CDIO模式下的機床電氣控制與PLC課程教學(xué)改革探索

李永飚,張 毅（河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院,河南 南陽 473000）

CDIO模式下的機床電氣控制與PLC課程教學(xué)改革探索

李永飚,張 毅
（河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院,河南 南陽 473000）

分析CDIO工程教育理念，結(jié)合《機床電氣控制與PLC》課程特點，提出傳統(tǒng)教學(xué)方式存在的不足，并以機械手控制系統(tǒng)的安裝調(diào)試為教學(xué)內(nèi)容，探索CDIO工程教育模式在課堂教學(xué)中的應(yīng)用。為機床電氣控制與PLC課程體系改革提供了新思路。

CDIO;電氣系統(tǒng)控制;PLC;教師能力培養(yǎng)

1 引言

《機床電氣控制與PLC》做為高職院校機電類專業(yè)的核心課程，著重在于培養(yǎng)學(xué)生電氣控制系統(tǒng)設(shè)計，安裝，調(diào)試和維護(hù)的能力。在傳統(tǒng)的日常教學(xué)中，普遍存在以下問題：1.教學(xué)目標(biāo)設(shè)置重理論，輕實踐，忽視學(xué)生自主動手設(shè)計、安裝、調(diào)試的能力，學(xué)生學(xué)習(xí)目的不明確；2.課堂教學(xué)組織與企業(yè)生產(chǎn)過程銜接不足；3.課程評價考核手段單一，學(xué)生積極性不高。這些問題的存在不利于高職教育培養(yǎng)技能型應(yīng)用人才目標(biāo)的實現(xiàn)，為此，借鑒CDIO工程教育模式，對《機床電氣控制與PLC》課程進(jìn)行教學(xué)改革探索，實現(xiàn)教學(xué)過程與生產(chǎn)過程的對接，最大程度的利用課堂教學(xué)重現(xiàn)企業(yè)的生產(chǎn)過程，使學(xué)生在“電氣系統(tǒng)設(shè)計——設(shè)備安裝——通電調(diào)試——完成任務(wù)”學(xué)習(xí)流程中，逐漸養(yǎng)成良好的工程師素養(yǎng)。

2 CDIO模式

CDIO工教育模式是近年來國際工程教育改革的最新成果。由美國麻省理工學(xué)院和瑞典皇家工學(xué)院等四所大學(xué)經(jīng)過四年的探索研究，創(chuàng)立了CDIO工程教育理念。該理念的主要特點是以生產(chǎn)項目從設(shè)計研發(fā)到投產(chǎn)運行整個過程為載體，讓學(xué)生參與其中，實踐理論知識和實踐能力，教學(xué)過程和生產(chǎn)過程的對接。CDIO代表構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計（Design）、實現(xiàn)（Implement）和運作（Operate）,突出學(xué)生“學(xué)中做，做中學(xué)”的過程，通過構(gòu)思、設(shè)計、實現(xiàn)和運行，使學(xué)生的工程基礎(chǔ)知識、個人能力、人際團(tuán)隊能力和工程系統(tǒng)能力得到培養(yǎng)和強化。

3 CDIO工程教育理念在《機床電氣控制與PLC》課程中的應(yīng)用

3.1 教學(xué)項目的選取與組織

CDIO的教學(xué)模式的突出特點在于，用項目做為專業(yè)知識，實踐技能和職業(yè)素養(yǎng)培養(yǎng)的載體，需要按照項目實施的完整過程來安排相應(yīng)的教學(xué)環(huán)節(jié)。因此要依靠業(yè)界專家和專業(yè)課教師共通確定能力和素質(zhì)目標(biāo)，在充分提煉教材內(nèi)容，就業(yè)社會能力需求的基礎(chǔ)之上，做到理論知識和項目實踐的統(tǒng)一，使學(xué)生在理實一體化的教學(xué)情境之下，即掌握了理論知識，又經(jīng)歷了理論知識的應(yīng)用，增強學(xué)習(xí)的針對性。

表1 PLC控制機械手項目教學(xué)過程設(shè)計

3.2 教學(xué)模式和教學(xué)方法的改革

以PLC控制機械手的設(shè)計，安裝和調(diào)試為案例，介紹CDIO模式下的教學(xué)模式，教學(xué)方法。利用項目導(dǎo)向，任務(wù)驅(qū)動體現(xiàn)CDIO的理念。

3.2.1 教學(xué)項目構(gòu)思Conceive

工業(yè)機械手是工業(yè)生產(chǎn)高速發(fā)展的產(chǎn)物。它能夠模仿人手和臂膀的某些功能動作，能夠按照設(shè)計好的程序抓取、搬運工件或操作自動化設(shè)備，可以減輕企業(yè)的人力資源培訓(xùn)成本。因而受到人們的廣泛重視和歡迎，學(xué)生對此類機械設(shè)備自動控制的興趣也比較高。通過這樣的教學(xué)項目，一方面檢驗了學(xué)生使用PLC指令的能力，另一方面也增強了學(xué)生對工業(yè)生產(chǎn)過程的認(rèn)識。

3.2.2 教學(xué)項目設(shè)計Design

在工業(yè)項目設(shè)計階段，需要教師明確系統(tǒng)的控制要求和工作內(nèi)容，并對相關(guān)基礎(chǔ)知識（子程序的編寫和調(diào)用）作出講解。單純的講解方法比較枯燥，教師需通過軟件winSTEP7進(jìn)行編程和仿真模擬，使學(xué)生感受到子程序的調(diào)用邏輯。

3.2.3 教學(xué)項目實施Implement

教學(xué)項目的具體實施，需要教師及時對學(xué)生指導(dǎo)，硬件電路的安裝，I/O端口的分配，軟件的編寫和調(diào)試，需要學(xué)生采用合作學(xué)習(xí)的方式。

3.2.4 教學(xué)項目運作Operate

項目功能實現(xiàn)之后，按照小組進(jìn)行項目答辯，簡單介紹功能，現(xiàn)場進(jìn)行工業(yè)機械手的演示，并對自己的設(shè)計系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化和完善。

3.3 考核方式的改革

《機床電氣控制與PLC》課程一般采用平時成績和期末閉卷考試的方法來檢驗學(xué)生對于知識的掌握程度，無法全面評價學(xué)生的實際工程實踐能力。CDIO工程教育模式的核心理念在于培養(yǎng)學(xué)生的工程技能，結(jié)合任務(wù)驅(qū)動的教學(xué)模式和課程特點，最終落腳點在學(xué)生電氣控制系統(tǒng)設(shè)計、安裝和調(diào)試的能力上。應(yīng)該通過課堂考勤，小組討論，實驗任務(wù)完成情況，項目設(shè)計訓(xùn)練，期末考試等形式進(jìn)行考核。

4 結(jié)束語

針對《機床電氣控制與PLC》傳統(tǒng)課堂教學(xué)，引入CDIO理念，對項目設(shè)置和課堂組織進(jìn)行改革，為高職學(xué)生的工程能力培養(yǎng)奠定了基礎(chǔ)。

[1]周艷,周敏,蔣國璋.基于CDIO的工業(yè)工程專業(yè)實驗教學(xué)改革[J].實驗室科學(xué),2013（02）:72-75.