CDIO模式下的機床電氣控制與PLC課程教學改革探索

李永飚　張毅

摘 要：分析CDIO工程教育理念，結合《機床電氣控制與PLC》課程特點，提出傳統教學方式存在的不足，并以機械手控制系統的安裝調試為教學內容，探索CDIO工程教育模式在課堂教學中的應用。為機床電氣控制與PLC課程體系改革提供了新思路。

關鍵字：CDIO；電氣系統控制；PLC；教師能力培養

1 引言

《機床電氣控制與PLC》做為高職院校機電類專業的核心課程，著重在于培養學生電氣控制系統設計，安裝，調試和維護的能力。在傳統的日常教學中，普遍存在以下問題：1.教學目標設置重理論，輕實踐，忽視學生自主動手設計、安裝、調試的能力，學生學習目的不明確；2.課堂教學組織與企業生產過程銜接不足；3.課程評價考核手段單一，學生積極性不高。這些問題的存在不利于高職教育培養技能型應用人才目標的實現，為此，借鑒CDIO工程教育模式，對《機床電氣控制與PLC》課程進行教學改革探索，實現教學過程與生產過程的對接，最大程度的利用課堂教學重現企業的生產過程，使學生在“電氣系統設計——設備安裝——通電調試——完成任務”學習流程中，逐漸養成良好的工程師素養。

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。由美國麻省理工學院和瑞典皇家工學院等四所大學經過四年的探索研究，創立了CDIO工程教育理念。該理念的主要特點是以生產項目從設計研發到投產運行整個過程為載體，讓學生參與其中，實踐理論知識和實踐能力，教學過程和生產過程的對接。CDIO代表構思（Conceive）、設計（Design）、實現（Implement）和運作（Operate），突出學生“學中做，做中學”的過程，通過構思、設計、實現和運行，使學生的工程基礎知識、個人能力、人際團隊能力和工程系統能力得到培養和強化。

3 CDIO工程教育理念在《機床電氣控制與PLC》課程中的應用

3.1 教學項目的選取與組織

CDIO的教學模式的突出特點在于，用項目做為專業知識，實踐技能和職業素養培養的載體，需要按照項目實施的完整過程來安排相應的教學環節。因此要依靠業界專家和專業課教師共通確定能力和素質目標，在充分提煉教材內容，就業社會能力需求的基礎之上，做到理論知識和項目實踐的統一，使學生在理實一體化的教學情境之下，即掌握了理論知識，又經歷了理論知識的應用，增強學習的針對性。

3.2 教學模式和教學方法的改革

以PLC控制機械手的設計，安裝和調試為案例，介紹CDIO模式下的教學模式，教學方法。利用項目導向，任務驅動體現CDIO的理念。

3.2.1 教學項目構思Conceive

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

3.2.2 教學項目設計Design

在工業項目設計階段，需要教師明確系統的控制要求和工作內容，并對相關基礎知識（子程序的編寫和調用）作出講解。單純的講解方法比較枯燥，教師需通過軟件winSTEP7進行編程和仿真模擬，使學生感受到子程序的調用邏輯。

3.2.3 教學項目實施Implement

教學項目的具體實施，需要教師及時對學生指導，硬件電路的安裝，I/O端口的分配，軟件的編寫和調試，需要學生采用合作學習的方式。

3.2.4 教學項目運作Operate

項目功能實現之后，按照小組進行項目答辯，簡單介紹功能，現場進行工業機械手的演示，并對自己的設計系統進行優化和完善。

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生對于知識的掌握程度，無法全面評價學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學生的工程技能，結合任務驅動的教學模式和課程特點，最終落腳點在學生電氣控制系統設計、安裝和調試的能力上。應該通過課堂考勤，小組討論，實驗任務完成情況，項目設計訓練，期末考試等形式進行考核。

4 結束語

針對《機床電氣控制與PLC》傳統課堂教學，引入CDIO理念，對項目設置和課堂組織進行改革，為高職學生的工程能力培養奠定了基礎。

參考文獻：

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