基于CDIO理念的高职“PLC编程及应用”课程教学改革与实践＊
2021-04-13郭金妹陈磊邬金萍
郭金妹，陈磊，邬金萍
基于CDIO理念的高职“PLC编程及应用”课程教学改革与实践＊
郭金妹，陈磊，邬金萍
（江西应用技术职业学院机械与电子工程学院，江西 赣州 341000）
随着工业4.0时代的到来，国家出台了系列优惠政策鼓励工业企业的发展。PLC技术是自动化行业流程控制的关键技术，是企业实现自动化智能生产的有力保证。为与企业岗位技术接轨，高职应用院校普遍开设了“PLC编程及应用”课程，该课程是电气自动化、机电一体化、工业机器人、机械自动化等专业的核心课程，其教学目标是培养学生掌握PLC的硬件基础知识和软件设计能力。通过对该课程的教学现状分析，总结其存在的问题，并结合课程工程项目的特点，引入了CDIO教学理念，从构建“1”和“X”深度融合的课程知识体系、科学设计教学内容、开发信息化移动资源、改革创新教学模式和教学方法以及建立多样化的评价体系四个方面，对“PLC编程及应用”课程进行改革和实践，培养高素质技术、技能型人才。
工业4.0；“PLC编程及应用”；CDIO；教学改革
1 概述
自20世纪60年代PLC产品问世以来，随着工业的发展，PLC技术应用领域涉及各行各业，并不断与先进技术交叉融合，“PLC编程及应用”便成为培养工业工程应用型人才必备课程。但通过对高职“PLC编程及应用”教学现状调查发现，该课程目前依旧存在课程内容陈旧枯燥、课程设计千篇一律、反馈机制缺失等问题。
CDIO（Conceive-Design-Implement-Operate，即构思-设计-实现-运作）是由美国麻省理工学院联合瑞典三所知名高校，研究创立的一种新型的工程教育模式。相较于传统教学模式，CDIO更加注重对学生能力的培养，其能力评价指标包括工程基础能力、个人能力、团队能力和工程系统能力，因此，在欧美等发达国家受到广泛的认可，成为近年来国际工程教育改革的最新成果。2015年，CDIO理念引入中国，引起了中国高等院校的关注和参与。目前，国内研究主要将CDIO理念与软件开发等设计课程相结合，注重研究CDIO理念中的构思设计过程，而忽略了实现和运作阶段的研究；同时，依旧着重于教师枯燥地“教”，而未与实际工作过程结合。
CDIO教学模式，是围绕构思、设计、实现、运作思路展开，以工程项目从研发到完成的全过程为载体，使学生在实践项目中学习工程基础知识，有效地提升实践应用能力。这一特点与PLC技术的工程过程特点及注重培养学生的能力不谋而合。因此，本文针对“PLC编程及应用”课程教学存在的不足，结合课程工程项目式特点，将CDIO理念引入工程技术类课程，贯穿PLC技术的应用分析设计、技术实现和运行维护的全过程，对课程进行教学改革和实践，实现高素质技术、技能型人才的培养。
2 高职“PLC编程及应用”课程的教学探索
本文围绕CDIO理念的“C构思”“D设计”“I实现”“O运作”四个方面展开研究，研究思路如图1所示。
图1 研究思路
2.1 “C”：深入调查，精心构建“1”和“X”深度融合的课程知识体系
CDIO可作为一种理念指导课程建设，亦能作为一种模式进行教学改革。CDIO模式首要步骤为构思，因此，构建一个符合教学的目标，有利于提升学生四个层面能力的课程知识体系是首要任务。根据PLC技术的实际应用和对从业人员的要求等实际情况，对标行业企业新技术新岗位，有针对性地选取自动化行业发展和完成岗位实际工作任务需要的知识、能力、素质要求的内容，从PLC系统硬件结构认知到程序编程应用，以项目主动式推进；同时在课程内容中植入1+X证书考点模块，并将职业技能等级标准内容融入专业课程体系，精心构建“1”和“X”深度融合的课程知识体系，为学生可持续发展奠定良好的基础，实现“知识、技能、素养”一体化培养的高职教育目标。
针对当前“PLC编程及应用”课程存在培养目标与岗位能力脱节、教学内容陈旧枯燥、教学设计和教学方法单一、学生工程实践能力培养不足等问题，将CDIO工程教育指导思想融入“PLC编程及应用”课程的整个教学过程，从课程的设计、知识的优化、教学活动的实施和课程学习的评价四个方面探索CDIO理念在课程教学中的指导意义。
2.2 “D”：以岗位工作过程为导向，科学设计课程教学内容，开发信息化移动学习资源
通过深入企业调查并结合实际教学应用，在CDIO理念的指导下，以岗位工作过程为导向，将课程内容划分成若干个模块，再把每一个模块开发设计成多个独立的小项目，将课程知识点全方位渗透到各个项目中。每个项目内容均以CDIO工程教育思路展开，针对性引入与PLC技能证书有关的考点内容，对项目过程进行科学性和实际性设计，项目内容融入整个课程培养所必备的技能要求。项目任务实施时，围绕学生职业能力的培养这一重点目标，引导学生采取“自上而下”的工程教育导向，通过理论联系实际的过程中自主地获取知识，从被动接受教育到自主创新改变，真正实现符合高技术技能型人才培养目标。
当今高职学生生活习惯的改变，传统教学资源早已不适应新形势发展。随着移动设备的普及，越来越多学生热衷于利用移动设备获取知识和信息，因此，针对项目式教学内容，开发设计信息化移动学习资源，为教学模式改革奠定基础。
2.3 “I”：引入移动协同式教学方法，改革创新教学模式和教学方法
围绕教学目标设计课程内容，建设信息化移动学习资源，落脚点是为了让教学内容更好呈现，使学生更好获取技能，提高教学质量和学习效果。针对传统PPT+板书教学手段和先理论后实践教学顺序的不足，将PLC基础知识融入到实际生产案例，每个案例设计成独立的项目，每个项目教学过程均以学生为主体、教师为主导，让学生以小组分组形式参与到“构思-设计-实现-运行（CDIO）”的工程控制实践过程中来，在项目整个实现过程通过“学中做、做中学”，不断提高学生分析解决问题能力和工程实践能力。整个教学环节中，打破课堂的局限，引入线上线下混合式教学模式中应用较为广泛的移动协同式教学方法，改变师生和生生之间信息交流方式，消除和减少空间和时间上的距离，激发学生学习的积极性，达到事半功倍的效果。在教学过程中，构建信息化移动学习资源，合理选用“雨课堂”“学习通”“微信公众号”等移动平台，实现移动协同式教学方法改革，有效提高学生学习主动性。
2.4 “O”：实施考核方式的多样化，建立完整可靠的评价体系
传统考核方式注重课程结课时的笔试成绩，导致学生将学习重心放到基础理论上，而忽略了技术技能能力、人际团队能力和工程系统能力的培养。随着高等院校课程改革的深化，课程考核方式也随之多元化。CDIO模式下课程总体进程是各个项目任务的设计与实施，因此对阶段性完成的每一个项目都要进行认真考核评价，主要从学习态度和工作积极性、任务设计的构思与计划的可行性、实践操作的规范性和整体效果、项目总结报告的内容和答辩考试或实作考试的综合表现四个方面进行考核。经过科学分析，对标CDIO教学大纲四个层面能力的考核，整个课程总评成绩由平时表现和作业15%、项目评价40%、期末考试25%、结课答辩20%四部分成绩组成，有效评价学生在整个学习过程所掌握的技能。
“PLC编程及应用”课程对标全国大学生技能大赛“西门子杯”中国智能制造挑战赛项目，引入技能竞赛评教评学体系，根据竞赛结果对教师教学质量和学生学习效果进行有效评价，实现“以赛促教、以赛促学”。将CDIO工程教学理念应用于“PLC编程及应用”课程的教学实践过程中，采用考试、问卷、答辩、岗位跟踪调查等多元化客观评价方法对学生实际能力进行总体评估，不断探索课程改革成效的考核评价体系。通过学生反馈、教师评价、学校监督、企业评价四个角度，贯穿学生在校学习、顶岗实习和毕业工作三个阶段，持续改进完善“PLC编程及应用”课程教学改革反馈机制，并总结改革经验，不断完善优化和推广，促进课程改革的发展和创新。
3 结束语
针对高职“PLC编程及应用”课程的教学现状和不足，本文将CDIO理念融入课程，实现项目教学法、任务驱动法等教学改革，在课程内容中植入1+X证书考点模块，并将职业技能等级标准内容融入专业课程体系，构建“1”和“X”深度融合的课程体系，有助于培养复合型技术技能型人才；将CDIO理念融入课程内容重构，巧妙利用“PLC编程及应用”课程的工程应用特点，创新“学生中心”的多元教学模式，深化课程实训模式，实现“以学生为中心”的转换，有利于培养学生的工程意识和实践应用能力；将CDIO理念融入信息化移动学习资源建设，为本校教育工作提供服务，有助于提高教学质量和学生学习效率；最后将CDIO理念融入课程多元化评价标准，以项目为核心，采用多元化考核机制，使课程评价更有效、合理、全面。
［1］宫培松，罗仁玉秋，熊峰，等.基于OBE-CDIO理念的工程管理专业BIM实践教学改革［J］.工程管理学报，2020，34（3）：153-158.
［2］唐西娅，郑辉，刘杰，等.基于CDIO理念的高校建筑学人才培养模式研究［J］.高教学刊，2020（20）：166-168，172.
［3］刘丽英，曾国勋，钱艳楠，等.基于CDIO模式对《材料现代分析与检测技术》课程的教学改革研究［J］. 广东化工，2020，47（11）：243-244.
［4］彭乐乐，郑树彬，黄如艳，等.CDIO理念下现代检测技术课程教学改革与探索［J］.高教学刊，2020（16）：139-141.
郭金妹（1990—），女，江西吉安人，硕士，讲师，主要从事电气控制与自动化方向的研究。
2019年江西高等学校教育改革研究课题“基于CDIO理念的高职《PLC编程及应用》课程教学改革与实践”（编号：JXJG-19-52-10）
2095－6835（2021）06－0105－02
G642
A
10.15913/j.cnki.kjycx.2021.06.040
〔编辑：严丽琴〕
