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(jī)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(jī)床電氣控制與PLC》課程特點(diǎn)，提出傳統(tǒng)教學(xué)方式存在的不足，并以機(jī)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(jī)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(jī)床電氣控制與PLC》做為高職院校機(jī)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(jì)，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(shí)踐，忽視學(xué)生自主動(dòng)手設(shè)計(jì)、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(píng)價(jià)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(shí)現(xiàn)，為此，借鑒CDIO工程教育模式，對(duì)《機(jī)床電氣控制與PLC》課程進(jìn)行教學(xué)改革探索，實(shí)現(xiàn)教學(xué)過程與生產(chǎn)過程的對(duì)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(jì)——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(guó)際工程教育改革的最新成果。由美國(guó)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(diǎn)是以生產(chǎn)項(xiàng)目從設(shè)計(jì)研發(fā)到投產(chǎn)運(yùn)行整個(gè)過程為載體，讓學(xué)生參與其中，實(shí)踐理論知識(shí)和實(shí)踐能力，教學(xué)過程和生產(chǎn)過程的對(duì)接。CDIO代表構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計(jì)（Design）、實(shí)現(xiàn)（Implement）和運(yùn)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(jì)、實(shí)現(xiàn)和運(yùn)行，使學(xué)生的工程基礎(chǔ)知識(shí)、個(gè)人能力、人際團(tuán)隊(duì)能力和工程系統(tǒng)能力得到培養(yǎng)和強(qiáng)化。

3 CDIO工程教育理念在《機(jī)床電氣控制與PLC》課程中的應(yīng)用

3.1 教學(xué)項(xiàng)目的選取與組織

CDIO的教學(xué)模式的突出特點(diǎn)在于，用項(xiàng)目做為專業(yè)知識(shí)，實(shí)踐技能和職業(yè)素養(yǎng)培養(yǎng)的載體，需要按照項(xiàng)目實(shí)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(huì)能力需求的基礎(chǔ)之上，做到理論知識(shí)和項(xiàng)目實(shí)踐的統(tǒng)一，使學(xué)生在理實(shí)一體化的教學(xué)情境之下，即掌握了理論知識(shí)，又經(jīng)歷了理論知識(shí)的應(yīng)用，增強(qiáng)學(xué)習(xí)的針對(duì)性。

表1 PLC控制機(jī)械手項(xiàng)目教學(xué)過程設(shè)計(jì)

3.2 教學(xué)模式和教學(xué)方法的改革

以PLC控制機(jī)械手的設(shè)計(jì)，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(xiàng)目導(dǎo)向，任務(wù)驅(qū)動(dòng)體現(xiàn)CDIO的理念。

3.2.1 教學(xué)項(xiàng)目構(gòu)思Conceive

工業(yè)機(jī)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(dòng)作，能夠按照設(shè)計(jì)好的程序抓取、搬運(yùn)工件或操作自動(dòng)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(duì)此類機(jī)械設(shè)備自動(dòng)控制的興趣也比較高。通過這樣的教學(xué)項(xiàng)目，一方面檢驗(yàn)了學(xué)生使用PLC指令的能力，另一方面也增強(qiáng)了學(xué)生對(duì)工業(yè)生產(chǎn)過程的認(rèn)識(shí)。

3.2.2 教學(xué)項(xiàng)目設(shè)計(jì)Design

在工業(yè)項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段，需要教師明確系統(tǒng)的控制要求和工作內(nèi)容，并對(duì)相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)（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(xiàng)目實(shí)施Implement

教學(xué)項(xiàng)目的具體實(shí)施，需要教師及時(shí)對(duì)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(xiàng)目運(yùn)作Operate

項(xiàng)目功能實(shí)現(xiàn)之后，按照小組進(jìn)行項(xiàng)目答辯，簡(jiǎn)單介紹功能，現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行工業(yè)機(jī)械手的演示，并對(duì)自己的設(shè)計(jì)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化和完善。

3.3 考核方式的改革

《機(jī)床電氣控制與PLC》課程一般采用平時(shí)成績(jī)和期末閉卷考試的方法來檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)于知識(shí)的掌握程度，無法全面評(píng)價(jià)學(xué)生的實(shí)際工程實(shí)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(dòng)的教學(xué)模式和課程特點(diǎn)，最終落腳點(diǎn)在學(xué)生電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、安裝和調(diào)試的能力上。應(yīng)該通過課堂考勤，小組討論，實(shí)驗(yàn)任務(wù)完成情況，項(xiàng)目設(shè)計(jì)訓(xùn)練，期末考試等形式進(jìn)行考核。

4 結(jié)束語

針對(duì)《機(jī)床電氣控制與PLC》傳統(tǒng)課堂教學(xué)，引入CDIO理念，對(duì)項(xiàng)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(guó)璋.基于CDIO的工業(yè)工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革[J].實(shí)驗(yàn)室科學(xué),2013（02）:72-75.