基于CDIO與技能競賽的專業課程改革研究
——以機電一體化技術專業為例

葉泉，蔡新宇，柳亞婷

（南京機電職業技術學院自動化工程系，江蘇 南京 211306）

根據教育部關于貫徹落實《國家職業教育改革實施方案》的文件精神，建設高質量職業教育體系，健全德技并修、工學結合的育人機制，本學院機電一體化技術專業以技能大賽為切入點推進專業課程體系、課程教學內容和教學方法的改革。根據技能大賽的內容及要求，在本專業現有課程體系上拓展課程項目內容，以賽促教、以賽促學、以賽促訓，學生通過完成課程實驗、項目任務而掌握相關專業知識、技能獲得提升、養成較好的職業道德和職業素養。

傳統的教學模式可以通過CDIO項目化教學進行改革，因為CDIO項目化教學以工程項目設計為理念，通過將典型工作任務、技能競賽任務等內容融入項目中，使得學生“學中做,做中學”地完成課程學習、崗位任務、競賽培訓等。

1 CDIO項目教學

從2000年起，麻省理工學院和瑞典皇家工學院等四所大學通過近四年的探索創立了CDIO工程教育理念，因此，CDIO工程教育模式是國際工程教育改革的最新成果。2005年汕頭大學顧佩華教授帶領教師團隊學習并實施CDIO工程教育模式。構思（Conceive）、設計（Design）、實現（Implement）和運行（Operate） 4個英文單詞的縮寫共同組成了CDIO。CDIO讓工程學習概括了產品研發到運行的生命周期，也促進了學生對學科之前的交叉融合的理解。CDIO工程教育模式有自己的一套指引和評價系統，以12條標準進行評價。同時，CDIO還涵蓋了4個層次的大綱，即：（1）技術知識和推理能力；（2）個人能力、職業能力和態度；（3）人際交往能力：團隊工作和交流；（4）在企業和社會環境下構思一設計一實現一運行系統方面的能力。

2 “機器人系統集成”競賽項目

全國職業院校技能大賽是教育部發起，聯合有關部門、行業和地方共同舉辦的國家級專項賽事，已成為各院校展示學生職業技能的平臺，各個省份也有對應的省級職業院校技能大賽。其中“機器人系統集成”賽項從2018年舉辦至今（2018～2019年賽項名稱叫“制造單元智能化改造與集成技術”）。

“機器人系統集成”競賽項目以汽車行業輪轂生產作為背景，要求學生通過機器人系統集成技術完成競賽任務。競賽任務需要將PLC、工業機器人控制系統、MES系統、遠端IO模塊、數控機床等進行網絡組態，通過云端數據服務可以實現遠程監控和流程管控。通過工業機器人完成輪轂從立體倉庫的出入庫，并需要按照任務書完成視覺檢測、打磨、數控加工等工序，并且加工過程中的數據能通過MES系統進行采集和可視化。要實現以上功能，學生要從方案設計、工藝模擬仿真、硬件搭建、電氣接線、系統集成調試等方面完成定制化的任務。

通過對比賽內容的進一步分析、歸納和整理后，得出“機器人系統集成”競賽任務分析表，如表1所示。將競賽任務模塊分解為一個個典型任務，利用典型任務驅動各門專業課程的課程教學內容設計，推動課程改革。

表1 “機器人系統集成”競賽任務分析表

3 基于CDIO與技能競賽的專業課程體系改革

依據本專業人才培養目標、核心知識點、技能點以及設置的學習領域，選取“機器人系統集成”賽項為本專業技能大賽的主攻方向。又由于競賽平臺集成了智能倉儲物流、工業機器人、數控加工、智能檢測等模塊，綜合了機器人操作與編程、電氣控制與PLC、機器人視覺、工業控制網絡等機電一體化技術專業大多數核心專業課程，因此，用大賽競賽內容促進專業日常教學和提升學生學習主動性是對專業課堂的有益補充和良性拓展。

根據CDIO教育理念、教學大綱和標準結合技能競賽任務和評價標準，將技能競賽知識點和技能點進行梳理，將技能競賽內容融入課程教學內容、技能競賽評價融入課程評價等，做到崗課證賽融通。構建以能力培養為中心的課程體系，優化專業人才培養方案。

通過對競賽任務仔細分析，將“機器人系統集成”競賽整體內容作為專業一級綜合實訓項目，并對接于專業現有“工業機器人系統集成”課程。將競賽任務模塊作為二級項目，對應專業課程群專項實訓，如圖1所示。并根據競賽任務模塊針對每門課又設計了三級項目作為課程拓展實驗實訓，如表2所示。

表2 三級項目：競賽專項實訓項目

圖1 一級項目和二級項目

4 結語

基于CDIO與技能競賽的機電一體化技術專業課程的改革研究解決了課程教學缺乏創新型實驗項目，缺乏多學科融合的專業綜合性實訓項目，各個課程的實驗實訓項目對比較單一的問題。同時，以技能競賽為導向，結合我校“創客校園”建設基礎，讓學生主動地運用課程中的知識，教師通過引導和輔導圍繞專業課程又可以開展基于科技創新的創客作品制作、專利發明申請等，促進機械、電氣、自動化等學科的交叉融合，加強學生基礎學科知識，提高學生在創客作品、專利發明、競賽等中的科技創新質量，實踐探索新形態職業教育課堂。