韓海豹 樊建強 賈維丁

論文研究了“電氣控制與PLC應用”課程在CDIO模式下的教學方法，闡述了研究思路與操作方法。介紹了獨立學院教學的重要性，結(jié)合課程特點，合理調(diào)節(jié)教學內(nèi)容結(jié)構(gòu)，探索在教學過程中引入CDIO模式，加強學生的實踐能力和創(chuàng)新能力。

獨立學院是我國高等教育發(fā)展過程中充分利用現(xiàn)有優(yōu)質(zhì)高等教育存量資源以拓展高等教育增量資源的有效形式，是中國特色高等教育發(fā)展的一項重要創(chuàng)舉。隨著獨立學院群體的快速成長，其教育質(zhì)量在中國高校整體教學質(zhì)量中的權(quán)重占比也日益加大。截止2013年底，全國獨立學院共292所，約占全國普通高校數(shù)量的近30%，在校生達275萬，約占全國普通高等本科在校生的18%。大部分獨立學院均屬于“三本高校”，其生源來自于本科招生的最后一批，如何在生源質(zhì)量不盡如意的情況下努力提升教學質(zhì)量三本獨立學院面對一個重大問題。

學生群體作為影響獨立學院教學質(zhì)量的最重要變量之一，在他們身上所表現(xiàn)出的有利因素與不利因素同樣突出。獨立學院學生的總體入學成績偏低，其中大部分人的自我約束能力較差，而且不同個體之間的差異較大。但是，獨立學院的不少學生擁有相當不錯的家庭經(jīng)濟基礎(chǔ)，足以成為令他們接受良好教育的支撐條件，使得這些學生進入大學后表現(xiàn)出見識多、興趣愛好廣、思維活躍、對新鮮事物的接收能力較快和社會活動能力較強等優(yōu)勢。在獨立學院的教學工作中，要切實做到因才施教。因才施教就是要因勢利導，將學生們自身的潛在優(yōu)勢轉(zhuǎn)化為主動學習、積極學習、自主學習、努力學習的顯性優(yōu)勢，形成促進教學質(zhì)量提升的正向內(nèi)因。

CDIO教學模式是關(guān)國麻省理工學院、瑞典皇家工學院、瑞典查爾摩斯工業(yè)大學和瑞典林雪平大學共同創(chuàng)立的工程教育改革模式。本文探討在PLC的教學過程中引入CDIO教育理念，讓學生對理論與實踐進行有機的聯(lián)系，完成“做中學”的過程，并且通過做中學和基于項目的教育和學習，提高學生的工程實踐開發(fā)和團隊協(xié)作能力。PLC課程是電氣自動化專業(yè)的一門專業(yè)核心課程，培養(yǎng)學生運用PLC進行開發(fā)和設(shè)計工業(yè)控制過程的能力，提高學生理論知識的同時更要側(cè)重于學生實踐能力的培養(yǎng)，使學生掌握PLC應用技術(shù)技能，將理論知識和專業(yè)實踐進行有機的結(jié)合，提高學生動手能力，解決生產(chǎn)實踐中的問題，為此將CDIO引入教學中，對教學方法和教學內(nèi)容進行了整改。

一、PLC教學改革的必要性

1、PLC課程的特點：（1）應用性強。涉及知識面廣，要求學生掌握相關(guān)的基礎(chǔ)知識；（2）綜合性強。能直接與被控對象聯(lián)接，軟硬件能完美結(jié)合；（3）實踐性強。PLC作為技術(shù)應用型課程，實踐訓練非常重要。PLC課程的授課內(nèi)容主要是繼電器控制電路的分析與設(shè)計和PLC的基礎(chǔ)知識，內(nèi)容較多，對學生的綜合要求較高。

2、傳統(tǒng)的教學模制存在的缺點是：（1）授課過程先理論再實踐，按章節(jié)內(nèi)容授課，理論學習難與實驗環(huán)節(jié)同步，造成學生被動的接受知識，實驗環(huán)節(jié)無從下手；（2）理論教學被過多的重視，學生在電氣控制電路的原理、基木控制環(huán)節(jié)原理、設(shè)計的主要思想一般非常清晰，但談到具體的安裝、調(diào)試、設(shè)計等方而的工作時，大都比較欠缺。（3）PLC課程的實驗室儀器能做的內(nèi)容是教科書上現(xiàn)成的或者老師己在課堂上講過，學生只需上機調(diào)試的程序，實驗過程中學生缺少思考，因而激發(fā)不了求知欲和探索欲。（4）課程的實踐教學沒有很好的與PLC應用崗位對接。實驗前，教師把實驗的內(nèi)容、操作方法與步驟甚至連每一步結(jié)果等都寫清楚，學生機械地完成操作，造成理論與實踐脫節(jié)。

二、教學內(nèi)容調(diào)整

1、理論教學內(nèi)容的整合

電氣控制技術(shù)部分，以基本器件原理和基本控制單元電路為重點，適當減少典型機械設(shè)備控制系統(tǒng)分析的教學內(nèi)容，以減少理論教學時數(shù)。將工廠電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計與PLC應用系統(tǒng)設(shè)計合二為一，避免重復教學內(nèi)容，提高教學效率。在較少學時的專業(yè)課教學中，PLC指令系統(tǒng)可僅講授基本指令，如裝載、微分、輸出、定時、計數(shù)等指令，而將算術(shù)運算類、移位、高速計數(shù)、PID調(diào)節(jié)、中斷等功能性指令內(nèi)容留給學生課余自學。

2、實踐教學環(huán)節(jié)的加強

增加了實踐教學和與實踐教學相關(guān)的理論教學內(nèi)容。電氣控制系統(tǒng)的常用元器件結(jié)構(gòu)、原理、性能、型號等教學內(nèi)容應結(jié)合實物進行教學。電氣控制的基本環(huán)節(jié)部分，結(jié)合電氣控制實驗進行教學，電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計應結(jié)合課程設(shè)計、工程應用進行。PLC應用教學的核心是培養(yǎng)學生PLC應用能力，理論教學可只講基本指令、PLC設(shè)計思想及編程方法，大部分時間應花在學生實驗操作練習上。

三、PLC教學的CDIO模式

CDIO指Conceive（構(gòu)思），Design（設(shè)計）、Implement（實現(xiàn)）和Operate（運行），為將理論教學與實踐教學相結(jié)合，提供了一個很好的框架和理念，使學生主動的、實踐的、課程之間有聯(lián)系的方式來學習。

在PLC課程的教學過程中引入CDIO教育模式體現(xiàn)培養(yǎng)理念，首先突出初步軟、硬件系統(tǒng)知識培養(yǎng)；其次注重專業(yè)工程項目訓練（學生團隊項目）；再次側(cè)重系統(tǒng)分析、設(shè)計、實現(xiàn)能力的培養(yǎng)完成PLC的課程設(shè)計。在授課過程中采用工學結(jié)合的教學方法增加學生對PLC涉及領(lǐng)域的認識，明確學習目的，從構(gòu)思、設(shè)計、實現(xiàn)到運行結(jié)合。開發(fā)以工程案例為主題的課程標準和相應教材，在實驗中學習基礎(chǔ)知識和PLC指令，遵循先易后難、循序漸進的原則，將理論與實踐相結(jié)合，分析工程設(shè)計的各個環(huán)節(jié)，親身體驗PLC控制系統(tǒng)開發(fā)和應用過程。工程案例如表1。

實驗教學中講授一些必需的相關(guān)理論知識與實踐技能，引導學生以工程任務為導向建立設(shè)計工程項目的方法和步驟，制定工程項目的任務書，學生根據(jù)任務書逐步完成工程的構(gòu)思、設(shè)計、實現(xiàn)和運行（CDIO）加強學生的獨立工作和專業(yè)綜合能力的訓練。

四、CDIO模式下的PLC課程考核方式

CDIO模式下PLC課程的考核方法不同于傳統(tǒng)的單一的期末考試形式，它不僅要考核學生對PLC基礎(chǔ)知識點和指令的掌握情況，更重視學生對PLC工程應用的能力?？己朔譃閮刹糠郑?、對操作能力考核。期末在實驗室進行一次獨立分析、實際動手和應用創(chuàng)新的綜合能力測試考核。為了讓學生更廣泛、更深人地開闊視野，發(fā)揮學生創(chuàng)造力和想象力，進一步開發(fā)和利用實驗室設(shè)備的功能，實驗項目必須做到內(nèi)容廣泛、形式多樣，有較大的選擇余地，便于學生根據(jù)自己所學專業(yè)的特點進行選擇。學生可通過各種途徑查資料，學生根據(jù)己經(jīng)學過的知識，確定PLC控制系統(tǒng)設(shè)計方案，設(shè)計PLC系統(tǒng)外部接線圖，編寫控制程序，連接電路運行調(diào)試，分析運行結(jié)果，并要求每個學生在規(guī)定時間內(nèi)獨立完成。將理論教學與實踐教學有機地結(jié)合。操作能力考核進行學生自評、互評和教師評價相結(jié)合的考核方法考核。過程中要做到公平、公正、公開并引導學生反思、總結(jié)和改進。操作能力考核占總成績的60%。2、筆試考試，除了考察基礎(chǔ)知識點還需增加程序設(shè)計題目重點考察知識點的應用。筆試考試占總成績的40%。

隨著獨立學院在高等教學質(zhì)量的權(quán)重日益加大，為提高獨立學院教學質(zhì)量，要以學生為本，因材施教。在PLC課程的教改模式中體現(xiàn)CDIO的教育理念，以工程項目為載體，以專業(yè)知識、能力、素質(zhì)等為培養(yǎng)目標，在教學過程中把PLC的知識點及學生能力培養(yǎng)融于工程項目中，調(diào)動學生學習的主動性與積極性，加強學生綜合應用能力的培養(yǎng)。

（作者單位：山西農(nóng)業(yè)大學信息學院）