關課程進行實施和完成。若干個三級研究項目按照專業核心課程模塊（一般為2～3門課程），構思一系列基于團隊的二級研究項目（專業課程設計項目）。這樣二級項目最終以畢業設計或者小型綜合項目形成一級項目。

一、總體思想

電氣控制及PLC技術在生產過程、科研及其他各領域的應用十分廣泛。本課程是電類專業應用性較強的專業技術基礎課程。將課程教學內容與項目式教學相結合，通過對原有課程教學內容進一步改進，在三級項目中增加實踐環節，提高學生的學習興趣和動手能力，增強學生對專業知識的理解程度。主要改革內容如下：（1）修訂教學大綱及教學計劃。以實踐為導向，增加實踐環節學時。（2）改革教學方法。以學生為導向，加強師生教學互動交流，給學生留有思考余地，讓學生在“思考中學，學中思考”；課程教學中以項目教學為導向，面向實際對象，增加實例，使學生更加直觀。（3）改革課程設計內容。多模塊設計，融合專業知識，面向各種實際對象，增強實踐能力。（4）在綜合實訓中進一步增加PLC實際項目內容。（5）改革考核方式。課程考核包括6個部分，分別為出勤、作業、討論課、項目、實驗和結課考試，以增強教學效果。

二、三級項目實踐教學環節內容

本課程設有一個三級項目，該項目將與課程設計相結合，最終構成二級項目。三級項目將從以下3個實際對象方面進行選題，也可由學生根據興趣自行選題。以市場占有率較高的三菱FX2N系列、西門子S7-200系列、西門子S7-300系列PLC為基礎進行編程控制，模擬仿真完成以下對象內容的設計。（1）小車自動控制的設計；（2）工業洗衣機自動控制的設計；（3）液體混合裝置自動控制的設計。學生分組根據任務要求完成以下內容：（1）給出I/O分配表；（2）編制狀態轉移圖；（3）編制梯形圖程序；（4）仿真調試；（5）項目報告及答辯。

三、項目實施方案

1.總體實施步驟。第一階段：修訂教學大綱及教學計劃。梳理課程體系，制定總體教學改革方案。第二階段：課堂教學改革方案實施。結合總體方案，進行課堂教學方法改革及實施。第三階段：實驗環節改革。增加實驗學時，增加設計性實驗。第四階段：課程設計環節改革實施。結合多模塊對象，面向實際。第五階段：依據全程監控的理念進行考核。第六階段：總結經驗，撰寫報告。

2.三級項目的實施。三級項目采用分組的方式進行。培養學生既競爭又合作的精神。4名同學組成1組，每組設組長1人，每組1題。每個題目由3組學生分別以企業中使用較多的三菱FX2N系列、西門子S7-200系列、西門子S7-300系列PLC為基礎進行編程控制，這樣3個題目共9組。同一對象內容項目各組之間競爭比較。各組的三級項目題目將在課程開始時下發。由組長負責組織本組同學依據三級項目題目及同學的實際情況進行工作分配。學生應根據項目題目及課程的進度，按時完成資料的查閱及方案的設計。項目的課內學時要求學生必須集中進行項目的研究討論工作。三級項目將以答辯的形式進行驗收。答辯結束后，學生需及時上交項目研究報告。

3.三級項目的進程安排。項目題目下發后，各小組應積極開展資料搜集、查閱、整理等前期工作，完成小車自動控制的設計等項目，項目學時安排如下表1。

4.三級項目的要求和成績評定。考核體現出合作和競爭精神。項目執行期間，嚴格考勤。學生必須按時參加項目研究，不準無故缺席、早退。在項目研究中表現突出的學生將給予獎勵，并記入考核成績。每位同學的三級項目成績由小組成績和組內成績兩部分構成。小組得分為組內所有同學的平均分，每位同學的得分依據其在組內的貢獻，在小組平均分的基礎上浮動。組內得分定由各小組成員自行討論確定，簽字后由小組組長上報。教師僅考核小組整體成績。

5.三級項目研究報告要求。項目報告要求總字數在3000字以上，字跡工整，公式、圖表規范。各組的研究報告應獨立完成，若嚴重雷同，將會嚴重影響成績。項目報告中應明確說明每個人負責的內容，在總體工作中的貢獻和工作比例等。研究內容的多少會影響到每組的最終成績，鼓勵學生自己選取感興趣的研究內容進行創新設計和深入研究。嚴禁剽竊抄襲行為，發現有剽竊抄襲行為的，研究項目成績以零分計。剽竊抄襲行為主要指：從參考資料中引用有關思想或結果，但沒有在報告中指明該思想或結果的出處并且沒有與你的思想或研究結果進行清晰的區分；直接拷貝別人的研究結果當作自己的研究結果。項目報告主要包括以下主要內容：（1）封面 封面設計應美觀大方，且至少包含以下內容：項目名稱、姓名、指導教師、日期。（2）摘要 摘要應簡明、確切地記述報告的重要內容，150字左右，摘要后應注明3～5個關鍵詞。（3）前言 前言簡要說明項目研究報告的目的和范圍，介紹相關領域所做的工作和研究的概況，研究報告的意圖、預期的結果及項目組分工。（4）研究報告正文 包括介紹相關項目開展的研究內容的基本原理、所采用的研究方法及相關工具；詳細說明項目的方案設計；給出研究結果并討論等。主要提綱如下：（a）根據設計要求，建立系統總圖；（b）輸入輸出I/0表；（c）流程圖或狀態轉移圖；（d）仿真調試結果。（5）結論 簡要總結項目的主要工作、主要結果、心得感受主要發現以及下一步應當開展的主要工作等。（6）主要參考文獻 參考文獻的書寫要符合規范。

三級項目需要頂層設計，貫穿整個專業教學過程，整合各個專業課程，以項目帶動教與學，以典型的工作任務來組織理論和實踐教學內容，克服理論教學和實踐相脫節的問題，增強教與學的互動性，使教學從原理性向應用性、綜合性轉變，有利于培養學生的創造力和動手能力。項目教學為學生營造了多元智能發展的良好環境，在項目教學過程中，教師以項目為主線，引導學生把分散于各個專業課程中的知識點聯系起來，學生通過項目任務學習各個知識點并融會貫通，綜合運用，樹立系統化、工程化的理念，將知識從感性認識升華到理性認識，提高了學習的興趣，增強學習的積極性、主動性，使學生由被動學習變為主動學習。

參考文獻：

[1]王剛.CDIO工程教育模式的解讀與思考[J].中國高教研究，2009，（5）.

[2]顧佩華，陸小華，沈民奮.CDIO大綱與標準[M].汕頭大學出版社，2008.

[3]石鐵峰.基于CDIO理念的三級項目設計與實踐[J].教育與職業，2011，（35）.

作者簡介：韓立強（1976-），男，河北隆堯縣人，燕山大學副教授。endprint