徐金瑜+羅敏+劉凌云+李慧玲

【摘要】針對(duì)自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)課程主要以理論教學(xué)加實(shí)驗(yàn)教學(xué)的“1+1=2”的傳統(tǒng)模式，結(jié)合我校自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)方向，提出基于CDIO的“項(xiàng)目導(dǎo)向、任務(wù)驅(qū)動(dòng)”實(shí)訓(xùn)教學(xué)方法，并應(yīng)用于理論實(shí)踐一體化課程《工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線及監(jiān)控工程應(yīng)用實(shí)訓(xùn)》中，在學(xué)生與其他課程評(píng)價(jià)及實(shí)踐證明，該教學(xué)方法取得了較好的效果。

【關(guān)鍵詞】CDIO 課程建設(shè) 現(xiàn)場(chǎng)總線 監(jiān)控工程

【基金項(xiàng)目】湖北省自然科學(xué)基金（2014CFB348）

【中圖分類(lèi)號(hào)】G642.0 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2017）01-0098-01

一、引言

作為全國(guó)唯一以汽車(chē)命名的省屬高校，注重培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神，我校電氣與信息工程學(xué)院自動(dòng)化系于2016年對(duì)自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)方案進(jìn)行了完善和優(yōu)化升級(jí)，專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)以東風(fēng)汽車(chē)公司各專(zhuān)業(yè)廠、自動(dòng)化工程實(shí)訓(xùn)中心及專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)室等實(shí)訓(xùn)基地為支撐，結(jié)合課外科技實(shí)踐活動(dòng)，實(shí)行一年級(jí)基礎(chǔ)訓(xùn)練、二年級(jí)能力訓(xùn)練、三年級(jí)專(zhuān)業(yè)訓(xùn)練、四年級(jí)工程訓(xùn)練，將應(yīng)用能力的培養(yǎng)貫穿學(xué)習(xí)的全過(guò)程。其中《工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線及監(jiān)控工程應(yīng)用實(shí)訓(xùn)》（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“《工控實(shí)訓(xùn)》”）課程建設(shè)與改革是為形成傳感器技術(shù)、PLC技術(shù)、現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)、上位機(jī)技術(shù)為主線的制造業(yè)信息化方向系列課程環(huán)節(jié)之一。

自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)課程教學(xué)方法，大多采用以“教”為主，教師占用了大量的課堂時(shí)間，把具體的知識(shí)點(diǎn)傳授給學(xué)生，忽視學(xué)生主觀能動(dòng)性的發(fā)揮，導(dǎo)致學(xué)生缺乏獨(dú)立自學(xué)能力，實(shí)踐能力匱乏[1-2]。

CDIO指導(dǎo)思想是：以工程設(shè)計(jì)任務(wù)為導(dǎo)向，以培養(yǎng)個(gè)體能力（包括終身學(xué)習(xí)能力和實(shí)踐能力）、團(tuán)隊(duì)能力和系統(tǒng)的適應(yīng)與調(diào)控能力為主要目標(biāo)，強(qiáng)調(diào)掌握深厚的工程基礎(chǔ)知識(shí)，強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)個(gè)人職業(yè)技能與人際溝通的技能，強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)綜合創(chuàng)新能力[3]。結(jié)合CDIO指導(dǎo)思想以及我校自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)在制造業(yè)信息化課程方面所做的改革與實(shí)踐，本文就《工控實(shí)訓(xùn)》課程內(nèi)容的創(chuàng)建、實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)的建設(shè)以及實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)進(jìn)行探索。

二、《工控實(shí)訓(xùn)》課程建設(shè)

《工控實(shí)訓(xùn)》課程是自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)的本科生的一門(mén)專(zhuān)業(yè)課，具有很強(qiáng)實(shí)踐性的課程。它包含兩部分內(nèi)容，上篇是西門(mén)子PLC基礎(chǔ)知識(shí)、自由口通信、Modbus通信、MPI通信、Profibus通信、工業(yè)以太網(wǎng)通信等網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，下篇是西門(mén)子WinCC監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)。學(xué)生不僅要掌握通信技術(shù)原理、HMI監(jiān)控系統(tǒng)架構(gòu)等理論知識(shí)，同時(shí)還要具備相應(yīng)解決軟硬件配置及組態(tài)的實(shí)際問(wèn)題能力。

1.教學(xué)內(nèi)容以及實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)

《實(shí)訓(xùn)》課程為2.0學(xué)分，48學(xué)時(shí)，其中包含理論學(xué)時(shí)24H，實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)24H。每周上一次課，一次安排4學(xué)時(shí)，一共進(jìn)行12周。其中理論教學(xué)內(nèi)容劃分為11個(gè)實(shí)訓(xùn)單元模塊，包含“西門(mén)子PLC及其編程環(huán)境認(rèn)識(shí)”、“西門(mén)子HMI及其編程環(huán)境認(rèn)識(shí)”、“上位機(jī)西門(mén)子監(jiān)控軟件認(rèn)識(shí)”、“Profibus通信認(rèn)識(shí)”、“Profinet通信認(rèn)識(shí)”、“Ethernet通信認(rèn)識(shí)”、“WinCC與仿真平臺(tái)軟件環(huán)境搭建及WinCC的系統(tǒng)組態(tài)”、“變量創(chuàng)建與監(jiān)控畫(huà)面組態(tài)”、“過(guò)程值歸檔”、“消息報(bào)警”、“數(shù)據(jù)庫(kù)與用戶(hù)管理”。因“變量創(chuàng)建與監(jiān)控畫(huà)面組態(tài)”實(shí)訓(xùn)單元模塊理論教學(xué)內(nèi)容較多，拆分為2個(gè)子項(xiàng)目，其他實(shí)訓(xùn)單元模塊各對(duì)應(yīng)一個(gè)實(shí)驗(yàn)子項(xiàng)目，實(shí)驗(yàn)教學(xué)共計(jì)12個(gè)子項(xiàng)目，其中6個(gè)為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，6個(gè)為設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。

2.基于CDIO教學(xué)法的引入

2.1“項(xiàng)目導(dǎo)向、任務(wù)驅(qū)動(dòng)”實(shí)訓(xùn)教學(xué)法

采用實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目的問(wèn)題驅(qū)動(dòng)啟發(fā)式教學(xué)方法，在知識(shí)點(diǎn)的講解過(guò)程中采用“引出問(wèn)題，分析問(wèn)題，解決問(wèn)題”的問(wèn)題驅(qū)動(dòng)啟發(fā)式教學(xué)模式。從生動(dòng)的項(xiàng)目實(shí)例中引入《工控實(shí)訓(xùn)》課程中相應(yīng)的知識(shí)點(diǎn)，分析每一個(gè)實(shí)訓(xùn)課題中涉及到的通信或組態(tài)問(wèn)題，運(yùn)用啟發(fā)、對(duì)比、舉例和實(shí)例動(dòng)態(tài)演示等方法深入淺出地講解該知識(shí)點(diǎn)所涉及的原理及操作方法。然后再給出需要學(xué)生去獨(dú)立完成的實(shí)訓(xùn)任務(wù)，僅4學(xué)時(shí)是無(wú)法全部完成的，所以會(huì)要求學(xué)生在下周上實(shí)訓(xùn)課程之前的一周內(nèi)完成本次實(shí)訓(xùn)任務(wù)并驗(yàn)收。實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放，學(xué)生可以在平時(shí)下課之后或者周末在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)訓(xùn)任務(wù)。

2.2 編制并完善《實(shí)訓(xùn)問(wèn)題手冊(cè)》

每個(gè)實(shí)驗(yàn)前老師都先在實(shí)驗(yàn)室實(shí)際操作一遍，并站在學(xué)生視角，總結(jié)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中其可能經(jīng)常會(huì)遇到的問(wèn)題，組織編制了《實(shí)訓(xùn)問(wèn)題手冊(cè)》V1.0版本；在《實(shí)訓(xùn)》課程教學(xué)過(guò)程中，激發(fā)學(xué)生積極發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，并鼓勵(lì)其主動(dòng)解決問(wèn)題，同時(shí)讓學(xué)生也參與到《實(shí)訓(xùn)問(wèn)題手冊(cè)》的編制行動(dòng)來(lái)，逐步充實(shí)和完善《問(wèn)題手冊(cè)》的內(nèi)容（截止目前已形成V2.0版本，后續(xù)教學(xué)過(guò)程仍會(huì)繼續(xù)完善）。該《問(wèn)題手冊(cè)》是本《工控實(shí)訓(xùn)》課程寶貴的資料與經(jīng)驗(yàn)積累，更重要的是為后續(xù)新學(xué)生的學(xué)習(xí)起到了資源共享的積極示范作用。

3.課程評(píng)價(jià)體系建設(shè)

《工控實(shí)訓(xùn)》課程的評(píng)價(jià)體系建設(shè)包括兩個(gè)模塊：卷面考試、實(shí)驗(yàn)總評(píng)。卷面成績(jī)滿(mǎn)分100分，占課程總評(píng)成績(jī)40%；實(shí)驗(yàn)總評(píng)成績(jī)滿(mǎn)分10分，占課程總評(píng)成績(jī)60%。

卷面考試內(nèi)容進(jìn)行了初步探索，題型涉及填空題、選擇題、簡(jiǎn)答題、程序編寫(xiě)等，試題內(nèi)容不僅涵蓋理論教學(xué)考察，同時(shí)更注重實(shí)驗(yàn)操作內(nèi)容的考察。因?yàn)樵趯?shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)中，按照兩人一組合作進(jìn)行，存在少部分學(xué)生學(xué)習(xí)態(tài)度不端正，依賴(lài)同組成員的現(xiàn)象，為此，通過(guò)卷面考試環(huán)節(jié)進(jìn)一步檢驗(yàn)每一位學(xué)生的實(shí)際操作掌握效果。

實(shí)驗(yàn)總評(píng)成績(jī)包含兩個(gè)子模塊：平時(shí)成績(jī)、實(shí)訓(xùn)報(bào)告成績(jī)，權(quán)重各占50%。12個(gè)實(shí)訓(xùn)子項(xiàng)目分別設(shè)計(jì)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，最終實(shí)驗(yàn)總評(píng)成績(jī)?nèi)?2項(xiàng)實(shí)驗(yàn)成績(jī)的平均值。其中：

（1）平時(shí)成績(jī)從三個(gè)維度進(jìn)行評(píng)價(jià)定分，“平時(shí)考勤”維度、“驗(yàn)收時(shí)效”維度、“驗(yàn)收效果”維度。每個(gè)維度按照10分制打分，最后按照權(quán)重比1：2：3核算。

（2）實(shí)訓(xùn)報(bào)告成績(jī)從兩個(gè)維度進(jìn)行評(píng)價(jià)定分，“提交時(shí)效”維度、“報(bào)告內(nèi)容”維度。每個(gè)維度按照10分制打分，最后按照權(quán)重之比1：2核算。

三、結(jié)論

本文對(duì)我校自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)制造業(yè)信息化課程《工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線及監(jiān)控工程應(yīng)用實(shí)訓(xùn)》建設(shè)及實(shí)踐進(jìn)行了探討，將CDIO模式應(yīng)用于理論實(shí)踐一體化課程中，培養(yǎng)了學(xué)生對(duì)專(zhuān)業(yè)知識(shí)的主動(dòng)性、實(shí)踐性、探索性，為培養(yǎng)“工程應(yīng)用”型人才提出了切實(shí)可行的新思路。

參考文獻(xiàn)：

[1]余久久.項(xiàng)目教學(xué)法在高職院校開(kāi)展的幾點(diǎn)探討[J].皖西學(xué)院學(xué)報(bào)，2010，26（1）：42.

[2]張璇.結(jié)合CDIO教育理念與案例教學(xué)進(jìn)行教學(xué)探索與實(shí)踐[J].教育與教學(xué)研究，2008，24：152-157.

[3]顧春琴等.面向CDIO的《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》教學(xué)改革與實(shí)踐[J].現(xiàn)代計(jì)算機(jī)，2010（13）：30-31，42.-44.