施云貴

（黃山學(xué)院 機(jī)電與信息工程學(xué)院，安徽 黃山245041）

《工業(yè)控制組態(tài)軟件》課程是與工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化密切相關(guān)的自動(dòng)化專業(yè)工程應(yīng)用性課程，通過(guò)該課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握監(jiān)控軟件工程建立、I/O 設(shè)備管理、變量的定義和管理、生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)畫面制作、用戶腳本程序、報(bào)警畫面制作、建立數(shù)據(jù)詞典、建立動(dòng)畫連接、報(bào)表制作、各類曲線制作、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)的建立、控件的使用、數(shù)據(jù)源建立方法、數(shù)據(jù)庫(kù)的鏈接、DDE 通信和OPC 通信等基本設(shè)計(jì)方法。而國(guó)內(nèi)大多數(shù)相關(guān)教材是將上述內(nèi)容分解成各章節(jié)編寫，其教學(xué)方式大多采用多媒體理論教學(xué)為主，盡管授課過(guò)程中可能采用一些實(shí)例教學(xué)方式，但是其教學(xué)效果并不理想。實(shí)際上本課程的教學(xué)目的不僅是要求學(xué)生掌握該軟件基本設(shè)計(jì)方法的理論知識(shí)，關(guān)鍵是使學(xué)生面向?qū)嶋H工程項(xiàng)目真正學(xué)會(huì)“怎么做”，同時(shí)還要能夠融會(huì)貫通，形成和建立工程設(shè)計(jì)整體概念。為此本文通過(guò)借鑒和探索國(guó)內(nèi)外先進(jìn)的CDIO 工程教育理念和方法，通過(guò)教材選定、教學(xué)大綱制定、實(shí)踐場(chǎng)所構(gòu)建、教學(xué)方法改革、考核方法改革等一系列措施，將CDIO 項(xiàng)目教學(xué)法應(yīng)用于《工業(yè)控制組態(tài)軟件》課程教學(xué)中，使學(xué)生在項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)下，采用“做中學(xué)”教育方法，循序漸進(jìn)地加深理解課程要求的知識(shí)點(diǎn)、提高操作水平和設(shè)計(jì)技能，培養(yǎng)分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的思想和方法，鍛煉團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的終身學(xué)習(xí)能力和實(shí)際處理問(wèn)題的能力。

1 課程CDIO 項(xiàng)目教學(xué)法的構(gòu)建

1.1 軟件平臺(tái)及教材選用

目前國(guó)外組態(tài)軟件有包括德國(guó)西門子公司的WinCC，美國(guó)Wonderware 公司的Intouch，Intellution公司的FIX 等著名組態(tài)軟件近百種，特點(diǎn)是正版軟件尤其是網(wǎng)絡(luò)版價(jià)格較昂貴，軟件設(shè)計(jì)平臺(tái)為英文操作界面，可用于大型企業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)。國(guó)內(nèi)的組態(tài)軟件目前實(shí)際工業(yè)過(guò)程中運(yùn)行可靠的有北京昆侖通態(tài)自動(dòng)化軟件科技有限公司的MCGS，北京三維力控科技有限公司的力控，北京亞控科技發(fā)展有限公司的組態(tài)王以及臺(tái)灣研華的GENIE 等。特點(diǎn)是軟件價(jià)格較便宜，軟件設(shè)計(jì)平臺(tái)為中文操作界面，可用于中、小型企業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)。

目前國(guó)內(nèi)同類課程中還沒有依托國(guó)外監(jiān)控軟件為平臺(tái)的相關(guān)教材，而且大多數(shù)教材是以MCGS組態(tài)監(jiān)控軟件為平臺(tái)授課，其教材編寫主要是介紹該組態(tài)監(jiān)控軟件的各種功能的使用方法和設(shè)計(jì)步驟。傳統(tǒng)的授課方式主要是理論課為主，缺乏學(xué)生實(shí)際動(dòng)手能力和創(chuàng)新意識(shí)的培養(yǎng)。

經(jīng)分析比較，課程選用國(guó)內(nèi)流行的北京亞控科技發(fā)展有限公司開發(fā)的“組態(tài)王”監(jiān)控系統(tǒng)軟件作為本課程軟件平臺(tái)，教材選用翟慶一主編的《典型工業(yè)過(guò)程的組態(tài)控制》。其目的一是使學(xué)生奠定工程組態(tài)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、以便融會(huì)貫通，能達(dá)到提高學(xué)生工程軟件應(yīng)用能力和自動(dòng)化技術(shù)工程應(yīng)用能力的教學(xué)目的，二是由翟慶一主編、天津大學(xué)出版社出版的《典型工業(yè)過(guò)程的組態(tài)控制》，是以“組態(tài)王”監(jiān)控系統(tǒng)軟件為平臺(tái)、實(shí)際工程項(xiàng)目為主線編寫，適合于本課程CDIO 項(xiàng)目教學(xué)法應(yīng)用。

1.2 工程實(shí)踐環(huán)境構(gòu)建

1.硬件環(huán)境：聯(lián)想計(jì)算機(jī)+17 寸液晶顯示器（保證每人1 臺(tái)）；

2.網(wǎng)絡(luò)環(huán)境：依托學(xué)校校園網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)；

3.軟件環(huán)境：安裝“組態(tài)王”kingview 開發(fā)運(yùn)行環(huán)境、設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序；

4.教學(xué)環(huán)境：多媒體教學(xué)課件、《典型工業(yè)過(guò)程的組態(tài)控制》教材、其他參考教材；

5.學(xué)習(xí)環(huán)境：共享“組態(tài)王”kingview 開發(fā)步驟的“操作指南”、“典型例程”、“多媒體演示”等技術(shù)支持；

6.經(jīng)驗(yàn)環(huán)境：共享“組態(tài)王”kingview 開發(fā)成功案例的“解決方案”、“行業(yè)例程”、“行業(yè)應(yīng)用”等技術(shù)支持。

2 課程CDIO 項(xiàng)目教學(xué)法的應(yīng)用

2.1 課程項(xiàng)目載體設(shè)計(jì)

CDIO 項(xiàng)目教學(xué)法就是以項(xiàng)目作為專業(yè)知識(shí)和技能的載體，讓學(xué)生經(jīng)歷“構(gòu)思—設(shè)計(jì)—實(shí)現(xiàn)—運(yùn)作”的完整實(shí)訓(xùn)過(guò)程，從而培養(yǎng)學(xué)生系統(tǒng)工程技術(shù)能力，以及較強(qiáng)的自學(xué)能力，實(shí)現(xiàn)課程在知識(shí)、技能和態(tài)度方面的培養(yǎng)目標(biāo)?；诖艘?，課程項(xiàng)目載體選擇以《典型工業(yè)過(guò)程的組態(tài)控制》教材為基礎(chǔ)，該教材從工程應(yīng)用的角度出發(fā)，通過(guò)水位控制、機(jī)械手控制、儲(chǔ)液罐溫度控制、升降機(jī)控制、污水廠組態(tài)控制、全自動(dòng)配料控制、工業(yè)鍋爐控制、遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)診斷等8 個(gè)典型的工業(yè)過(guò)程的組態(tài)控制介紹了組態(tài)王Kingview 的應(yīng)用。其特點(diǎn)是將對(duì)組態(tài)王Kingview 的知識(shí)點(diǎn)學(xué)習(xí)融入到一個(gè)個(gè)實(shí)際工程項(xiàng)目中，每個(gè)工程項(xiàng)目均包括任務(wù)要求、控制要求、解決方案和實(shí)現(xiàn)步驟等部分，項(xiàng)目難度由淺入深，課程知識(shí)點(diǎn)覆蓋面逐步擴(kuò)寬。課程在教學(xué)過(guò)程中對(duì)部分項(xiàng)目的任務(wù)要求根據(jù)專業(yè)特點(diǎn)進(jìn)行了適當(dāng)?shù)脑鰷p，并對(duì)知識(shí)、技能和態(tài)度方面表現(xiàn)較好的學(xué)生，引導(dǎo)進(jìn)行局部創(chuàng)新訓(xùn)練，以強(qiáng)化個(gè)性和專長(zhǎng)培養(yǎng)。[1-3]

2.2 CDIO 模式下“教”、“學(xué)”、“考”方法的創(chuàng)新

CDIO 項(xiàng)目教學(xué)法應(yīng)用于《工業(yè)控制組態(tài)軟件》課程教學(xué)，采用上機(jī)實(shí)踐教學(xué)方式，即在實(shí)際工程項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)下的“理論授課、主動(dòng)學(xué)習(xí)、項(xiàng)目設(shè)計(jì)”一體化教學(xué)方式，并以“做中學(xué)”的教學(xué)模式進(jìn)行組織實(shí)施。把握的原則是“學(xué)生能學(xué)到多少知識(shí)和技能，而不是教師教授了多少知識(shí)和技能”。教師的參與程度由多到少，而學(xué)生的參與程度則是由少到多，實(shí)現(xiàn)“以教師為中心”向“以學(xué)生為中心”轉(zhuǎn)移。

2.2.1 CDIO 模式下“教”法的創(chuàng)新

專任教師必須有扎實(shí)的理論知識(shí)和豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，具有實(shí)現(xiàn)學(xué)生的知識(shí)、技能和態(tài)度同步提升的能力。《工業(yè)控制組態(tài)軟件》課程的“教”是在“興趣是學(xué)習(xí)的動(dòng)力”、“做中學(xué)”和“以學(xué)生為中心”理念的指導(dǎo)下進(jìn)行，主要包括“演示”、“引導(dǎo)”、“幫助”3 部分。

1.“演示”。通過(guò)成功案例“演示”，展現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程實(shí)時(shí)動(dòng)畫監(jiān)控的真實(shí)感、現(xiàn)實(shí)感，以激發(fā)學(xué)生本課程學(xué)習(xí)興趣。

2.“引導(dǎo)”。教師需針對(duì)每一個(gè)工程實(shí)際項(xiàng)目“引導(dǎo)”學(xué)生明確設(shè)計(jì)任務(wù)要求，“引導(dǎo)”學(xué)生主動(dòng)利用教學(xué)環(huán)境、學(xué)習(xí)環(huán)境和經(jīng)驗(yàn)環(huán)境“做中學(xué)”，“引導(dǎo)”學(xué)生設(shè)計(jì)步驟按規(guī)范化操作，“引導(dǎo)”學(xué)生面向項(xiàng)目開展局部創(chuàng)新設(shè)計(jì)，“引導(dǎo)”學(xué)生形成工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)整體思想、“引導(dǎo)”學(xué)生融會(huì)貫通，形成創(chuàng)造性設(shè)計(jì)技能。

3.“幫助”。教師“幫助”學(xué)生解決設(shè)計(jì)過(guò)程中遇到的實(shí)際問(wèn)題，以減少學(xué)生的挫折感，充分體現(xiàn)“以學(xué)生為中心”，使學(xué)生在整個(gè)學(xué)習(xí)過(guò)程中始終有一種“主體感”和“勝任感”。[4]

2.2.2 CDIO 模式下“學(xué)”法的創(chuàng)新

《工業(yè)控制組態(tài)軟件》課程的“學(xué)”是在項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)下的“做中學(xué)”、“主動(dòng)學(xué)”，課程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)難度由淺入深，課程知識(shí)點(diǎn)覆蓋面螺旋式逐步擴(kuò)寬。學(xué)生在整個(gè)課程教學(xué)過(guò)程中采用“摹”、“背”、“升”3 種“做中學(xué)”方法，學(xué)習(xí)循序漸進(jìn)、有的放矢；操作溫故知新、追求規(guī)范；設(shè)計(jì)由淺入難、融會(huì)貫通。

1.“摹”。就是在每一個(gè)工程項(xiàng)目按設(shè)計(jì)步驟進(jìn)行組態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)，遇到未知的知識(shí)點(diǎn)可按照本課程提供的“教學(xué)環(huán)境”、“學(xué)習(xí)環(huán)境”等資源進(jìn)行臨摹操作。通過(guò)“摹”的過(guò)程學(xué)習(xí)新知識(shí)點(diǎn)的操作和設(shè)計(jì)方法，對(duì)于已“摹”過(guò)的知識(shí)點(diǎn)應(yīng)逐步減小“摹”的比例，形成熟練操作的技能。

2.“背”。就是在每一個(gè)工程項(xiàng)目按設(shè)計(jì)步驟進(jìn)行組態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)于已知的知識(shí)點(diǎn)根據(jù)自己臨摹操作和設(shè)計(jì)的記憶，能夠準(zhǔn)確無(wú)誤地獨(dú)立完成操作和設(shè)計(jì)步驟。通過(guò)“背”的過(guò)程，加深各知識(shí)點(diǎn)的操作和設(shè)計(jì)方法的理解，達(dá)到操作熟練、規(guī)范和專業(yè)化，并通過(guò)開展局部創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)職業(yè)素質(zhì)和技能水平的提升。

3.“升”。也就是首先根據(jù)任務(wù)要求進(jìn)行構(gòu)思（Conceive），依托本課程提供的“經(jīng)驗(yàn)環(huán)境”的技術(shù)支持，能夠融會(huì)貫通，形成工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)整體思想，開展項(xiàng)目設(shè)計(jì)（Design），明確系統(tǒng)連接設(shè)備及監(jiān)控畫面功能。再就是實(shí)現(xiàn)通過(guò)組態(tài)王Kingview 開發(fā)環(huán)境進(jìn)行監(jiān)控組態(tài)設(shè)計(jì)。最后是運(yùn)作（Operate），組態(tài)王Kingview 運(yùn)行環(huán)境下檢驗(yàn)項(xiàng)目運(yùn)行結(jié)果。[5]

2.2.3 CDIO 模式下“考”法的創(chuàng)新

《工業(yè)控制組態(tài)軟件》課程的“考”是將課程評(píng)價(jià)方法與工程職業(yè)訓(xùn)練考評(píng)融合在一起，即課程結(jié)束時(shí)，參考職業(yè)技能鑒定（操作試題）考核形式，給出一個(gè)綜合性工程項(xiàng)目，根據(jù)項(xiàng)目任務(wù)要求，按設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)的步驟以百分制形式制定評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)“組態(tài)王”運(yùn)行環(huán)境檢驗(yàn)項(xiàng)目運(yùn)行結(jié)果，給出學(xué)生課終考核成績(jī)，體現(xiàn)“學(xué)以致用”而非“學(xué)以致考”。課程總評(píng)成績(jī)通過(guò)項(xiàng)目和平時(shí)表現(xiàn)直接評(píng)價(jià)方式檢驗(yàn)對(duì)預(yù)期目標(biāo)的達(dá)到程度，以便分析和改進(jìn)教學(xué)的不足之處。[6]

3 結(jié) 語(yǔ)

《工業(yè)控制組態(tài)軟件》課程進(jìn)行了軟件平臺(tái)及教材的合理選用，構(gòu)建課程工程實(shí)踐環(huán)境，優(yōu)化了課程項(xiàng)目載體的設(shè)計(jì)，開展了“教”、“學(xué)”、“考”方法的創(chuàng)新。通過(guò)CDIO 項(xiàng)目教學(xué)法在《工業(yè)控制組態(tài)軟件》課程教學(xué)過(guò)程中的應(yīng)用，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣明顯改善，學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力明顯提高，就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)能力得到了增強(qiáng)。

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