基于CDIO模式的高校实践教学改革探索

摘要： 本文针对机床电气控制与PLC课程实践教学，基于CDIO模式进行改革探索研究，结合我校的实际情况，以机械设计制造及其自动化专业为教学改革为试点，遵循将学生的知识、技能、能力、素质的培训整合成为一体的改革思路，采用不同的教学方法，灵活运用多种教学手段，配合各个环节的改革步骤，进行机床电气控制与PLC课程实践教学改革方法研究，取得一定效果。

Abstract： This paper carried out the reform based on CDIO model， aiming at machine electric control and PLC practice teaching， combined with the actual situation of our school， taking mechanical design and manufacturing automation major as teaching reform pilot， it carried out the research on practic teaching reform methods for the courses of machine electrical control and PLC with all aspects of the reform steps， following the reform ideas which integrates the training of students' knowledge， skills， quality， using different teaching methods and a variety of teaching methods， which achieved certain results.

关键词： CDIO模式；PLC；实践教学；改革；创新

Key words： CDIO mode；PLC；practice teaching；reform；innovation

中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）05-0244-03

0 引言

进入21世纪以来，全球高新科学技术在迅猛地发展，到处充满机遇和挑战，科技的发展，必然带来社会的变革与进步，形成了新的概念与思想，新的结构与功能，新的方法与技术，创造出一批新的教育教学模式。分析国内外优秀创新人才培养的模式及状况，充分吸收当前国内外各项创新人才培养改革的成功经验[1]。由于我校是全国首批试点CDIO模式的高校之一，而我院机械制造设计及其自动化专业又为试点专业，因此按照CDIO的教学模式在机床电气控制与PLC的实践教学上进行探索研究，结合我校已有设备条件，以检测技术实验室为依托，以学研相结合的道路为途径，以创新机制为保证，改革传统的实验教学模式，树立CDIO新理念，探索大学生自主学习创新的教学模式，构建具有我校特色课程的创新性人才培养体系。

肩负着培养新世纪新一代合格的建设人才的神圣使命，全面提高学生素质，让学生学会生存，学会学习，已经成为当前教育改革必须实现的目标，因此在教学中，必须重视创设情境，让学生在浓烈的情境氛围中，主动学习，积极地参与教学活动，在学习中积极思索，大胆质疑，掌握学习方法，是使学生的知识和能力同步发展，从而全面提高学生的整体素质。

随着我国综合国力的增强，经济建设突飞猛进，PLC技术是支撑现代工业和信息化社会的核心技术之一，机电行业及相关企业急需理论水平高、适应能力强、一专多能、能解决实际问题的高素质技能型人才。机床电气控制与PLC课程属于专业课，是连接机械运动与电子设备的纽带，其课程教学质量的好坏直接影响专业人才的培养。实践教学对课程不仅是不可或缺的，而且搞好实验教学对学好这门课程显得尤为重要。因此，机床电气控制与PLC课程实践教学方法改革课题组进行了积极的研究和探索，进行了一系列教学改革探索研究。

1 CDIO工程教育模式

要使实践教学成为培养学生专业素养和实际操作技能的有效手段，就必须改进传统的教学模式和方法，加强独立操作技能的培养，全面提高实践教学质量。由此，提出“需要是实，动手是真，知识是桥，能力是源”的教学理念，以能力为本位，以培养技术应用能力为主线，将学生的知识、技能、能力、素质的培训整合成为一体，运用高效的教学方法，加强产学结合，积极稳妥地推进课程改革，不断提高教学质量。

CDIO工程教育模式是近年来国际工程教育改革的最新成果。它以产品研发到产品运行的生命周期为载体，让学生以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式学习工程[2]。CDIO培养可将工程毕业生的能力分为工程基础知

识、个人能力、人际团队能力和工程系统能力四个层面，要求以综合的培养方式使学生在这四个层面达到预定目标。

由此，在机床电气控制与PLC课程实验教学建设过程中，突出强调课程体系的系统性和完整性，构建多层次实践教学内容，实验课程应该不间断，难度逐步提高，内容承上启下。使得实践训练层次化、系列化，以此来系统强化学生的实际动手能力。理顺该门课与相关课程之间的关系，从而保证课程体系的系统性和完备性。

2 教学改革的思路

主要教学改革思路：应用当前国际上以项目的构思

（Conceive）、设计（Design）、实施（Implement）和运作（Operate）全过程为载体CDIO的高等工程教育模式，结合我校的实际情况，针对机床电气控制与PLC的实践教学，探索研究以课程方式实施，培养学生的工程能力，学研互动，做中学，密切与行业结合，培养学生的实践能力和实际动手能力；以项目为导向，加强工程应用环节的培养和训练力度；构建创新实验室，加强学生创新能力的培养。此能力不仅包括个人的学术知识，而且包括学生的终生学习能力、团队交流能力和大系统掌控能力。

改变实验教学依附于理论教学的传统观念，从人才培养体系整体出发，建立以能力培养为主线，分层次、多模块、相互衔接的系统科学的实验教学体系，理论教学与实验教学既有机结合又相对独立，与科研、工程、社会应用实践密切联系。

改造传统的教学内容和教学方法，加强设计性、综合性、创新性项目设计。建立新型的适应学生能力培养、鼓励学生探索的考核方法，推进学生自主性学习、合作性学习、研究性学习的教学模式。

通过实验、实习的实践教学，结合各个项目反复地进行“做中学”，使学生逐步形成自主学习、团队合作、解决问题、技术创新和沟通交流的能力。建立了完善的教学质量评价和控制体系，确保教学工作在目标化、科学化、规范化和系统化的环境下顺利实施[3]。开展基于项目研究的教学改革提供了必要的实践教学条件。坚持以学生为本的指导思想，强调主动实践模式，培养学生的工程意识、实践能力和创新精神。积极采用启发式教学和互动式教学等先进的教学方式，充分调动学生的积极性[4]。在综合设计性实验中，打破传统的按课程设置实验体系方式，按知识群设置一批综合设计性实验，着力培养学生自主学习的能力，在教学过程中设置多个项目，使学生在做中学，加强学研互动，培养他们求实创新的学风、严谨的科学态度、分析问题、解决问题及创新的能力。

3 实践教学改革的措施与应用

以培养学生创新实验能力为核心，构建了一套完整的 “注重兴趣、强化实验、自主学习、提高能力、不断创新”创新实验教学新模式，明确课程实践教学整体目标。坚持以技能需要为导向，以岗位技能需求为标准原则。本着导向性、自主性、开放性的原则，确定本实践教学以学生为主体，加强自主学习的能力以及分析、解决问题的能力。本着实践性、创造性的原则，重在能力和素质的培养，少讲多练多思考，使学生在实践中动手动脑。注意发挥学生的创造性，从不同角度分析、独立思考来启发学生创新意识。

本着“创新源于实践、始于问题”的认识，建设高水平、综合性的实验室，为培养学生创新精神和实践能力提供条件保障[5]。开设综合型很强的实验研究项目，树立CDIO工程教育新理念，倡导学生在“做中学”。以案例方式重构传统教材内容。实践课程的内容须以能力和素养为导向。把学生的兴趣、爱好以及学生的能力放在首位，遵循“理论是根本、实践是源泉”的原则，将理论教学融于实践教学中，按照由浅入深、循序渐进加强实践技能的锻炼。

构建了“个性化、双渠道、多模式”的创新实验教学新体系

“个性化”是指学生根据自己的兴趣选择实验项目，制订个性化培养计划，查阅文献资料，自主拟定实验方案，选择实验仪器设备，对实验结果进行分析讨论，撰写实验研究报告。

“双渠道”是指课内、课外双渠道，打破了课内实验教学的传统模式，将学生课外渠道的创新实验也纳入人才培养体系之中。

“多模式”是指课内多样化研究性实验模式和课外多样化自主创新学习模式。该教学体系强调“以学生为中心”，强调“以系统为对象”。学生按照兴趣组成一个项目组，根据自己所学课程内容进行相应的实验模块。实验教学模式是在教师的指导下学生自主实验。

在实践教学中，尤其在综合性、设计性实验中，应有机的结合现有实验设备，在实践环节中结合理论知识，使学生的理论知识得以巩固和深化，理论与实践交替进行，感性与理性相互结合；改进实验教学的指导方式，根据不同专业的培养目标，有针对性的指导，开展不同的教学方法上；在现有条件下，尽量开展综合性实验项目，将检测技术课和其他专业课及相关专业知识紧密结合；在理论教学和实验教学后，实验室实行开放式管理，使学生在业余时间里高效的使用实验室。

以典型案例为载体，通过设计不同的案例实训项目，以实际工作过程为主线，结合工程实际，以实用性、典型性和综合性等精选、设计实训项目，强调学习PLC课程的应用，必须有哪些基本训练，这些基本训练就是一些知识点，让学生反复练习掌握了这些知识点，并以团队形成自主学习，恰好逼出学生的创新能力和自学能力。

在教学过程中，采用项目教学等方法与手段，以“实训案例”作为实验教学内容的主要载体，整个教学内容先基本、后高级、再综合，循序渐进；选、讲、演、练、考案例结合，并在现场巡回指导时发现、总结问题，做到共性问题集中讲解、个别问题个别指导。

学生6人为1小组，每小组1套实验设备。教师现场巡回指导，由组长和组员相互协助操作实验项目。模拟岗位生产实验，根据实际选题，模拟相应企业生产现场，完成实验内容，结合企业技能训练要求，制定实验大纲，指导学生完成实验项目的指导书和报告。该模式目前起得了良好的效果，并得到了学生好评，实现了教育就业能力相结合培养模式。

4 教学效果分析

在教学改革中，利用多媒体演示和讲解，同时利用实物模型、部分动画和实际应用系统录像来辅助教学。由于有丰富的直观的影像，将不能演示的原理展示清楚，使学生对PLC结构和原理学习更直观，便于实践教学的参考；同时，在实践环节中，对学生进行分组完成不同的模块内容，让学生一边学习实践，一边掌握原理，理论与实践交替进行，感性与理性相互结合，取得了良好的教学效果。

恰如《道德经》所言：“道生一，一生二，二生三，三生万物”[6]，各类PLC应用系统工程的对象千变万化，但其中的道是不变的。从认识论的观点出发，循序渐进、螺旋式上升是事物发展的必然规律。结合学校应用性本科教学的定位，实践教学的作用不仅在于使学生受到系统的实践技能训练，更重要的是培养学生具有独立研究问题和解决问题的能力[7]。在教学方法上要结合各专业的学习目标，采用不同的教学方法，注重以学生为中心，注重互动的学习方式，更为重要的是要注重教与学的过程中学生分析问题、解决问题能力的培养，灵活运用多种教学方法。结合实验室面向学生开放，强化实践教学反复性，使学生根据量化要求，变被动接受为主动和自主学习，进入实验室自主学习。有的放矢进行开展综合性实验项目和开创创新性实验项目，达到较好的教学效果。

5 结束语

实施基于CDIO教学模式的PLC是实验教学改革，基本上做到以工作任务为中心、以学生能力提高为中心、以岗位需要为中心、以教、学、做一体为主要形式组织教学。尽管作为一种教学法，它不可能完全取代传统的演绎式的教学模式，但作为未来教学改革的方式的趋势已不可动摇。

由于时间的关系，研究成果主要体现在机床电气控制与PLC课程实践教学改革的措施上，研究了实践教学环节中教学方法和教学内容的改进措施。而机床电气控制与PLC课程的教学研究还有待于不断的研究和探索。边实践边总结，在实践中逐步完善实践教学模式、教学内容及课程体系；结合学科专业建设研究教学内容和教学方法；在教学过程中还应逐步加强现代化教学手段的应用，提炼教学内容、扩大课堂教学信息量，来拓展学生的知识面。

“十年树木，百年树人”，实践教学的探索是永无止境的。本着与时俱进的精神，要不断修改完善研究成果，开展新的研究与实践。

参考文献：

[1]余晓，孔寒冰.能力导向的工程实践模式比较与评价[J].高等工程教育研究，2011（03）.

[2]刘会英，盖玉先，徐宁.探索适合我国的国情的CDIO工程教育模式[J].实验室研究与探索，2011（07）.

[3]査建中.面向经济全球化的工程教育改革战略——兼谈

CDIO工程教育模式实施[J].计算机教育，2010（11）.

[4]袁林江，武洁，刘丽燕.以科研促进教学的几点措施[J].西安建筑科技大学学报（社会科学版），2006（02）.

[5]任志玲.论教学研究型大学科研与教学的互馈作用[J].辽宁工程技术大学学报（社会科学版），2004（02）.

[6]秦志强.论工程教育的科学主导与工程回归[J].高等工程教育研究，2005（5）.

[7]周斌，赵思路.论个性发展与推进素质教育[J].西安建筑科技大学学报（社会科学版），2006（01）.