CDIO理念下PLC教學(xué)方法研究論文
【摘要】本文介紹了CDIO先進(jìn)的教育理念、PLC課程的特點(diǎn)以及在教學(xué)中存在的問(wèn)題，確立了運用CDIO理念指導教學(xué)方法改革。針對課程的教學(xué)內容、組織過(guò)程、考核與評價(jià)機制等主要方面進(jìn)行了實(shí)踐和總結，并就相應的策略予以了分析。
【關(guān)鍵詞】PLC；CDIO；教學(xué)方法
CDIO工程教育模式是由美國麻省理工學(xué)院等國際著(zhù)名高等院校推出的一種新型的教育模式。CDIO代表構思（Conceive）、設計（Design）、實(shí)現（Implement）和運作（Operate），是一個(gè)新型的高等工科教育模式。它是以產(chǎn)品研發(fā)到產(chǎn)品運行的生命周期為藍本，讓學(xué)生以主動(dòng)的態(tài)度、實(shí)踐的方法學(xué)習工程。培養學(xué)生的工程意識，掌握實(shí)際生產(chǎn)工藝技能。獲得熟悉生產(chǎn)環(huán)境，解決實(shí)際問(wèn)題的能力。使學(xué)生更加積極主動(dòng)地投入到學(xué)習生活中�？删幊绦蚩刂破鳎ê�(jiǎn)稱(chēng)PLC）是一種在工業(yè)控制領(lǐng)域應用十分廣泛的自動(dòng)化設備，它是PLC、變頻器、觸摸屏、工控機、組態(tài)軟件、現場(chǎng)總線(xiàn)等設備構成的現代工業(yè)控制系統的核心。作為制造業(yè)三大支柱之一的PLC技術(shù)，已經(jīng)成為每個(gè)機電工程技術(shù)人員必須掌握的一項技術(shù)。PLC課程教學(xué)效果的好壞對畢業(yè)生的就業(yè)也將產(chǎn)生很大的影響。因此，該課程必須要有優(yōu)秀的教學(xué)理念，完善的教學(xué)設計，這樣才能取得良好的課程實(shí)施效果。
1傳統教學(xué)模式存在的問(wèn)題
傳統教學(xué)方法是從PLC的基礎知識開(kāi)始，介紹PLC的硬件結構和工作原理、PLC的編程指令、應用程序設計。教學(xué)過(guò)程中，主要以教師為主導地位，學(xué)生為載體，被動(dòng)地接受知識。PLC應用技術(shù)特點(diǎn)是綜合性較強，知識覆蓋面寬，新產(chǎn)品更新速度很快。如果理論內容較多，理論與實(shí)際脫節，教學(xué)效果不會(huì )很好�；ㄙM很長(cháng)時(shí)間學(xué)習各種指令的`語(yǔ)法，而不重視指令在實(shí)際工程中的使用方法，學(xué)習過(guò)程是被動(dòng)地接受各種知識而沒(méi)有培養學(xué)生的主觀(guān)能動(dòng)性，無(wú)法培養嚴謹的工程應用能力；在程序設計時(shí)，缺少實(shí)際項目的實(shí)施目標，不能對實(shí)際項目進(jìn)行任務(wù)分析、總體方案設計、程序設計。只是為了考試而編程，沒(méi)有建立工程的概念，對工程設計沒(méi)有深刻的理解；課程結束后對于控制系統設計沒(méi)有清晰的思路，難以達到令人滿(mǎn)意的學(xué)習效果。PLC技術(shù)和變頻器以及人機界面的綜合應用在工廠(chǎng)控制系統中廣泛使用。但是大多數院校并沒(méi)有專(zhuān)門(mén)設置PLC、變頻器和觸摸屏或者組態(tài)軟件綜合技術(shù)一體化教學(xué)課程。而是主要學(xué)習PLC、變頻器的理論，再加上各自獨立的驗證性實(shí)驗的方式進(jìn)行教學(xué)。而且實(shí)踐課時(shí)偏少，學(xué)生往往只能掌握各門(mén)課的基礎技能。內容相對獨立，學(xué)生無(wú)法從整體上把握控制系統開(kāi)發(fā)的思路，也就無(wú)法體現“構思、設計、實(shí)現和運作”的教學(xué)思想。另外PLC、變頻器和觸摸屏種類(lèi)繁多，各種新產(chǎn)品層出不窮。當畢業(yè)生就業(yè)時(shí)從事相關(guān)行業(yè)工作，如果沒(méi)有綜合性的項目培訓，只是學(xué)會(huì )一些理論知識，所學(xué)專(zhuān)業(yè)知識與生產(chǎn)實(shí)際存在一定的脫節。畢業(yè)生需要很長(cháng)時(shí)間才能適應企業(yè)的需求，這就降低了人才的競爭力。
2基于CDIO理念的教學(xué)模式
傳統的教學(xué)模式只注重理論環(huán)節。針對傳統教學(xué)方法的不足，我們將先進(jìn)的CDIO教學(xué)理念引入PLC課程教學(xué)。從項目構思、設計、實(shí)現到運行，開(kāi)發(fā)PLC教學(xué)和實(shí)踐項目結合一體化的實(shí)踐教學(xué)內容，結合實(shí)驗室現有機型三菱FX系列PLC，開(kāi)發(fā)以項目為驅動(dòng)的課程標準。課程以項目為主線(xiàn)，將相關(guān)知識點(diǎn)和原理等內容貫穿其中，循序漸進(jìn)地將理論與實(shí)踐相結合，內容少而精，學(xué)生學(xué)起來(lái)不枯燥，而且項目基本涵蓋了工業(yè)控制領(lǐng)域PLC控制系統常用技術(shù)。常用的項目包括以下幾個(gè)。項目一通過(guò)電機啟�？刂谱寣W(xué)生掌握PLC基礎知識及PLC的基本工作原理，包括基本指令應用。項目二是電動(dòng)機Y-△降壓?jiǎn)?dòng)，主要學(xué)習定時(shí)器編程使用方法。項目三是工作臺自動(dòng)往復運動(dòng)控制，學(xué)習行程開(kāi)關(guān)和計數器的使用方法。項目四是氣動(dòng)機械手的控制，讓學(xué)生掌握順序控制的方法，學(xué)習氣動(dòng)電磁閥的控制。項目五是立體倉庫控制系統設計，學(xué)會(huì )步進(jìn)電機控制指令的使用。項目六是變頻器多段速控制，包括丹佛斯、三菱、西門(mén)子等機型，采用不同方式實(shí)現對電機的調速控制。項目七是模擬量的溫度控制，可通過(guò)內部模擬量指令實(shí)現控制，學(xué)習使用PID指令實(shí)現閉環(huán)控制。項目八是觸摸屏、PLC的液體混合控制，學(xué)習使用觸摸屏設計人機界面以及和PLC相互通信。項目九是觸摸屏與變頻器、PLC恒壓供水控制系統，學(xué)習用觸摸屏、PLC、變頻器相結合的控制方式，學(xué)習設計信息簡(jiǎn)潔豐富的人機界面，并且可以通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現遠程監控。PLC技術(shù)的發(fā)展方向之一是網(wǎng)絡(luò )化與智能化，隨著(zhù)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，PLC通訊聯(lián)網(wǎng)功能將會(huì )越來(lái)越強大。這十個(gè)項目基本涵蓋了PLC教學(xué)要求中的知識點(diǎn)。使學(xué)生逐漸將理論與實(shí)踐相結合，在實(shí)踐中學(xué)習各個(gè)重點(diǎn)和難點(diǎn)，學(xué)生會(huì )在學(xué)習中充滿(mǎn)成就感。項目的選擇是精心安排安排的，按照知識點(diǎn)合理分配的原則。而且每一個(gè)項目都應該是實(shí)際項目，來(lái)自于生產(chǎn)一線(xiàn)，同時(shí)應用比較廣泛。按照項目的知識連貫性和學(xué)生的能力基礎，把整個(gè)學(xué)習過(guò)程分三個(gè)階段，每一個(gè)階段包括三個(gè)項目。在第一階段，學(xué)生對相應的PLC理論知識與電氣實(shí)踐技能還不了解，需要通過(guò)教師示范教學(xué)引導，這樣學(xué)生才能適應以項目為核心的教學(xué)方法，初步學(xué)習完成項目的具體步驟，為后續項目教學(xué)組織奠定良好基礎。第二階段，學(xué)生通過(guò)第一階段的學(xué)習，初步掌握了實(shí)施項目工作的具體步驟與常用的實(shí)踐技能，已經(jīng)掌握了一定的理論知識，項目四、五、六這四個(gè)項目屬于第二階段內容，指導教師不用示范教學(xué)而是制定概要的項目步驟，學(xué)生依據步驟完成任務(wù)，目的是加強學(xué)生的進(jìn)一步自己獨自完成項目的能力；在項目進(jìn)行過(guò)程中，要重點(diǎn)使學(xué)生掌握提出問(wèn)題，分析問(wèn)題，解決問(wèn)題的能力。提出合適的問(wèn)題，才是解決問(wèn)題的關(guān)鍵。第三階段，也就是綜合項目階段，學(xué)生已經(jīng)具有初步的專(zhuān)業(yè)知識和分析問(wèn)題解決問(wèn)題的能力。通過(guò)本階段訓練，進(jìn)一步提高學(xué)生的綜合項目能力，通過(guò)實(shí)際的綜合性項目訓練，學(xué)生的專(zhuān)業(yè)技能能力、解決問(wèn)題能力、團結組織能力和人際交往能力得到很大提高。通過(guò)三個(gè)階段的努力，學(xué)生找工作時(shí)，非常受到用人單位的歡迎。需要重點(diǎn)指出項目必須來(lái)源于常用的生產(chǎn)現場(chǎng)，每一個(gè)訓練項目都包括構思、設計、實(shí)現、運行（CDIO）四個(gè)環(huán)節，真正在理念上貫徹這個(gè)理念。尤其重要的是初級階段的項目設計，每個(gè)項目中包含的知識點(diǎn)不能過(guò)多過(guò)難，也就是說(shuō)學(xué)習訓練負荷不能太大，要讓學(xué)生有邊學(xué)習邊思考的時(shí)間，重點(diǎn)和難點(diǎn)內容要經(jīng)過(guò)反復訓練。項目?jì)热莸倪x擇非常重要，需要具有豐富經(jīng)驗的教師設計。
3項目實(shí)施的教學(xué)組織過(guò)程
項目教學(xué)過(guò)程中，基于CDIO教學(xué)理念，按照構思、設計、實(shí)現、運作、評價(jià)等環(huán)節，認真體驗做中學(xué)、學(xué)中做。任何知識的運用與能力的培養都不是一蹴而就的。能力的培養如果僅僅是學(xué)生被動(dòng)的在課堂訓練，這是遠遠不夠的，學(xué)生課后也需要全心投入。在CDIO教育理念下，提示學(xué)生對項目中所涉及的各種知識自己需要主動(dòng)的學(xué)習。資料的查找，實(shí)際項目的應用情況，都是學(xué)生在課外調查研究。CDIO理念培養人的綜合能力，注重學(xué)生的整體素質(zhì)的提高。在課改教學(xué)組織過(guò)程中，課程組成員采用簡(jiǎn)單控制系統由學(xué)生獨自完成項目，稍微復雜的控制系統由老師指定小組分工合作。通過(guò)課內學(xué)生相互之間的評價(jià)和交流，學(xué)生借鑒他人經(jīng)驗的能力；交流溝通能力；知識的應用移植能力；自學(xué)能力都得到了較好的鍛煉。課程評價(jià)改變傳統的閉卷考試為主的方式。過(guò)程考核成為最重要的部分，其中過(guò)程考核占70%，筆試考試占30%。更加注重學(xué)生細心嚴謹的學(xué)習，重視培養嚴謹務(wù)實(shí)的習慣，注重解決實(shí)際問(wèn)題的能力。
4總結
在PLC教學(xué)中體現CDIO理念，以項目為目標，把專(zhuān)業(yè)知識、能力、素質(zhì)等培養融入到每一個(gè)項目教學(xué)過(guò)程中。學(xué)習內容圍繞項目這個(gè)核心進(jìn)行，提高了學(xué)生的學(xué)習興趣。評價(jià)方式的改革，避免了閉卷筆試的弊端。通過(guò)實(shí)際項目培養學(xué)生的綜合應用能力，團隊合作能力。
【參考文獻】
�。�1］齊占慶.機床電氣控制技術(shù)[M].北京：機械工業(yè)出版社，2006.
�。�2］李輝.S7-200PLC編程原理與工程實(shí)訓[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版，2008.
作者：楊旭東 單位：唐山學(xué)院
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