1、 基于CDIO理念的高職“PLC、變頻器和觸摸屏綜合技術”課程改革 呂原君 陳瓊（浙江工業職業技術學院機電工程分院 浙江 紹興 312000）Reference：傳統教學模式下學生缺乏學習主動性的現象很明顯，依循 CDIO 理念，對“PLC、變頻器和觸摸屏綜合技術”課程的課程內容、項目選用、評價體系等進行教學改革，建立較為完備和系統的工作情境和項目案例庫，可以實現真正的一體化教學，有助于培養學生的工程意識，提高學生的創新能力、實踐能力和綜合素質。Keys：高職；CDIO 理念；教學改革；項目教學；創新能力G712 ：A ：1672-5727（2014）05-0095-03概述CDIO是由MIT

2、等世界著名高校研發的從理念到大綱到課程到教學直至評估的一整套先進的工程教育模式。我院教學團隊從2009年開始嘗試基于CDIO理念的“PLC、變頻器和觸摸屏綜合技術”課程改革，因為該綜合技術屬于工業控制的主流設備，高職院校為社會提供的不僅僅是大量新生勞動力，而且是具有現代企業理念的，有技術、高素質的現代產業工人。該課程是高職院校的一門綜合性、設計性極強的機電產品控制應用型設計課程。其任務在于：訓練學生綜合應用PLC、變頻器和觸摸屏技術知識，掌握它們的設計方法和研發能力；開拓設計思路，增強理論知識與實踐相結合的能力；培養科學性、系統性及全面性的設計素質；訓練團隊合作能力。但是目前教學上普遍存在以下

3、問題：（1）在課程設置現狀方面。大多數高職院校并未單獨設置PLC、變頻器和觸摸屏綜合技術一體化教學課程，而是采用以PLC、變頻器理論教學為主，以驗證性的實驗或實訓為輔的方式進行教學且實踐課時偏少，側重技能訓練的學生往往只能掌握各門課的基礎技能。（2）在課程內容現狀方面。目前的設備控制課程往往是學完一定的理論之后再做相應的實驗，內容相對獨立，學生無法從整體上把握設備控制開發的思路，也就無法體現“構思、設計、實現和運作”的教學思想。（3）PLC、變頻器和觸摸屏種類繁多，畢業生就業時從事相關行業工作，實現所學專業知識與生產實際快速接軌存在一定的困難，即知識“移植”能力不夠，自學能力與創新能力不夠。基

4、于“CDIO”的課程設計基于“CDIO”理念的課程體系 課程內容應根據CDIO 工程教育理念結合學生知識水平和企業需求，按照任務分析論證方案確定方案實施方案測試效果評價六個步驟實施每個教學任務，使學生在項目實施過程中學會PLC、變頻器和觸摸屏綜合技術在設備中的設計安裝和調試。知識體系框架如下頁圖1所示，其中工業控制核心技術包括PLC、變頻器和觸摸屏技術，控制對象為設備中使用的液壓氣動技術、電機技術和傳感器技術。最后，內容涉及各設備控制器之間的網絡技術和監控技術。基于項目化的教學層次設計 實踐內容設計應充分體現項目化教學的設計思想。以“做項目”為主線組織課程教學，以“用”導“學”，盡量讓學生親自

5、動手，全身心投入。要突出項目訓練的完整性，在做項目過程中學習必要的知識，知識以必需、夠用為度，強調自學能力的培養，強調應用所學知識解決問題。項目團隊人數一般為4人，各隊選出項目組長，負責整個項目開發的所有運行過程，涉及任務分配、人員管理、階段性成果報告等。在不同層次的具體實踐中，可以將一個完整項目分解成若干相對獨立的子項目，通過子項目的訓練掌握單一技能，最后將子項目綜合起來，完成整體項目的內容。在項目的實施過程中，以學生為中心并引導學生主動學習。整個過程分為4個實踐過程，即驗證性實踐、設計性實踐、綜合性實踐和創新性實踐，如圖2所示。項目式教學的設計 沒有項目支撐的工科課程內容是缺乏實踐性和生動

6、性的干癟理論框架。工程項目的設計和選擇是需要專業課教師花工夫來做的事情。在選擇工程項目時可以從以下幾個角度考慮。1.項目的選用有利于激發學生興趣。我院采用了參加全國機械創新設計大賽的一些娛樂類作品，如獲得全國二等獎的娛樂機器“捕魚達人”，其控制系統采用PLC完成對一組氣缸的控制，在項目實施中，根據游戲的難度設置了5個級別，即5個不同工作情境對應不同的控制方案；又如獲得浙江省機械設計大賽二等獎的“排除萬難”任務型機器人，其控制對象有多個直流電機和電磁閥，在項目實施中，根據機器人的實施任務選擇4個階段性控制要求。這些項目在實施后學生可以在課外一邊練習和改進控制技術，一邊通過娛樂提高學習興趣。其中的

7、一款機器人如圖3所示，通過PLC控制機器人的直流電機和氣動系統實現過隧道、過單邊橋、抓螺母和擰螺母等一系列動作，操作按鈕組和保護裝置的設計對學生的控制能力培養很關鍵。2.項目的選用對象在生活中比較常見。如我院教學團隊與本地企業合作建立的立體車庫在許多商場、賓館、專門的停車場都能見到，許多學生對其工作過程比較熟悉，有利于減少設備介紹的時間，引起學生對控制方案的共鳴。3.項目的選用結合本地區的企業設備。學生畢業后大部分在本地區工作，為使學生在畢業后盡快地適應工作需要，在項目內容上可選用本地區的軸承制造業、黃酒制造業、紡織印染制造業等相關設備的控制系統。有的學生在學習中參與了教師的一些簡單項目開發并

8、將其作為畢業設計題目。如圖4（a）是為企業設計的渦流探傷檢測臺，圖4（b）是學生通過實訓室搭建的控制系統，并通過編程完成了畢業設計。課程評價體系 在CDIO工程訓練模式下，可將項目的整個運行過程“構思設計實現運作”納入考核范圍，鼓勵學生在做中學、在學中做，教師則提供實驗條件和指導，保障學生充分自由地發展，增強創新意識，并為學生提供遇到問題時加以解決的方法、對仍然存在的問題進一步改進的思路等。課程的考核采取多元化的評價體系，具體涉及以下幾方面：基本技能及基礎知識、設計能力、團隊協作能力、職業素質和評價。在針對項目的某一個工作情境中，需要完成設備工藝流程和產品目錄規劃表（涉及工藝流程描述和工作計劃

9、安排）、設備控制實施表（涉及I/O分配表的編寫、控制流程圖、控制程序編寫過程記錄、設備調試過程記錄、實施過程中遇到的問題與對策和總結等）和評價表（涉及每個工作任務的考核要求、配分和評分標準）等等。課程支撐條件教師的CDIO能力培養 CDIO教學改革成敗的關鍵在于教師隊伍的能力。很多教師雖然有豐富的理論知識和較強的科研能力，但缺乏相關的企業工作經歷或工程經驗。因此，在選擇教師時應考慮以下三個方面：（1）作為企業科技指導員，與企業有密切的項目合作關系。（2）多次帶領學生參加省級或以上相關競賽并取得一定的成績。（3）在企業一線多次實踐鍛煉并積累一定的經驗，或具有企業相關工作經驗。實踐平臺的設置 學生

10、一般不具有豐富的設計經驗，創造性地設計新機構的控制系統時往往不知從何處入手。因此，有必要講授一些控制方案設計經驗，幫助學生構思。這項工作主要是通過院團委和相關教師組織并結合教育部、教育廳主辦的一些機械創新設計大賽、自動線安裝與調試大賽等設定比賽題目，號召學生發揮自己的想象力，形成可行控制方案并加以實施。我院的工業控制創新實踐室不僅為學生提供了全過程工程訓練的機會，鍛煉了學生的實際動手能力，同時還培養了學生的創新精神、團結協作精神。學院政策的支持 我院教學團隊得到了學院在政策上的支持，主要體現為：對教師CDIO教學能力加以培養，與十多家企業開展相關合作并取得了一定成效；學生在完成一套設備控制系統

11、的開發方案后，可作為畢業論文并優先推薦為優秀畢業論文，優先推薦到合作企業，并作為參加控制類相關大賽的重要選拔依據。改革成效經過近四年的教學試點，新教學模式下的“PLC、變頻器和觸摸屏綜合技術”課程取得了較好的效果，涌現出了一批優秀的學生和教師。學生的專業基礎水平能更好地適應企業崗位要求，許多學生畢業后能獨立完成企業安排的項目并得到企業的一致好評。學生的團隊協作能力得到明顯提高，與教師交流的能力得到明顯加強。學生的拼搏精神得到激發，許多學生為了完成任務往往工作到很晚才回寢室休息。教師的業務水平不斷提高，與企業的合作更加緊密。需要指出的是，這門綜合類控制課程的教學效果離不開其他專業課程和整個教育環境的配合。Reference：1陳文杰，任立軍，張林.新加坡理工學院基于CDIO模式的項目教學改革J.職業技術教育，2009（35）：91-93.2侯世英，馮彩絨，孫韜.基于CDIO的“可編程控制器應用技術”教學改革J.電氣電子教學學報，2012（34）：15-17.3宋國慶.基于CDIO理念的“可編程控制器技術”課程改革J.吉林廣播電視大學學報，2012（9）：8-10.4張瑞華，楊亞萍，方娟妮.基于CDIO理念的“電子綜合設計”教學改革探索J.中國電力教育，2012（19