基于CDIO理念的电气控制及PLC三级项目教学改革研究

韩立强，刘锦

摘要：本文以电气控制及PLC课程为例，研究了基于CDIO理念的三级项目教学的实施方案，将课程教学内容与项目式教学相结合，通过对原有课程教学内容进一步改进，在三级项目中增加实践环节，提高学生的学习兴趣和动手能力，增强学生对专业知识的理解程度。

关键词：CDIO；三级项目；实践

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）28-0030-02

基于CDIO教育理念的项目教学是围绕多个完整的真实项目而开展的教学活动，综合了当前传统探究教学、任务驱动教学和案例教学的特点，将学生探索兴趣、解决问题毅力和合作竞争精神的培养，融入CDIO项目过程中，让学生以实践为导向，积极地学习、自主地进行知识的建构。具体来说，就是所有需要学习和掌握的专业知识都围绕项目这个核心展开，并与这个核心融合在一起，形成一个有机整体。因此，在编制专业培养计划时，依据项目所涉及的专业知识范围以及项目本身的规模，为学生设置了一级、二级、三级项目。按照专业特色，建立完整的项目体系，贯穿整个大学专业培养教学过程，重点构建专业核心课程模块项目体系，每门专业课程根据课程特点设计三级项目，每个三级项目随核心课程模块中相关课程进行实施和完成。若干个三级研究项目按照专业核心课程模块（一般为2～3门课程），构思一系列基于团队的二级研究项目（专业课程设计项目）。这样二级项目最终以毕业设计或者小型综合项目形成一级项目。

一、总体思想

电气控制及PLC技术在生产过程、科研及其他各领域的应用十分广泛。本课程是电类专业应用性较强的专业技术基础课程。将课程教学内容与项目式教学相结合，通过对原有课程教学内容进一步改进，在三级项目中增加实践环节，提高学生的学习兴趣和动手能力，增强学生对专业知识的理解程度。主要改革内容如下：（1）修订教学大纲及教学计划。以实践为导向，增加实践环节学时。（2）改革教学方法。以学生为导向，加强师生教学互动交流，给学生留有思考余地，让学生在“思考中学，学中思考”；课程教学中以项目教学为导向，面向实际对象，增加实例，使学生更加直观。（3）改革课程设计内容。多模块设计，融合专业知识，面向各种实际对象，增强实践能力。（4）在综合实训中进一步增加PLC实际项目内容。（5）改革考核方式。课程考核包括6个部分，分别为出勤、作业、讨论课、项目、实验和结课考试，以增强教学效果。

二、三级项目实践教学环节内容

本课程设有一个三级项目，该项目将与课程设计相结合，最终构成二级项目。三级项目将从以下3个实际对象方面进行选题，也可由学生根据兴趣自行选题。以市场占有率较高的三菱FX2N系列、西门子S7-200系列、西门子S7-300系列PLC为基础进行编程控制，模拟仿真完成以下对象内容的设计。（1）小车自动控制的设计；（2）工业洗衣机自动控制的设计；（3）液体混合装置自动控制的设计。学生分组根据任务要求完成以下内容：（1）给出I/O分配表；（2）编制状态转移图；（3）编制梯形图程序；（4）仿真调试；（5）项目报告及答辩。

三、项目实施方案

1.总体实施步骤。第一阶段：修订教学大纲及教学计划。梳理课程体系，制定总体教学改革方案。第二阶段：课堂教学改革方案实施。结合总体方案，进行课堂教学方法改革及实施。第三阶段：实验环节改革。增加实验学时，增加设计性实验。第四阶段：课程设计环节改革实施。结合多模块对象，面向实际。第五阶段：依据全程监控的理念进行考核。第六阶段：总结经验，撰写报告。

2.三级项目的实施。三级项目采用分组的方式进行。培养学生既竞争又合作的精神。4名同学组成1组，每组设组长1人，每组1题。每个题目由3组学生分别以企业中使用较多的三菱FX2N系列、西门子S7-200系列、西门子S7-300系列PLC为基础进行编程控制，这样3个题目共9组。同一对象内容项目各组之间竞争比较。各组的三级项目题目将在课程开始时下发。由组长负责组织本组同学依据三级项目题目及同学的实际情况进行工作分配。学生应根据项目题目及课程的进度，按时完成资料的查阅及方案的设计。项目的课内学时要求学生必须集中进行项目的研究讨论工作。三级项目将以答辩的形式进行验收。答辩结束后，学生需及时上交项目研究报告。

3.三级项目的进程安排。项目题目下发后，各小组应积极开展资料搜集、查阅、整理等前期工作，完成小车自动控制的设计等项目，项目学时安排如下表1。

4.三级项目的要求和成绩评定。考核体现出合作和竞争精神。项目执行期间，严格考勤。学生必须按时参加项目研究，不准无故缺席、早退。在项目研究中表现突出的学生将给予奖励，并记入考核成绩。每位同学的三级项目成绩由小组成绩和组内成绩两部分构成。小组得分为组内所有同学的平均分，每位同学的得分依据其在组内的贡献，在小组平均分的基础上浮动。组内得分定由各小组成员自行讨论确定，签字后由小组组长上报。教师仅考核小组整体成绩。

5.三级项目研究报告要求。项目报告要求总字数在3000字以上，字迹工整，公式、图表规范。各组的研究报告应独立完成，若严重雷同，将会严重影响成绩。项目报告中应明确说明每个人负责的内容，在总体工作中的贡献和工作比例等。研究内容的多少会影响到每组的最终成绩，鼓励学生自己选取感兴趣的研究内容进行创新设计和深入研究。严禁剽窃抄袭行为，发现有剽窃抄袭行为的，研究项目成绩以零分计。剽窃抄袭行为主要指：从参考资料中引用有关思想或结果，但没有在报告中指明该思想或结果的出处并且没有与你的思想或研究结果进行清晰的区分；直接拷贝别人的研究结果当作自己的研究结果。项目报告主要包括以下主要内容：（1）封面 封面设计应美观大方，且至少包含以下内容：项目名称、姓名、指导教师、日期。（2）摘要 摘要应简明、确切地记述报告的重要内容，150字左右，摘要后应注明3～5个关键词。（3）前言 前言简要说明项目研究报告的目的和范围，介绍相关领域所做的工作和研究的概况，研究报告的意图、预期的结果及项目组分工。（4）研究报告正文 包括介绍相关项目开展的研究内容的基本原理、所采用的研究方法及相关工具；详细说明项目的方案设计；给出研究结果并讨论等。主要提纲如下：（a）根据设计要求，建立系统总图；（b）输入输出I/0表；（c）流程图或状态转移图；（d）仿真调试结果。（5）结论 简要总结项目的主要工作、主要结果、心得感受主要发现以及下一步应当开展的主要工作等。（6）主要参考文献 参考文献的书写要符合规范。

三级项目需要顶层设计，贯穿整个专业教学过程，整合各个专业课程，以项目带动教与学，以典型的工作任务来组织理论和实践教学内容，克服理论教学和实践相脱节的问题，增强教与学的互动性，使教学从原理性向应用性、综合性转变，有利于培养学生的创造力和动手能力。项目教学为学生营造了多元智能发展的良好环境，在项目教学过程中，教师以项目为主线，引导学生把分散于各个专业课程中的知识点联系起来，学生通过项目任务学习各个知识点并融会贯通，综合运用，树立系统化、工程化的理念，将知识从感性认识升华到理性认识，提高了学习的兴趣，增强学习的积极性、主动性，使学生由被动学习变为主动学习。

参考文献：

[1]王刚.CDIO工程教育模式的解读与思考[J].中国高教研究，2009，（5）.

[2]顾佩华，陆小华，沈民奋.CDIO大纲与标准[M].汕头大学出版社，2008.

[3]石铁峰.基于CDIO理念的三级项目设计与实践[J].教育与职业，2011，（35）.

作者简介：韩立强（1976-），男，河北隆尧县人，燕山大学副教授。endprint

摘要：本文以电气控制及PLC课程为例，研究了基于CDIO理念的三级项目教学的实施方案，将课程教学内容与项目式教学相结合，通过对原有课程教学内容进一步改进，在三级项目中增加实践环节，提高学生的学习兴趣和动手能力，增强学生对专业知识的理解程度。

关键词：CDIO；三级项目；实践

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）28-0030-02

基于CDIO教育理念的项目教学是围绕多个完整的真实项目而开展的教学活动，综合了当前传统探究教学、任务驱动教学和案例教学的特点，将学生探索兴趣、解决问题毅力和合作竞争精神的培养，融入CDIO项目过程中，让学生以实践为导向，积极地学习、自主地进行知识的建构。具体来说，就是所有需要学习和掌握的专业知识都围绕项目这个核心展开，并与这个核心融合在一起，形成一个有机整体。因此，在编制专业培养计划时，依据项目所涉及的专业知识范围以及项目本身的规模，为学生设置了一级、二级、三级项目。按照专业特色，建立完整的项目体系，贯穿整个大学专业培养教学过程，重点构建专业核心课程模块项目体系，每门专业课程根据课程特点设计三级项目，每个三级项目随核心课程模块中相关课程进行实施和完成。若干个三级研究项目按照专业核心课程模块（一般为2～3门课程），构思一系列基于团队的二级研究项目（专业课程设计项目）。这样二级项目最终以毕业设计或者小型综合项目形成一级项目。

一、总体思想

电气控制及PLC技术在生产过程、科研及其他各领域的应用十分广泛。本课程是电类专业应用性较强的专业技术基础课程。将课程教学内容与项目式教学相结合，通过对原有课程教学内容进一步改进，在三级项目中增加实践环节，提高学生的学习兴趣和动手能力，增强学生对专业知识的理解程度。主要改革内容如下：（1）修订教学大纲及教学计划。以实践为导向，增加实践环节学时。（2）改革教学方法。以学生为导向，加强师生教学互动交流，给学生留有思考余地，让学生在“思考中学，学中思考”；课程教学中以项目教学为导向，面向实际对象，增加实例，使学生更加直观。（3）改革课程设计内容。多模块设计，融合专业知识，面向各种实际对象，增强实践能力。（4）在综合实训中进一步增加PLC实际项目内容。（5）改革考核方式。课程考核包括6个部分，分别为出勤、作业、讨论课、项目、实验和结课考试，以增强教学效果。

二、三级项目实践教学环节内容

本课程设有一个三级项目，该项目将与课程设计相结合，最终构成二级项目。三级项目将从以下3个实际对象方面进行选题，也可由学生根据兴趣自行选题。以市场占有率较高的三菱FX2N系列、西门子S7-200系列、西门子S7-300系列PLC为基础进行编程控制，模拟仿真完成以下对象内容的设计。（1）小车自动控制的设计；（2）工业洗衣机自动控制的设计；（3）液体混合装置自动控制的设计。学生分组根据任务要求完成以下内容：（1）给出I/O分配表；（2）编制状态转移图；（3）编制梯形图程序；（4）仿真调试；（5）项目报告及答辩。

三、项目实施方案

1.总体实施步骤。第一阶段：修订教学大纲及教学计划。梳理课程体系，制定总体教学改革方案。第二阶段：课堂教学改革方案实施。结合总体方案，进行课堂教学方法改革及实施。第三阶段：实验环节改革。增加实验学时，增加设计性实验。第四阶段：课程设计环节改革实施。结合多模块对象，面向实际。第五阶段：依据全程监控的理念进行考核。第六阶段：总结经验，撰写报告。

2.三级项目的实施。三级项目采用分组的方式进行。培养学生既竞争又合作的精神。4名同学组成1组，每组设组长1人，每组1题。每个题目由3组学生分别以企业中使用较多的三菱FX2N系列、西门子S7-200系列、西门子S7-300系列PLC为基础进行编程控制，这样3个题目共9组。同一对象内容项目各组之间竞争比较。各组的三级项目题目将在课程开始时下发。由组长负责组织本组同学依据三级项目题目及同学的实际情况进行工作分配。学生应根据项目题目及课程的进度，按时完成资料的查阅及方案的设计。项目的课内学时要求学生必须集中进行项目的研究讨论工作。三级项目将以答辩的形式进行验收。答辩结束后，学生需及时上交项目研究报告。

3.三级项目的进程安排。项目题目下发后，各小组应积极开展资料搜集、查阅、整理等前期工作，完成小车自动控制的设计等项目，项目学时安排如下表1。

4.三级项目的要求和成绩评定。考核体现出合作和竞争精神。项目执行期间，严格考勤。学生必须按时参加项目研究，不准无故缺席、早退。在项目研究中表现突出的学生将给予奖励，并记入考核成绩。每位同学的三级项目成绩由小组成绩和组内成绩两部分构成。小组得分为组内所有同学的平均分，每位同学的得分依据其在组内的贡献，在小组平均分的基础上浮动。组内得分定由各小组成员自行讨论确定，签字后由小组组长上报。教师仅考核小组整体成绩。

5.三级项目研究报告要求。项目报告要求总字数在3000字以上，字迹工整，公式、图表规范。各组的研究报告应独立完成，若严重雷同，将会严重影响成绩。项目报告中应明确说明每个人负责的内容，在总体工作中的贡献和工作比例等。研究内容的多少会影响到每组的最终成绩，鼓励学生自己选取感兴趣的研究内容进行创新设计和深入研究。严禁剽窃抄袭行为，发现有剽窃抄袭行为的，研究项目成绩以零分计。剽窃抄袭行为主要指：从参考资料中引用有关思想或结果，但没有在报告中指明该思想或结果的出处并且没有与你的思想或研究结果进行清晰的区分；直接拷贝别人的研究结果当作自己的研究结果。项目报告主要包括以下主要内容：（1）封面 封面设计应美观大方，且至少包含以下内容：项目名称、姓名、指导教师、日期。（2）摘要 摘要应简明、确切地记述报告的重要内容，150字左右，摘要后应注明3～5个关键词。（3）前言 前言简要说明项目研究报告的目的和范围，介绍相关领域所做的工作和研究的概况，研究报告的意图、预期的结果及项目组分工。（4）研究报告正文 包括介绍相关项目开展的研究内容的基本原理、所采用的研究方法及相关工具；详细说明项目的方案设计；给出研究结果并讨论等。主要提纲如下：（a）根据设计要求，建立系统总图；（b）输入输出I/0表；（c）流程图或状态转移图；（d）仿真调试结果。（5）结论 简要总结项目的主要工作、主要结果、心得感受主要发现以及下一步应当开展的主要工作等。（6）主要参考文献 参考文献的书写要符合规范。

三级项目需要顶层设计，贯穿整个专业教学过程，整合各个专业课程，以项目带动教与学，以典型的工作任务来组织理论和实践教学内容，克服理论教学和实践相脱节的问题，增强教与学的互动性，使教学从原理性向应用性、综合性转变，有利于培养学生的创造力和动手能力。项目教学为学生营造了多元智能发展的良好环境，在项目教学过程中，教师以项目为主线，引导学生把分散于各个专业课程中的知识点联系起来，学生通过项目任务学习各个知识点并融会贯通，综合运用，树立系统化、工程化的理念，将知识从感性认识升华到理性认识，提高了学习的兴趣，增强学习的积极性、主动性，使学生由被动学习变为主动学习。

参考文献：

[1]王刚.CDIO工程教育模式的解读与思考[J].中国高教研究，2009，（5）.

[2]顾佩华，陆小华，沈民奋.CDIO大纲与标准[M].汕头大学出版社，2008.

[3]石铁峰.基于CDIO理念的三级项目设计与实践[J].教育与职业，2011，（35）.

作者简介：韩立强（1976-），男，河北隆尧县人，燕山大学副教授。endprint

摘要：本文以电气控制及PLC课程为例，研究了基于CDIO理念的三级项目教学的实施方案，将课程教学内容与项目式教学相结合，通过对原有课程教学内容进一步改进，在三级项目中增加实践环节，提高学生的学习兴趣和动手能力，增强学生对专业知识的理解程度。

关键词：CDIO；三级项目；实践

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）28-0030-02

基于CDIO教育理念的项目教学是围绕多个完整的真实项目而开展的教学活动，综合了当前传统探究教学、任务驱动教学和案例教学的特点，将学生探索兴趣、解决问题毅力和合作竞争精神的培养，融入CDIO项目过程中，让学生以实践为导向，积极地学习、自主地进行知识的建构。具体来说，就是所有需要学习和掌握的专业知识都围绕项目这个核心展开，并与这个核心融合在一起，形成一个有机整体。因此，在编制专业培养计划时，依据项目所涉及的专业知识范围以及项目本身的规模，为学生设置了一级、二级、三级项目。按照专业特色，建立完整的项目体系，贯穿整个大学专业培养教学过程，重点构建专业核心课程模块项目体系，每门专业课程根据课程特点设计三级项目，每个三级项目随核心课程模块中相关课程进行实施和完成。若干个三级研究项目按照专业核心课程模块（一般为2～3门课程），构思一系列基于团队的二级研究项目（专业课程设计项目）。这样二级项目最终以毕业设计或者小型综合项目形成一级项目。

一、总体思想

电气控制及PLC技术在生产过程、科研及其他各领域的应用十分广泛。本课程是电类专业应用性较强的专业技术基础课程。将课程教学内容与项目式教学相结合，通过对原有课程教学内容进一步改进，在三级项目中增加实践环节，提高学生的学习兴趣和动手能力，增强学生对专业知识的理解程度。主要改革内容如下：（1）修订教学大纲及教学计划。以实践为导向，增加实践环节学时。（2）改革教学方法。以学生为导向，加强师生教学互动交流，给学生留有思考余地，让学生在“思考中学，学中思考”；课程教学中以项目教学为导向，面向实际对象，增加实例，使学生更加直观。（3）改革课程设计内容。多模块设计，融合专业知识，面向各种实际对象，增强实践能力。（4）在综合实训中进一步增加PLC实际项目内容。（5）改革考核方式。课程考核包括6个部分，分别为出勤、作业、讨论课、项目、实验和结课考试，以增强教学效果。

二、三级项目实践教学环节内容

本课程设有一个三级项目，该项目将与课程设计相结合，最终构成二级项目。三级项目将从以下3个实际对象方面进行选题，也可由学生根据兴趣自行选题。以市场占有率较高的三菱FX2N系列、西门子S7-200系列、西门子S7-300系列PLC为基础进行编程控制，模拟仿真完成以下对象内容的设计。（1）小车自动控制的设计；（2）工业洗衣机自动控制的设计；（3）液体混合装置自动控制的设计。学生分组根据任务要求完成以下内容：（1）给出I/O分配表；（2）编制状态转移图；（3）编制梯形图程序；（4）仿真调试；（5）项目报告及答辩。

三、项目实施方案

1.总体实施步骤。第一阶段：修订教学大纲及教学计划。梳理课程体系，制定总体教学改革方案。第二阶段：课堂教学改革方案实施。结合总体方案，进行课堂教学方法改革及实施。第三阶段：实验环节改革。增加实验学时，增加设计性实验。第四阶段：课程设计环节改革实施。结合多模块对象，面向实际。第五阶段：依据全程监控的理念进行考核。第六阶段：总结经验，撰写报告。

2.三级项目的实施。三级项目采用分组的方式进行。培养学生既竞争又合作的精神。4名同学组成1组，每组设组长1人，每组1题。每个题目由3组学生分别以企业中使用较多的三菱FX2N系列、西门子S7-200系列、西门子S7-300系列PLC为基础进行编程控制，这样3个题目共9组。同一对象内容项目各组之间竞争比较。各组的三级项目题目将在课程开始时下发。由组长负责组织本组同学依据三级项目题目及同学的实际情况进行工作分配。学生应根据项目题目及课程的进度，按时完成资料的查阅及方案的设计。项目的课内学时要求学生必须集中进行项目的研究讨论工作。三级项目将以答辩的形式进行验收。答辩结束后，学生需及时上交项目研究报告。

3.三级项目的进程安排。项目题目下发后，各小组应积极开展资料搜集、查阅、整理等前期工作，完成小车自动控制的设计等项目，项目学时安排如下表1。

4.三级项目的要求和成绩评定。考核体现出合作和竞争精神。项目执行期间，严格考勤。学生必须按时参加项目研究，不准无故缺席、早退。在项目研究中表现突出的学生将给予奖励，并记入考核成绩。每位同学的三级项目成绩由小组成绩和组内成绩两部分构成。小组得分为组内所有同学的平均分，每位同学的得分依据其在组内的贡献，在小组平均分的基础上浮动。组内得分定由各小组成员自行讨论确定，签字后由小组组长上报。教师仅考核小组整体成绩。

5.三级项目研究报告要求。项目报告要求总字数在3000字以上，字迹工整，公式、图表规范。各组的研究报告应独立完成，若严重雷同，将会严重影响成绩。项目报告中应明确说明每个人负责的内容，在总体工作中的贡献和工作比例等。研究内容的多少会影响到每组的最终成绩，鼓励学生自己选取感兴趣的研究内容进行创新设计和深入研究。严禁剽窃抄袭行为，发现有剽窃抄袭行为的，研究项目成绩以零分计。剽窃抄袭行为主要指：从参考资料中引用有关思想或结果，但没有在报告中指明该思想或结果的出处并且没有与你的思想或研究结果进行清晰的区分；直接拷贝别人的研究结果当作自己的研究结果。项目报告主要包括以下主要内容：（1）封面 封面设计应美观大方，且至少包含以下内容：项目名称、姓名、指导教师、日期。（2）摘要 摘要应简明、确切地记述报告的重要内容，150字左右，摘要后应注明3～5个关键词。（3）前言 前言简要说明项目研究报告的目的和范围，介绍相关领域所做的工作和研究的概况，研究报告的意图、预期的结果及项目组分工。（4）研究报告正文 包括介绍相关项目开展的研究内容的基本原理、所采用的研究方法及相关工具；详细说明项目的方案设计；给出研究结果并讨论等。主要提纲如下：（a）根据设计要求，建立系统总图；（b）输入输出I/0表；（c）流程图或状态转移图；（d）仿真调试结果。（5）结论 简要总结项目的主要工作、主要结果、心得感受主要发现以及下一步应当开展的主要工作等。（6）主要参考文献 参考文献的书写要符合规范。

三级项目需要顶层设计，贯穿整个专业教学过程，整合各个专业课程，以项目带动教与学，以典型的工作任务来组织理论和实践教学内容，克服理论教学和实践相脱节的问题，增强教与学的互动性，使教学从原理性向应用性、综合性转变，有利于培养学生的创造力和动手能力。项目教学为学生营造了多元智能发展的良好环境，在项目教学过程中，教师以项目为主线，引导学生把分散于各个专业课程中的知识点联系起来，学生通过项目任务学习各个知识点并融会贯通，综合运用，树立系统化、工程化的理念，将知识从感性认识升华到理性认识，提高了学习的兴趣，增强学习的积极性、主动性，使学生由被动学习变为主动学习。

参考文献：

[1]王刚.CDIO工程教育模式的解读与思考[J].中国高教研究，2009，（5）.

[2]顾佩华，陆小华，沈民奋.CDIO大纲与标准[M].汕头大学出版社，2008.

[3]石铁峰.基于CDIO理念的三级项目设计与实践[J].教育与职业，2011，（35）.

作者简介：韩立强（1976-），男，河北隆尧县人，燕山大学副教授。endprint