馮佩云

【摘 要】隨著教育教學改革的不斷進行以及企業(yè)對學生應(yīng)用技能要求的不斷提高，迫切需要將CDIO工程教育理念應(yīng)用到實踐性較強的PLC課程的教學中。文章采用項目教學為載體，使課堂與項目，學習與思考，理論與實踐的有機結(jié)合貫通，達到了改善教學質(zhì)量、調(diào)動學生學習主動性與積極性、培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力的目的，實現(xiàn)知識學習與工程意識培養(yǎng)的雙向互動，培養(yǎng)和提升了學生解決綜合性工程問題的能力。

【關(guān)鍵詞】CDIO；實踐教學；PLC

The Application of CDIO in PLC Teaching of Applied University

FENG Pei-yun

（Yancheng Institute of Technology school of Electrical Engineering，Yancheng Jiangsu 224051，China）

【Abstract】With the constant reform of education and constantly improving students skills of application in company，It is urgently needed to applied the engineering education concept of CDIO to the teaching of PLC courses which is strong practicality.This article adopts project teaching as the carrier，making classrooms beside with projects，learning with thinking，and combining with theory and practice，realize the goal of improve teaching quality，mobilize students' learning initiative and enthusiasm， cultivate students' innovative ability， achieve two-way interaction of knowledge learning and cultivating engineering consciousness，promote students comprehensive engineering problem solving skills.

【Key words】CDIO；Practice teaching；PLC

0 引言

CDIO是由四所世界知名大學共同創(chuàng)立的工程教育改革模式，是構(gòu)思、設(shè)計、實踐、運行的縮寫[1]。它以產(chǎn)品從構(gòu)思、設(shè)計、實踐、運行到廢棄和再利用的整個生命周期為載體，依托項目并強調(diào)理論教學與實際項目全流程、各種情境的協(xié)同對接，讓學生以真實項目為學習對象，以操作技能為學習重點，以主動的、實踐的、課程之間具有有機聯(lián)系的方式獲取工程能力，促進理論知識與實踐能力的密切結(jié)合，增長科學技術(shù)知識，提高終生學習能力，人際溝通能力和團隊協(xié)作能力，從而使學生更好的適應(yīng)社會工作崗位需求[2]。

可編程序控制器（Programmable Logic Controller）簡稱PLC，作為現(xiàn)代自動化生產(chǎn)線上的重要控制器，廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)中，是電氣自動化相關(guān)專業(yè)的重要專業(yè)基礎(chǔ)課。如何更好的將課程從單一的理論教學轉(zhuǎn)變?yōu)閺娬{(diào)應(yīng)用的實踐性課程，從實驗室走向社會，提高與地方經(jīng)濟社會發(fā)展的適配性，根據(jù)電氣自動化專業(yè)的人才培養(yǎng)目標和用人單位就業(yè)崗位需求，在《PLC控制技術(shù)》課程中引入CDIO工程教育理念，通過設(shè)置基于PLC的綜合項目，對實體項目全環(huán)節(jié)、全流程的實踐操作技能訓練，促進理論知識與實踐環(huán)節(jié)的完美結(jié)合，提高學生基于實際工作崗位需求的工作能力[3]。

1 項目設(shè)置

PLC應(yīng)用技術(shù)已有50多年的發(fā)展歷程，具有綜合性強、覆蓋面廣、更新速度快的特點，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動化生產(chǎn)一線。作為一種應(yīng)用技術(shù)種類，與工程實踐結(jié)合非常緊密。而在傳統(tǒng)教學中注重基本知識、軟硬件系統(tǒng)、程序設(shè)計等理論知識的傳授，與實踐脫節(jié)嚴重，學習的過程也只是從理論到理論，特別關(guān)于梯形圖，步進指令的學習只是基于實驗?zāi)Ｊ降脑O(shè)計，忽略了工程模式下各種不確定因素處理的思想意識，課程結(jié)束后，雖然通過了考試，但不能在實際工作中熟練應(yīng)用技術(shù)，教學效果不佳。

根據(jù)CDIO模式的教學要求，結(jié)合地方高校發(fā)展理念和應(yīng)用型大學基本定位，在教學過程中加強實踐應(yīng)用環(huán)節(jié)，采用“工學結(jié)合，融入式教學”的教學方法和由實踐到理論的教學思路，從學習內(nèi)容的目的性出發(fā)，增強學習過程的趣味性，使學生更直觀的了解自己所涉及的領(lǐng)域。課程組充分利用江蘇省重點實驗室與校外實踐基地兩大資源，設(shè)計了基于PLC的項目教學內(nèi)容，將具象化的整套開發(fā)流程移植到教學中，使理論與項目互為載體和導向，實現(xiàn)了實際項目工程驅(qū)動，覆蓋工業(yè)控制領(lǐng)域PLC的基本應(yīng)用，提高學生的實踐能力。項目教學資源如圖1所示。

圖1 項目教學資源

教學內(nèi)容包括課堂教學、課內(nèi)實驗、課程設(shè)計、綜合性實驗等。在整個學習過程中，以“項目為主線”并進行分解，以若干“任務(wù)”為支撐，由淺入深，層層遞進，將知識點與操作技能要點穿插到項目，項目內(nèi)容及技能要求如圖2所示。

圖2 項目內(nèi)容及技能要求

圖2中，通過電機正反轉(zhuǎn)、十字交通燈、5自由度機械臂、觸摸屏、自動販賣機、串行通信控制等六個由簡單到復雜的項目設(shè)置，在覆蓋教學大綱的基礎(chǔ)上，使知識不斷深入，實踐能力得到規(guī)范化訓練。其中，項目一，結(jié)合繼電接觸器控制的電機正反轉(zhuǎn)實驗，幫助學生了解項目化的PLC基礎(chǔ)知識，熟練掌握基本I/O指令操作；項目二是在項目一的基礎(chǔ)上，將繼電接觸器全部替換，實現(xiàn)十字路口信號燈的控制；項目三對控制要求適當加深，以工業(yè)現(xiàn)場廣泛使用的機械臂為原型，通過設(shè)計和調(diào)試復雜順序控制系統(tǒng)，幫助學生熟悉順序和步進控制方法；項目四是加強人機交流，使學生了解工業(yè)現(xiàn)場如何實現(xiàn)良好的人機互動，使控制過程更加智能化，環(huán)境友好化；項目五開始涉及項目開發(fā)應(yīng)用，不再是簡單的數(shù)字量控制，通過自動果汁販賣機實現(xiàn)較為簡單的模擬量PID控制，進而實現(xiàn)了簡單的PLC控制應(yīng)用；項目六通過串行通信控制，使學生掌握在復雜控制現(xiàn)場中，如何對多個PLC聯(lián)合控制達到穩(wěn)定、高效控制的目的，實現(xiàn)學習由簡單到復雜，由單一到多個的深化延伸。endprint

按照課程學習計劃，將學習劃分為初、中、高三個階段。初級階段以項目一、二為代表，主要使學生掌握基本的PLC硬件結(jié)構(gòu)、基本指令、梯形圖、步進指令，教學過程中以演示為主，帶動學生對控制過程有基本的宏觀認識，樹立目的導向思維，練就基本操作技能，為后續(xù)學習打下堅實的基礎(chǔ)；中級階段是在掌握了一定的基礎(chǔ)知識后，在教師的指導下完成工作步驟的分解，人機界面的設(shè)計，實現(xiàn)復雜順序和步進控制功能，如項目三、四；高級階段是在學生已有一定的理論功底，具備初步的實踐能力，采用自主設(shè)計的方法，以實際項目為導向，進一步提升理論基礎(chǔ)與實踐應(yīng)用能力，與社會工作崗位銜接對應(yīng)，將應(yīng)用型大學的精神灌輸其中，項目五、六的設(shè)計過程中，應(yīng)注意將CDIO模式的構(gòu)思、設(shè)計、實踐、運行貫穿實踐過程中，真正鍛煉學生的實際應(yīng)用能力、創(chuàng)新能力、和團隊協(xié)作意識和能力。

2 考評

PLC控制技術(shù)是典型的實踐類課程，傳統(tǒng)試卷形式的考試脫離實踐，只是簡單的基礎(chǔ)知識堆疊背誦，簡單指令的編寫，無法考核出學生的真實能力?；贑DIO模式下的教學考核從工程實踐出發(fā)，重點考察學生解決實際問題的能力、適應(yīng)現(xiàn)實工作崗位的能力和團隊合作精神[4]。這就要求教師在構(gòu)思、設(shè)計、實踐、運行等各個階段跟蹤關(guān)注學生的表現(xiàn)，做出相應(yīng)的評價，同時鼓勵學生進行自評和互評。在評價過程中應(yīng)注意四點：一是注重實踐為主的 考核方式，將理論知識的實際應(yīng)用作為重點；二是增加學生自我評價和學生間互評環(huán)節(jié)，引導學生總結(jié)、反思并改進，從而提高能力；三是注重各個環(huán)節(jié)考核和整體考核并重；最后，在考核中引導學生發(fā)揮自身優(yōu)勢，整合資源，取長補短，形成團隊合作意識。通過加權(quán)求和得出最終考評結(jié)果，做到公平、公正、靈活。

3 結(jié)語

結(jié)合CDIO理念，以項目實踐為基礎(chǔ)的PLC課程教學中，將專業(yè)知識、實踐能力、素質(zhì)培養(yǎng)有機結(jié)合起來，通過實施項目調(diào)動學生的主動性與積極性、培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力與獨立自主完成工作的能力、實現(xiàn)課堂教學與企業(yè)崗位的對接。

【參考文獻】

[1]張敏良.基于CDIO工程教育理念探討機械工程教育改革[J].上海工程技術(shù)大學教育研究，2009（3）：26-30.

[2]董晨，戴敏，張樺.基于CDIO模式的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)課程教學改革[J].計算機教育，2012（6）：36-40.

[3]馮巧玲，楊存祥，張文忠.基于CDIO模式的“電氣工程基礎(chǔ)”課程的教與學[J].中國電力教育，2010（1）：118-119.

[4]殷旭，胡景繁，張紅.基于CDIO教育模式學生學習評估方法的探索[J].高教論壇，2010（2）：24-25.endprint