CDIO模式下的机床电气控制与PLC课程教学改革探索

李永飚　张毅

摘 要：分析CDIO工程教育理念，结合《机床电气控制与PLC》课程特点，提出传统教学方式存在的不足，并以机械手控制系统的安装调试为教学内容，探索CDIO工程教育模式在课堂教学中的应用。为机床电气控制与PLC课程体系改革提供了新思路。

关键字：CDIO；电气系统控制；PLC；教师能力培养

1 引言

《机床电气控制与PLC》做为高职院校机电类专业的核心课程，着重在于培养学生电气控制系统设计，安装，调试和维护的能力。在传统的日常教学中，普遍存在以下问题：1.教学目标设置重理论，轻实践，忽视学生自主动手设计、安装、调试的能力，学生学习目的不明确；2.课堂教学组织与企业生产过程衔接不足；3.课程评价考核手段单一，学生积极性不高。这些问题的存在不利于高职教育培养技能型应用人才目标的实现，为此，借鉴CDIO工程教育模式，对《机床电气控制与PLC》课程进行教学改革探索，实现教学过程与生产过程的对接，最大程度的利用课堂教学重现企业的生产过程，使学生在“电气系统设计——设备安装——通电调试——完成任务”学习流程中，逐渐养成良好的工程师素养。

2 CDIO模式

CDIO工教育模式是近年来国际工程教育改革的最新成果。由美国麻省理工学院和瑞典皇家工学院等四所大学经过四年的探索研究，创立了CDIO工程教育理念。该理念的主要特点是以生产项目从设计研发到投产运行整个过程为载体，让学生参与其中，实践理论知识和实践能力，教学过程和生产过程的对接。CDIO代表构思（Conceive）、设计（Design）、实现（Implement）和运作（Operate），突出学生“学中做，做中学”的过程，通过构思、设计、实现和运行，使学生的工程基础知识、个人能力、人际团队能力和工程系统能力得到培养和强化。

3 CDIO工程教育理念在《机床电气控制与PLC》课程中的应用

3.1 教学项目的选取与组织

CDIO的教学模式的突出特点在于，用项目做为专业知识，实践技能和职业素养培养的载体，需要按照项目实施的完整过程来安排相应的教学环节。因此要依靠业界专家和专业课教师共通确定能力和素质目标，在充分提炼教材内容，就业社会能力需求的基础之上，做到理论知识和项目实践的统一，使学生在理实一体化的教学情境之下，即掌握了理论知识，又经历了理论知识的应用，增强学习的针对性。

3.2 教学模式和教学方法的改革

以PLC控制机械手的设计，安装和调试为案例，介绍CDIO模式下的教学模式，教学方法。利用项目导向，任务驱动体现CDIO的理念。

3.2.1 教学项目构思Conceive

工业机械手是工业生产高速发展的产物。它能够模仿人手和臂膀的某些功能动作，能够按照设计好的程序抓取、搬运工件或操作自动化设备，可以减轻企业的人力资源培训成本。因而受到人们的广泛重视和欢迎，学生对此类机械设备自动控制的兴趣也比较高。通过这样的教学项目，一方面检验了学生使用PLC指令的能力，另一方面也增强了学生对工业生产过程的认识。

3.2.2 教学项目设计Design

在工业项目设计阶段，需要教师明确系统的控制要求和工作内容，并对相关基础知识（子程序的编写和调用）作出讲解。单纯的讲解方法比较枯燥，教师需通过软件winSTEP7进行编程和仿真模拟，使学生感受到子程序的调用逻辑。

3.2.3 教学项目实施Implement

教学项目的具体实施，需要教师及时对学生指导，硬件电路的安装，I/O端口的分配，软件的编写和调试，需要学生采用合作学习的方式。

3.2.4 教学项目运作Operate

项目功能实现之后，按照小组进行项目答辩，简单介绍功能，现场进行工业机械手的演示，并对自己的设计系统进行优化和完善。

3.3 考核方式的改革

《机床电气控制与PLC》课程一般采用平时成绩和期末闭卷考试的方法来检验学生对于知识的掌握程度，无法全面评价学生的实际工程实践能力。CDIO工程教育模式的核心理念在于培养学生的工程技能，结合任务驱动的教学模式和课程特点，最终落脚点在学生电气控制系统设计、安装和调试的能力上。应该通过课堂考勤，小组讨论，实验任务完成情况，项目设计训练，期末考试等形式进行考核。

4 结束语

针对《机床电气控制与PLC》传统课堂教学，引入CDIO理念，对项目设置和课堂组织进行改革，为高职学生的工程能力培养奠定了基础。

参考文献：

[1]周艳，周敏，蒋国璋.基于CDIO的工业工程专业实验教学改革[J].实验室科学，2013（02）：72-75.endprint