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基于CDIO理念的高职“工业控制专项能力训练”课程实践

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资料介绍

根据CDIO理念对传统教学模式中学生缺乏学习主动性的现象进行教学改革与实践,完成对“工业控制专项能力训练”课程中的课程内容、项目选用、评价体系等进行了教学改革,建立了较为完备和系统的工作情景和项目案例库,真正实现了项目化和一体化的教学模式,从而实现提高学生工程实践能力的教学目标.

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济南职业学院学报

．呈Q!璺生蔓】盟墟差!鳇盟!

Feb．2014 No．1(serialNo．102)

基于CDIo理念的高职“工业控制专项能力

训练"课程实践

吕原君陈琼

(浙江工业职业技术学院，浙江绍兴312000)

摘要：根据cDIo理念对传统教学模式中学生缺乏学习主动性的现象进行教学改革与实践，完成对“工

业控制专项能力训练”课程中的课程内容、项目选用、评价体系等进行了教学改革，建立了较为完备和系

统的工作情景和项目案例库，真正实现了项目化和一体化的教学模式，从而实现提高学生工程实践能力的

教学目标。

关键词：cDIo；工业控制；项目教学；工程实践

中图分类号：G712

文献标志码：B

文章编号：1673-4270(2014)01—0009—04

一、课程背景

子PLc、变频器、控制电机和触摸屏组成的工业控

制专项能力训练实训室，并以此为基础积极探索该

课程改革思路和方向，最终确定以cDIO模式作为

课程改革和建设的理念，并认真进行了课程教学设

计和实施，取得了良好效果。

以PLc、变频器、控制电机和触摸屏为载体的

工业控制技术在企业中应用越来越广泛，为此工业

控制技术的专项和综合能力训练在高职院校机电一

体化技术专业和电气自动化专业中的教学中占有非

常重要的地位。但是大多数高职院校并未单独设置

PLc、变频器和触摸屏为载荷的工业控制专项能力

训练的一体化教学课程，往往采用对PLc、变频器

理论教学为主，验证性的实验或实训为辅的方式进

行且实践课时偏少，侧重技能培训的学生往往只能

掌握各门课的基础技能。个别院校虽然已经投入大

量设备和教师去改革实践，以适应企业发展的需求，

但是具体的课程实施中存在的许多问题有待解决，

比如教学中的案例工程背景不强、学生设计创新培

养不足等。

二、基于CDlO模式的课程开发

cDIo模式是由MIrr等世界著名高校研发的从

理念到大纲到课程到教学直至评估的一整套先进工

程教育模式n1。它强调高职院校为社会提供的不仅

仅是大量新生劳动力，而是具有现代企业理念，有

技术、高素质的现代产业工人。为此，工业控制创

新能力训练的教学任务在于：以训练学生综合应用

PLc、变频器和触摸屏技术知识为基础，增强理论

知识与实践相结合的能力；在项目实施的过程中不

断训练学生的团队协作能力；开拓设计思路，掌握

工业控制技术的设计方法和研发能力；培养学生科

学性、系统性及全面性的设计素质。这样，课程能

真正实现学生从整体上把握设备控制开发的思路，

体现出“构思、设计、实现和运作”的教学思想。

(一)前期准备

由于该课程是高职类学校一门综合性和设计性

极强的机电产品控制应用型设计课程，它的教学效

果对学生整体质量会产生很大的影响，许多学校在

教学改革中都给予了特别的关注。浙江工业职业技

术学院机电工程学院从20l1年开始，建立和不断完

善了以德国FEsTo的模块化生产加工系统和以西门

1．职场教学环境的灌输

作者简介：吕原君(198卜)，男，浙江新昌人，浙江工业职业技术学院机电工程分院讲师。

基金项目：本文系浙江工业职业技术学院教改研究课题“基于cDIo模式的《PLc、变频器和触摸屏综合技术》课程的

研究与实践”(编号：1023441072012012)的阶段性成果。

· 9·

万方数据

依照cDIo教学模式的概念，学校的实验室和

实训室永远无法模拟真实的工厂生产过程。在课程

教学中引入工程职场的概念，强调它的特征、它的

文化内涵。具体实施中采用如下方法：

中关键性的研究与实践组织环节，是本课程改革研

究的组织实践平台，对本课程的一体化教学改革起

决定性作用。

课程内容结合学生知识水平和企业需求，按照

任务分析一论证方案一确定方案一实施方案一测试

效果一评价六个步骤实施每个教学任务，学生在项

目实施过程中学会工业控制技术在设备中的应用、

设计、安装、调试和维修瞄。51。知识结构体系为如图

1所示框架，其中工业控制核心技术包括PLc、变

频器、触摸屏和通讯技术，控制的对象为企业设备

中使用的液压气动技术、电机技术和检测技术。

(1)在实训室墙上设置体现企业背景和实际应

用的照片，比如印染生产线、轴承生产线等本地区

典型控制对象；

(2)在教学中有机融合企业环境因素。途径为

通过相关专业的外聘教师讲解企业环境和企业文化，

或播放企业生产的视频。

2．校企合作项目的开发与提炼

学生所学知识最终要应用于生产实践，因此对

学生的培养必须和工作过程紧密结合，对典型工作

任务的开发是课程设计的重点u之1。对素材进行相关

整理，提取精华做成一份可供学生学习的项目式说

明书。在选择工程项目上可从以下3个角度分析：

(1)所选择的项目有利于激发学生兴趣。本校

采用了参加全国机械创新设计大赛的一些娱乐类作

品，比如本校获得全国二等奖的娱乐机器“扑鱼达

人”，它的控制系统采用PLc完成对一组气缸的控制。

在实施这个项目后学生可以在课外时间一边练习和

改进控制技术，一边通过娱乐提高学习兴趣。

(2)项目的选用对象在生活中比较常见。比如

本教学团队与本地企业合作的立体车库在许多商场、

宾馆、专门的停车场都能见到，许多学生对它们的

工作过程比较熟悉，有利于减少设备介绍的时间并

能引起控制方案的共鸣。

图1知识结构体系

根据cDIO模式的项目教学教材体系，以一定

的学习情境作为学生知识学习和能力培养的环境、

载体，实现对学生各项知识与能力的培养。实践内

容设计应充分体现项目化教学的设计思想。以“做

项目”为主线来组织课程，以“用”导“学”，尽

量让学生亲自动手和全身心投入。突出项目训练的

完整性，在做项目过程中学习必要的知识，知识以

必需、够用为度，强调自学能力的培养，强调应用

所学知识解决问题睁71。整个过程分为4个实践过程，

即验证性实践、设计性实践、综合性实践和创新性

实践，如图2所示。实践的工程系统由图3所示，

它包括简单控制系统、先进运动控制系统、标准变

频控制系统、先进伺服控制系统，学生在各个工程

系统中逐渐完成自身技能水平、知识水平、创新能

力的提高。

(3)项目的选用结合本地区的企业设备。学生

毕业后大部分去本地区工作，为有效使得学生在毕

业后尽快适应工作的需要，项目内容上可选用本地

区的轴承制造业、黄酒制造业、纺织印染制造业等

相关设备的控制系统。比如本教学团队提取的“轴

承输送机”包含PLc常用的时间、计数等功能，同

时也包含触摸屏、变频器、各类电机、气动和液压

的控制。

创新性实践卜一—叫知识应用和升华

综合性实践卜—◆l团队协作能力培养

(二)建立基于cDIo模式的项目教学体系

仔细研究每个工程项目的具体组织实施任务，

并对每一项目的工作任务进行实际的研究、设计、

设计性实践卜—-}1

个人能力培养

制作、安装及调试，最终获得在理论上分析可行、

在实践上有效可靠的硬件支撑教学系统，并获取每

一工程项目的现场设计、制作、安装及调试的关键

技术资料。这是《工业控制专项能力训练》教学法

验证性实践卜——-一知识点灌输和应用

图2实践环节层次

· 10·

万方数据

容、分析不足、制定改进方案等。在学习过程中就

给予学生评价，并获得相应反馈。同时在评价时要

把项目实施的主体“学生”纳入到评分过程中来，

这样有利于他们从全局性的角度而不是从个人得分

高低的角度去看待学习。

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2．期末考核

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综合考核50分，考题形式为某一企业的设备

设计说明书。再由学生提出控制步骤及需要注意的

地方，接线图和元器件清单，最后完成程序控制等。

在对项目的某一个工作情境中需要完成设备工艺流

程和产品目录规划表(涉及工艺流程描述和工作计

划安排)、设备控制实施表(涉及I，o分配表的编写、

控制流程图、控制程序编写过程记录、设备调试过

程记录、实施过程中遇到的问题与对策和总结等)

和评价表(涉及每个工作任务的考核要求、配分和

评分标准等)。

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图3工业控制创新能力实践系统

(三)建立体现工程能力的评价机制

融入操作技能评价、全过程学习质量记录的开

放式、全程课程考核评价机制，注重学生对知识的理

解能力、运用能力和实际操作能力的培养，使学生在

技能训练中积极主动参与，充分体现评价的导向功能、

激励功能，促进了学生学习能力和创新意识的提高，

培养了学生的职业能力和素养。改革学生考核办法主

要分2类：过程考核与期末考核相结合。

三、课程支撑条件

(一)教师能力培养

cDIo教学改革成败的关键在于教师队伍的能

力，本教学团队由10名成员组成，其中博士3名。

在选取这些老师时做好以下3个方面：(1)作为企

业科技指导员与相关企业有密切项目合作关系；(2)

多次带领学生参加省级或以上相关竞赛并取得一定

成绩；(3)去企业一线顶岗实习并积累一定经验或

具有企业相关工作经验。

1．过程考核

按照学习任务完成情况计分50分，平分每个任

务分值，按照平时学习、完成任务隋况来考核给分。

考核包括：基本技能及基础知识、设计能力、团队

协作能力、职业素养和评价。比如在引入某公司的

“芯片分拣装置”时引入“步进电机的PLc控制”

这一学习情境，在深入了解“芯片分拣装置”的基

础上把学生按照每组4人的规模分成12个小组。首

先，讲授步进电机的基本原理、基本结构和工作方

式。其次，向学生提供步进电机、驱动器、运载小

车、丝杆、联轴器和框架以及螺丝刀等工具。根据

要求完成连接，接着对整个模块进行布线讲解，让

学生完成接线，老师进行逐一检查和点评。最后传

授PLc对步进电机的控制和检测步进电机的转速变

化，把测得的结果记录下来作为评价的依据。学生

以组为单位布局设计、机械安装和布线、PLc控制

和记录结果。小组之间相互评价并记录不足，老师

分别对每个小组进行评价。最后，汇总评价，反馈

给每个小组，小组可以对评价提出异议，直至完全

接受评价意见，并按照评价意见对这个模块进行修

改和再运行。以上评价以项目任务、进度的评价方

式进行，在每一个评价阶段都能明确个人完成的内

(二)实践平台的建立

通过院团委和相关老师组织并结合教育部、教

育厅主办的一些机械创新设计大赛、自动线安装与

调试大赛等设定比赛题目，号召大批学生发挥自己

的想象形成可行控制方案并加以实施。本校的工业

控制专项训练实训室不仅为学生提供了工程的全过

程训练机会，锻炼了学生的实际动手能力，同时还

培养了学生的创新精神、团结协作精神。

(三)学校政策的大力支持

本教学团队得到了学校大力的政策支持，主要

体现为：对教师cDl0教学能力的培养，与10多家

企业开展了相关合作并取得一定成效；学生完成一

套完成设备控制系统的开发后可作为毕业论文题目

并优先推荐为优秀毕业论文；优先推荐相关学生到

合作企业；作为选拔学生参加控制类相关大赛的重

要依据。

四、改革成果

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