基于CDIO理念的高職“PLC編程及應用”課程教學改革與實踐＊

郭金妹，陳磊，鄔金萍

基于CDIO理念的高職“PLC編程及應用”課程教學改革與實踐＊

郭金妹，陳磊，鄔金萍

（江西應用技術職業學院機械與電子工程學院，江西 贛州 341000）

隨著工業4.0時代的到來，國家出臺了系列優惠政策鼓勵工業企業的發展。PLC技術是自動化行業流程控制的關鍵技術，是企業實現自動化智能生產的有力保證。為與企業崗位技術接軌，高職應用院校普遍開設了“PLC編程及應用”課程，該課程是電氣自動化、機電一體化、工業機器人、機械自動化等專業的核心課程，其教學目標是培養學生掌握PLC的硬件基礎知識和軟件設計能力。通過對該課程的教學現狀分析，總結其存在的問題，并結合課程工程項目的特點，引入了CDIO教學理念，從構建“1”和“X”深度融合的課程知識體系、科學設計教學內容、開發信息化移動資源、改革創新教學模式和教學方法以及建立多樣化的評價體系四個方面，對“PLC編程及應用”課程進行改革和實踐，培養高素質技術、技能型人才。

工業4.0；“PLC編程及應用”；CDIO；教學改革

1 概述

自20世紀60年代PLC產品問世以來，隨著工業的發展，PLC技術應用領域涉及各行各業，并不斷與先進技術交叉融合，“PLC編程及應用”便成為培養工業工程應用型人才必備課程。但通過對高職“PLC編程及應用”教學現狀調查發現，該課程目前依舊存在課程內容陳舊枯燥、課程設計千篇一律、反饋機制缺失等問題。

CDIO（Conceive-Design-Implement-Operate，即構思-設計-實現-運作）是由美國麻省理工學院聯合瑞典三所知名高校，研究創立的一種新型的工程教育模式。相較于傳統教學模式，CDIO更加注重對學生能力的培養，其能力評價指標包括工程基礎能力、個人能力、團隊能力和工程系統能力，因此，在歐美等發達國家受到廣泛的認可，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注和參與。目前，國內研究主要將CDIO理念與軟件開發等設計課程相結合，注重研究CDIO理念中的構思設計過程，而忽略了實現和運作階段的研究；同時，依舊著重于教師枯燥地“教”，而未與實際工作過程結合。

CDIO教學模式，是圍繞構思、設計、實現、運作思路展開，以工程項目從研發到完成的全過程為載體，使學生在實踐項目中學習工程基礎知識，有效地提升實踐應用能力。這一特點與PLC技術的工程過程特點及注重培養學生的能力不謀而合。因此，本文針對“PLC編程及應用”課程教學存在的不足，結合課程工程項目式特點，將CDIO理念引入工程技術類課程，貫穿PLC技術的應用分析設計、技術實現和運行維護的全過程，對課程進行教學改革和實踐，實現高素質技術、技能型人才的培養。

2 高職“PLC編程及應用”課程的教學探索

本文圍繞CDIO理念的“C構思”“D設計”“I實現”“O運作”四個方面展開研究，研究思路如圖1所示。

圖1 研究思路

2.1 “C”：深入調查，精心構建“1”和“X”深度融合的課程知識體系

CDIO可作為一種理念指導課程建設，亦能作為一種模式進行教學改革。CDIO模式首要步驟為構思，因此，構建一個符合教學的目標，有利于提升學生四個層面能力的課程知識體系是首要任務。根據PLC技術的實際應用和對從業人員的要求等實際情況，對標行業企業新技術新崗位，有針對性地選取自動化行業發展和完成崗位實際工作任務需要的知識、能力、素質要求的內容，從PLC系統硬件結構認知到程序編程應用，以項目主動式推進；同時在課程內容中植入1+X證書考點模塊，并將職業技能等級標準內容融入專業課程體系，精心構建“1”和“X”深度融合的課程知識體系，為學生可持續發展奠定良好的基礎，實現“知識、技能、素養”一體化培養的高職教育目標。

針對當前“PLC編程及應用”課程存在培養目標與崗位能力脫節、教學內容陳舊枯燥、教學設計和教學方法單一、學生工程實踐能力培養不足等問題，將CDIO工程教育指導思想融入“PLC編程及應用”課程的整個教學過程，從課程的設計、知識的優化、教學活動的實施和課程學習的評價四個方面探索CDIO理念在課程教學中的指導意義。

2.2 “D”：以崗位工作過程為導向，科學設計課程教學內容，開發信息化移動學習資源

通過深入企業調查并結合實際教學應用，在CDIO理念的指導下，以崗位工作過程為導向，將課程內容劃分成若干個模塊，再把每一個模塊開發設計成多個獨立的小項目，將課程知識點全方位滲透到各個項目中。每個項目內容均以CDIO工程教育思路展開，針對性引入與PLC技能證書有關的考點內容，對項目過程進行科學性和實際性設計，項目內容融入整個課程培養所必備的技能要求。項目任務實施時，圍繞學生職業能力的培養這一重點目標，引導學生采取“自上而下”的工程教育導向，通過理論聯系實際的過程中自主地獲取知識，從被動接受教育到自主創新改變，真正實現符合高技術技能型人才培養目標。

當今高職學生生活習慣的改變，傳統教學資源早已不適應新形勢發展。隨著移動設備的普及，越來越多學生熱衷于利用移動設備獲取知識和信息，因此，針對項目式教學內容，開發設計信息化移動學習資源，為教學模式改革奠定基礎。

2.3 “I”：引入移動協同式教學方法，改革創新教學模式和教學方法

圍繞教學目標設計課程內容，建設信息化移動學習資源，落腳點是為了讓教學內容更好呈現，使學生更好獲取技能，提高教學質量和學習效果。針對傳統PPT+板書教學手段和先理論后實踐教學順序的不足，將PLC基礎知識融入到實際生產案例，每個案例設計成獨立的項目，每個項目教學過程均以學生為主體、教師為主導，讓學生以小組分組形式參與到“構思-設計-實現-運行（CDIO）”的工程控制實踐過程中來，在項目整個實現過程通過“學中做、做中學”，不斷提高學生分析解決問題能力和工程實踐能力。整個教學環節中，打破課堂的局限，引入線上線下混合式教學模式中應用較為廣泛的移動協同式教學方法，改變師生和生生之間信息交流方式，消除和減少空間和時間上的距離，激發學生學習的積極性，達到事半功倍的效果。在教學過程中，構建信息化移動學習資源，合理選用“雨課堂”“學習通”“微信公眾號”等移動平臺，實現移動協同式教學方法改革，有效提高學生學習主動性。

2.4 “O”：實施考核方式的多樣化，建立完整可靠的評價體系

傳統考核方式注重課程結課時的筆試成績，導致學生將學習重心放到基礎理論上，而忽略了技術技能能力、人際團隊能力和工程系統能力的培養。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模式下課程總體進程是各個項目任務的設計與實施，因此對階段性完成的每一個項目都要進行認真考核評價，主要從學習態度和工作積極性、任務設計的構思與計劃的可行性、實踐操作的規范性和整體效果、項目總結報告的內容和答辯考試或實作考試的綜合表現四個方面進行考核。經過科學分析，對標CDIO教學大綱四個層面能力的考核，整個課程總評成績由平時表現和作業15%、項目評價40%、期末考試25%、結課答辯20%四部分成績組成，有效評價學生在整個學習過程所掌握的技能。

“PLC編程及應用”課程對標全國大學生技能大賽“西門子杯”中國智能制造挑戰賽項目，引入技能競賽評教評學體系，根據競賽結果對教師教學質量和學生學習效果進行有效評價，實現“以賽促教、以賽促學”。將CDIO工程教學理念應用于“PLC編程及應用”課程的教學實踐過程中，采用考試、問卷、答辯、崗位跟蹤調查等多元化客觀評價方法對學生實際能力進行總體評估，不斷探索課程改革成效的考核評價體系。通過學生反饋、教師評價、學校監督、企業評價四個角度，貫穿學生在校學習、頂崗實習和畢業工作三個階段，持續改進完善“PLC編程及應用”課程教學改革反饋機制，并總結改革經驗，不斷完善優化和推廣，促進課程改革的發展和創新。

3 結束語

針對高職“PLC編程及應用”課程的教學現狀和不足，本文將CDIO理念融入課程，實現項目教學法、任務驅動法等教學改革，在課程內容中植入1+X證書考點模塊，并將職業技能等級標準內容融入專業課程體系，構建“1”和“X”深度融合的課程體系，有助于培養復合型技術技能型人才；將CDIO理念融入課程內容重構，巧妙利用“PLC編程及應用”課程的工程應用特點，創新“學生中心”的多元教學模式，深化課程實訓模式，實現“以學生為中心”的轉換，有利于培養學生的工程意識和實踐應用能力；將CDIO理念融入信息化移動學習資源建設，為本校教育工作提供服務，有助于提高教學質量和學生學習效率；最后將CDIO理念融入課程多元化評價標準，以項目為核心，采用多元化考核機制，使課程評價更有效、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BIM實踐教學改革［J］.工程管理學報，2020，34（3）：153-158.

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

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

［4］彭樂樂，鄭樹彬，黃如艷，等.CDIO理念下現代檢測技術課程教學改革與探索［J］.高教學刊，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化方向的研究。

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

2095－6835（2021）06－0105－02

G642

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2021.06.040

〔編輯：嚴麗琴〕