郭金妹，陳磊，鄔金萍

基于CDIO理念的高職“PLC編程及應(yīng)用”課程教學(xué)改革與實(shí)踐＊

郭金妹，陳磊，鄔金萍

（江西應(yīng)用技術(shù)職業(yè)學(xué)院機(jī)械與電子工程學(xué)院，江西 贛州 341000）

隨著工業(yè)4.0時(shí)代的到來，國家出臺(tái)了系列優(yōu)惠政策鼓勵(lì)工業(yè)企業(yè)的發(fā)展。PLC技術(shù)是自動(dòng)化行業(yè)流程控制的關(guān)鍵技術(shù)，是企業(yè)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化智能生產(chǎn)的有力保證。為與企業(yè)崗位技術(shù)接軌，高職應(yīng)用院校普遍開設(shè)了“PLC編程及應(yīng)用”課程，該課程是電氣自動(dòng)化、機(jī)電一體化、工業(yè)機(jī)器人、機(jī)械自動(dòng)化等專業(yè)的核心課程，其教學(xué)目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生掌握PLC的硬件基礎(chǔ)知識(shí)和軟件設(shè)計(jì)能力。通過對該課程的教學(xué)現(xiàn)狀分析，總結(jié)其存在的問題，并結(jié)合課程工程項(xiàng)目的特點(diǎn)，引入了CDIO教學(xué)理念，從構(gòu)建“1”和“X”深度融合的課程知識(shí)體系、科學(xué)設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容、開發(fā)信息化移動(dòng)資源、改革創(chuàng)新教學(xué)模式和教學(xué)方法以及建立多樣化的評(píng)價(jià)體系四個(gè)方面，對“PLC編程及應(yīng)用”課程進(jìn)行改革和實(shí)踐，培養(yǎng)高素質(zhì)技術(shù)、技能型人才。

工業(yè)4.0；“PLC編程及應(yīng)用”；CDIO；教學(xué)改革

1 概述

自20世紀(jì)60年代PLC產(chǎn)品問世以來，隨著工業(yè)的發(fā)展，PLC技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域涉及各行各業(yè)，并不斷與先進(jìn)技術(shù)交叉融合，“PLC編程及應(yīng)用”便成為培養(yǎng)工業(yè)工程應(yīng)用型人才必備課程。但通過對高職“PLC編程及應(yīng)用”教學(xué)現(xiàn)狀調(diào)查發(fā)現(xiàn)，該課程目前依舊存在課程內(nèi)容陳舊枯燥、課程設(shè)計(jì)千篇一律、反饋機(jī)制缺失等問題。

CDIO（Conceive-Design-Implement-Operate，即構(gòu)思-設(shè)計(jì)-實(shí)現(xiàn)-運(yùn)作）是由美國麻省理工學(xué)院聯(lián)合瑞典三所知名高校，研究創(chuàng)立的一種新型的工程教育模式。相較于傳統(tǒng)教學(xué)模式，CDIO更加注重對學(xué)生能力的培養(yǎng)，其能力評(píng)價(jià)指標(biāo)包括工程基礎(chǔ)能力、個(gè)人能力、團(tuán)隊(duì)能力和工程系統(tǒng)能力，因此，在歐美等發(fā)達(dá)國家受到廣泛的認(rèn)可，成為近年來國際工程教育改革的最新成果。2015年，CDIO理念引入中國，引起了中國高等院校的關(guān)注和參與。目前，國內(nèi)研究主要將CDIO理念與軟件開發(fā)等設(shè)計(jì)課程相結(jié)合，注重研究CDIO理念中的構(gòu)思設(shè)計(jì)過程，而忽略了實(shí)現(xiàn)和運(yùn)作階段的研究；同時(shí)，依舊著重于教師枯燥地“教”，而未與實(shí)際工作過程結(jié)合。

CDIO教學(xué)模式，是圍繞構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)、運(yùn)作思路展開，以工程項(xiàng)目從研發(fā)到完成的全過程為載體，使學(xué)生在實(shí)踐項(xiàng)目中學(xué)習(xí)工程基礎(chǔ)知識(shí)，有效地提升實(shí)踐應(yīng)用能力。這一特點(diǎn)與PLC技術(shù)的工程過程特點(diǎn)及注重培養(yǎng)學(xué)生的能力不謀而合。因此，本文針對“PLC編程及應(yīng)用”課程教學(xué)存在的不足，結(jié)合課程工程項(xiàng)目式特點(diǎn)，將CDIO理念引入工程技術(shù)類課程，貫穿PLC技術(shù)的應(yīng)用分析設(shè)計(jì)、技術(shù)實(shí)現(xiàn)和運(yùn)行維護(hù)的全過程，對課程進(jìn)行教學(xué)改革和實(shí)踐，實(shí)現(xiàn)高素質(zhì)技術(shù)、技能型人才的培養(yǎng)。

2 高職“PLC編程及應(yīng)用”課程的教學(xué)探索

本文圍繞CDIO理念的“C構(gòu)思”“D設(shè)計(jì)”“I實(shí)現(xiàn)”“O運(yùn)作”四個(gè)方面展開研究，研究思路如圖1所示。

圖1 研究思路

2.1 “C”：深入調(diào)查，精心構(gòu)建“1”和“X”深度融合的課程知識(shí)體系

CDIO可作為一種理念指導(dǎo)課程建設(shè)，亦能作為一種模式進(jìn)行教學(xué)改革。CDIO模式首要步驟為構(gòu)思，因此，構(gòu)建一個(gè)符合教學(xué)的目標(biāo)，有利于提升學(xué)生四個(gè)層面能力的課程知識(shí)體系是首要任務(wù)。根據(jù)PLC技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用和對從業(yè)人員的要求等實(shí)際情況，對標(biāo)行業(yè)企業(yè)新技術(shù)新崗位，有針對性地選取自動(dòng)化行業(yè)發(fā)展和完成崗位實(shí)際工作任務(wù)需要的知識(shí)、能力、素質(zhì)要求的內(nèi)容，從PLC系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)認(rèn)知到程序編程應(yīng)用，以項(xiàng)目主動(dòng)式推進(jìn)；同時(shí)在課程內(nèi)容中植入1+X證書考點(diǎn)模塊，并將職業(yè)技能等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容融入專業(yè)課程體系，精心構(gòu)建“1”和“X”深度融合的課程知識(shí)體系，為學(xué)生可持續(xù)發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)“知識(shí)、技能、素養(yǎng)”一體化培養(yǎng)的高職教育目標(biāo)。

針對當(dāng)前“PLC編程及應(yīng)用”課程存在培養(yǎng)目標(biāo)與崗位能力脫節(jié)、教學(xué)內(nèi)容陳舊枯燥、教學(xué)設(shè)計(jì)和教學(xué)方法單一、學(xué)生工程實(shí)踐能力培養(yǎng)不足等問題，將CDIO工程教育指導(dǎo)思想融入“PLC編程及應(yīng)用”課程的整個(gè)教學(xué)過程，從課程的設(shè)計(jì)、知識(shí)的優(yōu)化、教學(xué)活動(dòng)的實(shí)施和課程學(xué)習(xí)的評(píng)價(jià)四個(gè)方面探索CDIO理念在課程教學(xué)中的指導(dǎo)意義。

2.2 “D”：以崗位工作過程為導(dǎo)向，科學(xué)設(shè)計(jì)課程教學(xué)內(nèi)容，開發(fā)信息化移動(dòng)學(xué)習(xí)資源

通過深入企業(yè)調(diào)查并結(jié)合實(shí)際教學(xué)應(yīng)用，在CDIO理念的指導(dǎo)下，以崗位工作過程為導(dǎo)向，將課程內(nèi)容劃分成若干個(gè)模塊，再把每一個(gè)模塊開發(fā)設(shè)計(jì)成多個(gè)獨(dú)立的小項(xiàng)目，將課程知識(shí)點(diǎn)全方位滲透到各個(gè)項(xiàng)目中。每個(gè)項(xiàng)目內(nèi)容均以CDIO工程教育思路展開，針對性引入與PLC技能證書有關(guān)的考點(diǎn)內(nèi)容，對項(xiàng)目過程進(jìn)行科學(xué)性和實(shí)際性設(shè)計(jì)，項(xiàng)目內(nèi)容融入整個(gè)課程培養(yǎng)所必備的技能要求。項(xiàng)目任務(wù)實(shí)施時(shí)，圍繞學(xué)生職業(yè)能力的培養(yǎng)這一重點(diǎn)目標(biāo)，引導(dǎo)學(xué)生采取“自上而下”的工程教育導(dǎo)向，通過理論聯(lián)系實(shí)際的過程中自主地獲取知識(shí)，從被動(dòng)接受教育到自主創(chuàng)新改變，真正實(shí)現(xiàn)符合高技術(shù)技能型人才培養(yǎng)目標(biāo)。

當(dāng)今高職學(xué)生生活習(xí)慣的改變，傳統(tǒng)教學(xué)資源早已不適應(yīng)新形勢發(fā)展。隨著移動(dòng)設(shè)備的普及，越來越多學(xué)生熱衷于利用移動(dòng)設(shè)備獲取知識(shí)和信息，因此，針對項(xiàng)目式教學(xué)內(nèi)容，開發(fā)設(shè)計(jì)信息化移動(dòng)學(xué)習(xí)資源，為教學(xué)模式改革奠定基礎(chǔ)。

2.3 “I”：引入移動(dòng)協(xié)同式教學(xué)方法，改革創(chuàng)新教學(xué)模式和教學(xué)方法

圍繞教學(xué)目標(biāo)設(shè)計(jì)課程內(nèi)容，建設(shè)信息化移動(dòng)學(xué)習(xí)資源，落腳點(diǎn)是為了讓教學(xué)內(nèi)容更好呈現(xiàn)，使學(xué)生更好獲取技能，提高教學(xué)質(zhì)量和學(xué)習(xí)效果。針對傳統(tǒng)PPT+板書教學(xué)手段和先理論后實(shí)踐教學(xué)順序的不足，將PLC基礎(chǔ)知識(shí)融入到實(shí)際生產(chǎn)案例，每個(gè)案例設(shè)計(jì)成獨(dú)立的項(xiàng)目，每個(gè)項(xiàng)目教學(xué)過程均以學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)，讓學(xué)生以小組分組形式參與到“構(gòu)思-設(shè)計(jì)-實(shí)現(xiàn)-運(yùn)行（CDIO）”的工程控制實(shí)踐過程中來，在項(xiàng)目整個(gè)實(shí)現(xiàn)過程通過“學(xué)中做、做中學(xué)”，不斷提高學(xué)生分析解決問題能力和工程實(shí)踐能力。整個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)中，打破課堂的局限，引入線上線下混合式教學(xué)模式中應(yīng)用較為廣泛的移動(dòng)協(xié)同式教學(xué)方法，改變師生和生生之間信息交流方式，消除和減少空間和時(shí)間上的距離，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，達(dá)到事半功倍的效果。在教學(xué)過程中，構(gòu)建信息化移動(dòng)學(xué)習(xí)資源，合理選用“雨課堂”“學(xué)習(xí)通”“微信公眾號(hào)”等移動(dòng)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)協(xié)同式教學(xué)方法改革，有效提高學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性。

2.4 “O”：實(shí)施考核方式的多樣化，建立完整可靠的評(píng)價(jià)體系

傳統(tǒng)考核方式注重課程結(jié)課時(shí)的筆試成績，導(dǎo)致學(xué)生將學(xué)習(xí)重心放到基礎(chǔ)理論上，而忽略了技術(shù)技能能力、人際團(tuán)隊(duì)能力和工程系統(tǒng)能力的培養(yǎng)。隨著高等院校課程改革的深化，課程考核方式也隨之多元化。CDIO模式下課程總體進(jìn)程是各個(gè)項(xiàng)目任務(wù)的設(shè)計(jì)與實(shí)施，因此對階段性完成的每一個(gè)項(xiàng)目都要進(jìn)行認(rèn)真考核評(píng)價(jià)，主要從學(xué)習(xí)態(tài)度和工作積極性、任務(wù)設(shè)計(jì)的構(gòu)思與計(jì)劃的可行性、實(shí)踐操作的規(guī)范性和整體效果、項(xiàng)目總結(jié)報(bào)告的內(nèi)容和答辯考試或?qū)嵶骺荚嚨木C合表現(xiàn)四個(gè)方面進(jìn)行考核。經(jīng)過科學(xué)分析，對標(biāo)CDIO教學(xué)大綱四個(gè)層面能力的考核，整個(gè)課程總評(píng)成績由平時(shí)表現(xiàn)和作業(yè)15%、項(xiàng)目評(píng)價(jià)40%、期末考試25%、結(jié)課答辯20%四部分成績組成，有效評(píng)價(jià)學(xué)生在整個(gè)學(xué)習(xí)過程所掌握的技能。

“PLC編程及應(yīng)用”課程對標(biāo)全國大學(xué)生技能大賽“西門子杯”中國智能制造挑戰(zhàn)賽項(xiàng)目，引入技能競賽評(píng)教評(píng)學(xué)體系，根據(jù)競賽結(jié)果對教師教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生學(xué)習(xí)效果進(jìn)行有效評(píng)價(jià)，實(shí)現(xiàn)“以賽促教、以賽促學(xué)”。將CDIO工程教學(xué)理念應(yīng)用于“PLC編程及應(yīng)用”課程的教學(xué)實(shí)踐過程中，采用考試、問卷、答辯、崗位跟蹤調(diào)查等多元化客觀評(píng)價(jià)方法對學(xué)生實(shí)際能力進(jìn)行總體評(píng)估，不斷探索課程改革成效的考核評(píng)價(jià)體系。通過學(xué)生反饋、教師評(píng)價(jià)、學(xué)校監(jiān)督、企業(yè)評(píng)價(jià)四個(gè)角度，貫穿學(xué)生在校學(xué)習(xí)、頂崗實(shí)習(xí)和畢業(yè)工作三個(gè)階段，持續(xù)改進(jìn)完善“PLC編程及應(yīng)用”課程教學(xué)改革反饋機(jī)制，并總結(jié)改革經(jīng)驗(yàn)，不斷完善優(yōu)化和推廣，促進(jìn)課程改革的發(fā)展和創(chuàng)新。

3 結(jié)束語

針對高職“PLC編程及應(yīng)用”課程的教學(xué)現(xiàn)狀和不足，本文將CDIO理念融入課程，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目教學(xué)法、任務(wù)驅(qū)動(dòng)法等教學(xué)改革，在課程內(nèi)容中植入1+X證書考點(diǎn)模塊，并將職業(yè)技能等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容融入專業(yè)課程體系，構(gòu)建“1”和“X”深度融合的課程體系，有助于培養(yǎng)復(fù)合型技術(shù)技能型人才；將CDIO理念融入課程內(nèi)容重構(gòu)，巧妙利用“PLC編程及應(yīng)用”課程的工程應(yīng)用特點(diǎn)，創(chuàng)新“學(xué)生中心”的多元教學(xué)模式，深化課程實(shí)訓(xùn)模式，實(shí)現(xiàn)“以學(xué)生為中心”的轉(zhuǎn)換，有利于培養(yǎng)學(xué)生的工程意識(shí)和實(shí)踐應(yīng)用能力；將CDIO理念融入信息化移動(dòng)學(xué)習(xí)資源建設(shè)，為本校教育工作提供服務(wù)，有助于提高教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生學(xué)習(xí)效率；最后將CDIO理念融入課程多元化評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，以項(xiàng)目為核心，采用多元化考核機(jī)制，使課程評(píng)價(jià)更有效、合理、全面。

［1］宮培松，羅仁玉秋，熊峰，等.基于OBE-CDIO理念的工程管理專業(yè)BIM實(shí)踐教學(xué)改革［J］.工程管理學(xué)報(bào)，2020，34（3）：153-158.

［2］唐西婭，鄭輝，劉杰，等.基于CDIO理念的高校建筑學(xué)人才培養(yǎng)模式研究［J］.高教學(xué)刊，2020（20）：166-168，172.

［3］劉麗英，曾國勛，錢艷楠，等.基于CDIO模式對《材料現(xiàn)代分析與檢測技術(shù)》課程的教學(xué)改革研究［J］. 廣東化工，2020，47（11）：243-244.

［4］彭樂樂，鄭樹彬，黃如艷，等.CDIO理念下現(xiàn)代檢測技術(shù)課程教學(xué)改革與探索［J］.高教學(xué)刊，2020（16）：139-141.

郭金妹（1990—），女，江西吉安人，碩士，講師，主要從事電氣控制與自動(dòng)化方向的研究。

2019年江西高等學(xué)校教育改革研究課題“基于CDIO理念的高職《PLC編程及應(yīng)用》課程教學(xué)改革與實(shí)踐”（編號(hào)：JXJG-19-52-10）

2095－6835（2021）06－0105－02

G642

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2021.06.040

〔編輯：嚴(yán)麗琴〕