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摘要：按照CDIO模式进行PLC课程的教学设计，以项目为载体，将整个教学过程分为“演、学、摹、升”四个阶段，每个阶段都采用不同的教学方法和手段。通过实施，可提高学生的学习兴趣，培养学生发现问题、解决问题的能力，使学生获得一种完成项目的通用能力。
关键词：演学摹升；教学设计；CDIO；PLC；通用能力
中图分类号：G712文献标识码：A文章编号：1672-5727（2011）07-0083-03
PLC是一种在工业控制领域应用十分广泛的自动化设备，它处于由PLC、变频器、人机界面、工控机、组态软件、现场总线等设备构成的现代工业控制系统的核心地位。PLC技术已经成为每个机电类专业的学生所必须掌握和熟练应用的一项技术，PLC课程在机电类专业教学计划中占有重要地位，其教学效果的好坏对毕业生整体质量也将产生很大的影响，相关专业在教学过程中都给予了特别的关注。因此，该课程必须要有一个好的教学设计，为取得良好的课程实施效果奠定基础。
石家庄铁路职业技术学院从2007年获得国家示范性高职院校建设立项以来，PLC课程积极探索改革的思路和方向，最终确定以CDIO模式作为课程改革和建设的理念，认真进行了课程教学设计和实施，取得了良好的效果。
课程设计的基本理念
CDIO模式理念CDIO工程教育模式是近年来国际工程教育改革的最新成果，由美国麻省理工学院、瑞典查尔姆斯技术学院、瑞典林雪平大学和瑞典皇家工学院等四所大学发起,全球23所大学参与合作开发的一个国际工程教育合作项目。CDIO代表构思（Conceive）、设计（Design）、实现（Implement）、运作（Operate），它以产品从研发到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。采用CDIO工程教育理念和教学大纲开展教学实践，取得了良好效果，按CDIO模式培养的学生尤其受社会与企业的欢迎。
兴趣是学习的动力心理学研究发现，学习作为人类众多行为的一种，在一个人身上引起的是快乐反应还是痛苦反应，完全取决于他最初的体验。学习兴趣是培养出来的，不是天生的。当一个人刚开始接触到某种东西，如果他能做得来，就会找到胜任感，如果他再找到美感，那就会鼓舞他继续做下去。时间一长，当他做该事情时，就会产生生理上的快感，也就是产生了兴趣。以CDIO模式进行PLC课程教学就是基于这个理念。
PLC课程的教学设计
PLC课程教学设计在“CDIO模式”和“兴趣是学习的动力”理念的指导下，工学结合，引入或改造真实的生产项目作为课程知识和技能的载体。注重学生的亲自参与，降低参与起点，随着知识和技能的提升逐步提高学生参与的难度，减少学生的挫折感，使学生在整个学习过程中始终有一种“主体感”和“胜任感”。
结合高职教育的特点和本校的实际情况，PLC课程在教学目标、项目载体、学习环境、教学实施过程、学习成果评价等多个方面进行了设计。
培养目标定位按照CDIO模式的要求，课程的培养目标应该是在校企双方共同努力下，通过对职业岗位分析得到校企双方认可的、细致的、便于操作的一系列知识、技能和态度。制定这样一系列细致的目标为下一步课程的实施和评价奠定了良好的基础。PLC课程培养目标的制定还要考虑“维修电工”等工种的职业技能鉴定标准要求，必须要包含有关工种技能鉴定标准的要求，以便于学生获取相关工种的职业资格证书。
项目载体选择在CDIO模式中，以项目作为专业知识和技能的载体，按照项目的完整实现过程来组织和实施教学过程，从而培养学生的CDIO能力，实现课程在知识、技能和态度方面的培养目标。基于此要求，结合高职教育的特点，PLC课程选择了四个教学项目。分别是项目1：电机PLC控制系统的安装与调试；项目2：CW6163车床电气PLC控制系统设计与实现；项目3：自动打包秤PLC控制系统制作；项目4：客车空调机组PLC控制系统制作。完成每一个项目的过程都是一个完成CDIO的过程。项目按照由简到繁、由易到难顺序组织，项目间有少量重复，后一个项目是在前一个项目的基础上对PLC技术的进一步深入。
实施条件设计CDIO模式中，课程是以“做中学”的教学模式进行组织实施的，因此，也就对实施的条件提出了特殊的要求。首先是对师资条件的要求。专任教师必须有扎实的理论知识和丰富的实践经验，还需要聘请企业一线技术人员参与到课程的教学中，实行“双师”协同教学，发挥专兼职教师各自优势，实现学生的知识、技能和态度同步提升。其次是对实训条件的要求。为了满足项目教学的需要，课程需要在实训室组织实施，因此实训室必须配置教学的必要设备，计算机能实现联网。PLC的设备台套数足够，满足学生亲自动手完成每一个教学项目的需要。同时，还需要建设适当的校外实训基地，满足学生了解PLC控制系统真实工作情况的认知学习需要。
实施过程设计PLC课程将整个课程的实施过程分为“演、学、摹、升”四个阶段，通过四个阶段的培养，实现学生对PLC知识和技能的掌握、实现学生职业素质的提升。
1．“演”阶段。是整个课程的首次课，是课程内容的概述，相当于CDIO课程体系中的入门课程，在整个课程中占有重要位置，是引导学生步入课程内容的关键。首次课实施能否达到良好的效果，对整个课程的实施效果起着重要的作用。首次课的关键在于培养学生的学习兴趣，使学生了解PLC技术所涉及的知识和技能以及在实际中的广泛用途。所以该阶段的教学内容和教学方法一定要精彩，要能吸引学生的注意力。该阶段约占用课程总课时的5%。该阶段主要通过提出疑问、观看PLC控制系统的制作和工作过程的视频、教师亲自演示一个简单PLC控制系统的制作和控制过程、将PLC控制系统和传统电气控制系统进行对比、结合已有知识组织学生进行讨论等方式组织实施，使学生对PLC控制系统有一个感性的认识，培养学生对PLC控制系统的学习兴趣，明确该课程需要学习的知识点及学习方法。
2.“学”阶段。是整个课程的理论知识学习阶段，相当于CDIO课程体系中基础课程。该阶段主要学习PLC的基本理论，使学生对PLC的基本结构和原理、基本指令的应用有初步的认识，为下一阶段的学习打下基础。该阶段的内容不要过多过深，它只是作为PLC技术基础理论的入门，更多的内容要放在后面结合实际的项目去学习。该阶段约占用课程总课时的20%。
3.“摹”阶段。这个阶段是对已有项目的“临摹”过程，选择一些典型的相对简单的项目作为教学载体。在教师指导下，通过“临摹”项目载体实现的CDIO各个阶段，重复完成项目载体来学习PLC控制技术的新知识和技能。学习别人的经验、总结自己的经验，达到知识和技能提升的目的。通过该阶段的学习和实践，学生能够熟悉实现一个项目的CDIO四个过程，培养学生自学能力，培养学生发现问题、解决问题的能力，培养学生实现完整项目的CDIO能力。该阶段约占用课程总课时的50%。从该阶段开始，是真正意义上的项目式教学，这个阶段选择的项目载体主要有三个，即项目1：“电机PLC控制系统的安装与调试”；项目2：“CW6163车床电气PLC控制系统设计与实现”；项目3：“自动打包秤PLC控制系统制作”。每一个项目的学习过程中，始终按照CDIO这个思路去实施，也就是首先根据任务要求进行构思（Conceive），分析控制任务，思考如何实现PLC控制方案、别人是用什么思路实现的、那些知识点是还没有学到的。然后进行设计（Design），学习未知的知识点，进行PLC控制系统软硬件设计。再就是实现（Implement），按照设计的内容制作出完整的PLC控制系统。最后是运作（Operate），运行整个PLC控制系统，进行技术资料的整理与交流。
4.“升”阶段。是对课程知识和技能的一个“提升”过程，主要完成一个中等复杂程度的项目载体。该阶段的实施将以学生为主，让学生独立来完成整个项目，培养学生活学活用知识和技能，培养学生利用已有知识和技能解决新问题的能力，培养学生的CDIO能力。该阶段约占用课程总课时的25%。
在这四个阶段的实施过程中，把握的原则是“学生能学到多少知识和技能，而不是教师教授了多少知识和技能”。教师的参与程度由多到少，而学生的参与程度则是由少到多，由“以教师为中心”向“以学生为中心”转移。实现由教师手把手的指导到最后的放开手让学生独立完成项目这样一个过程，使学生获得获取知识和技能的一种通用能力。
学习成果评价的设计CDIO模式的评价观认为，教学和评价是相互关联的，而不是相互独立的；评价是为了分析和改进教学的，而不是用来监督学习的；评价的侧重点是总结出更好的问题并从错误中得到经验教训，而不是单纯为了正确回答问题；对预期目标的达到程度的评价可以通过试卷、项目、平时表现等多种方式直接评价，而不是通过客观题的测验来间接评价；教师和学生是一个互相学习的过程，而不是只有学生被看作是学习者。在评价方式上也是多种多样的，既有终结性评价，也有形成性评价。评价主体是多方面的，既重视对任课教师的评价，也重视学生自身、企业人员等其他方面的评价。
因此，PLC课程的评价设计也是以课程培养目标作为参照标准，以教师和学生的最终收获为中心开展的。用各种方法在不同的教与学环境中收集学生取得进步和成绩的依据，例如，对PLC基本知识点的掌握情况采用试卷考核的方式，对PLC基本技能的掌握程度采用项目成果和答辩的方式进行，对职业素质的养成则从平时的种种表现进行评定。要从大量不同来源的数据收集和信息讨论明确学生已经学到了什么，并且将评价的结果用于改进学生的学习经历和教师的教学过程。
基于CDIO模式的评价方式对学习的评价也必然是客观的、全面的、公正的。学生和教师更能从评价的结果中找到自信和努力的方向，提高教学反馈效率和教学效果。
除了用各种方式的评价来掌握学生的学习程度外，还可以用调查问卷的形式了解学生对课程整个实施情况的看法，使学生在没有思想负担的情况下道出心声，了解学生学习该课程的真实感受，以修订教学设计，使课程实施更加完美。
实施成效
PLC课程按照“演、学、摹、升”这种教学模式实施两届以来，得到学生、学校、用人单位的认可和欢迎。学生在一种宽松的氛围中投入到项目的学习中，学习兴趣很足。学生的知识、技能和态度也得到明显提升，发现问题、解决问题的能力明显提高。特别是学生顶岗实习后反馈的信息显示，经过该课程的训练，学生学到了很多工作中能马上用得到的知识和技能。该课程设计模式在学院组织的课程设计比赛中获奖，得到充分的认可。从用人单位特别是从事与PLC有关的单位反馈的信息来看，学生PLC技术的应用与维护技能得到用人单位的认可和好评。
参考文献：
[1]西·索洛维契克.学习与兴趣[M].哈尔滨：黑龙江人民出版社，1983.
[2]査建中,何永汕.中国工程教育三大战略[M].北京：北京理工大学出版社，2009.
[3]胡振文,李辉,陈凤平.基于CEC-CDIO模式高职课程体系的构建与实施[J].职业技术，2009，（1）.
[4]霍俊仪,万东梅,靳会超.基于CEC-CDIO模式电气自动化技术专业课程体系构建与实施[J].职业技术教育，2009，（10）.
作者简介：
霍俊仪（1979—），男，河北任县人，硕士，石家庄铁路职业技术学院讲师，信息工程系副主任，主要从事电气工程教学及研究。
万东梅（1963—），男，河北唐山人，石家庄铁路职业技术学院教授，信息工程系主任，主要从事电气工程教学及研究。
靳会超（1977—），男，河北宁晋人，硕士，石家庄铁路职业技术学院信息工程系讲师，主要从事电气工程教学及研究。
韩晓雷（1982—），男，河北赤城人，硕士，石家庄铁路职业技术学院信息工程系助教，主要从事电气工程教学及研究。
关键词：演学摹升；教学设计；CDIO；PLC；通用能力
中图分类号：G712文献标识码：A文章编号：1672-5727（2011）07-0083-03
PLC是一种在工业控制领域应用十分广泛的自动化设备，它处于由PLC、变频器、人机界面、工控机、组态软件、现场总线等设备构成的现代工业控制系统的核心地位。PLC技术已经成为每个机电类专业的学生所必须掌握和熟练应用的一项技术，PLC课程在机电类专业教学计划中占有重要地位，其教学效果的好坏对毕业生整体质量也将产生很大的影响，相关专业在教学过程中都给予了特别的关注。因此，该课程必须要有一个好的教学设计，为取得良好的课程实施效果奠定基础。
石家庄铁路职业技术学院从2007年获得国家示范性高职院校建设立项以来，PLC课程积极探索改革的思路和方向，最终确定以CDIO模式作为课程改革和建设的理念，认真进行了课程教学设计和实施，取得了良好的效果。
课程设计的基本理念
CDIO模式理念CDIO工程教育模式是近年来国际工程教育改革的最新成果，由美国麻省理工学院、瑞典查尔姆斯技术学院、瑞典林雪平大学和瑞典皇家工学院等四所大学发起,全球23所大学参与合作开发的一个国际工程教育合作项目。CDIO代表构思（Conceive）、设计（Design）、实现（Implement）、运作（Operate），它以产品从研发到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。采用CDIO工程教育理念和教学大纲开展教学实践，取得了良好效果，按CDIO模式培养的学生尤其受社会与企业的欢迎。
兴趣是学习的动力心理学研究发现，学习作为人类众多行为的一种，在一个人身上引起的是快乐反应还是痛苦反应，完全取决于他最初的体验。学习兴趣是培养出来的，不是天生的。当一个人刚开始接触到某种东西，如果他能做得来，就会找到胜任感，如果他再找到美感，那就会鼓舞他继续做下去。时间一长，当他做该事情时，就会产生生理上的快感，也就是产生了兴趣。以CDIO模式进行PLC课程教学就是基于这个理念。
PLC课程的教学设计
PLC课程教学设计在“CDIO模式”和“兴趣是学习的动力”理念的指导下，工学结合，引入或改造真实的生产项目作为课程知识和技能的载体。注重学生的亲自参与，降低参与起点，随着知识和技能的提升逐步提高学生参与的难度，减少学生的挫折感，使学生在整个学习过程中始终有一种“主体感”和“胜任感”。
结合高职教育的特点和本校的实际情况，PLC课程在教学目标、项目载体、学习环境、教学实施过程、学习成果评价等多个方面进行了设计。
培养目标定位按照CDIO模式的要求，课程的培养目标应该是在校企双方共同努力下，通过对职业岗位分析得到校企双方认可的、细致的、便于操作的一系列知识、技能和态度。制定这样一系列细致的目标为下一步课程的实施和评价奠定了良好的基础。PLC课程培养目标的制定还要考虑“维修电工”等工种的职业技能鉴定标准要求，必须要包含有关工种技能鉴定标准的要求，以便于学生获取相关工种的职业资格证书。
项目载体选择在CDIO模式中，以项目作为专业知识和技能的载体，按照项目的完整实现过程来组织和实施教学过程，从而培养学生的CDIO能力，实现课程在知识、技能和态度方面的培养目标。基于此要求，结合高职教育的特点，PLC课程选择了四个教学项目。分别是项目1：电机PLC控制系统的安装与调试；项目2：CW6163车床电气PLC控制系统设计与实现；项目3：自动打包秤PLC控制系统制作；项目4：客车空调机组PLC控制系统制作。完成每一个项目的过程都是一个完成CDIO的过程。项目按照由简到繁、由易到难顺序组织，项目间有少量重复，后一个项目是在前一个项目的基础上对PLC技术的进一步深入。
实施条件设计CDIO模式中，课程是以“做中学”的教学模式进行组织实施的，因此，也就对实施的条件提出了特殊的要求。首先是对师资条件的要求。专任教师必须有扎实的理论知识和丰富的实践经验，还需要聘请企业一线技术人员参与到课程的教学中，实行“双师”协同教学，发挥专兼职教师各自优势，实现学生的知识、技能和态度同步提升。其次是对实训条件的要求。为了满足项目教学的需要，课程需要在实训室组织实施，因此实训室必须配置教学的必要设备，计算机能实现联网。PLC的设备台套数足够，满足学生亲自动手完成每一个教学项目的需要。同时，还需要建设适当的校外实训基地，满足学生了解PLC控制系统真实工作情况的认知学习需要。
实施过程设计PLC课程将整个课程的实施过程分为“演、学、摹、升”四个阶段，通过四个阶段的培养，实现学生对PLC知识和技能的掌握、实现学生职业素质的提升。
1．“演”阶段。是整个课程的首次课，是课程内容的概述，相当于CDIO课程体系中的入门课程，在整个课程中占有重要位置，是引导学生步入课程内容的关键。首次课实施能否达到良好的效果，对整个课程的实施效果起着重要的作用。首次课的关键在于培养学生的学习兴趣，使学生了解PLC技术所涉及的知识和技能以及在实际中的广泛用途。所以该阶段的教学内容和教学方法一定要精彩，要能吸引学生的注意力。该阶段约占用课程总课时的5%。该阶段主要通过提出疑问、观看PLC控制系统的制作和工作过程的视频、教师亲自演示一个简单PLC控制系统的制作和控制过程、将PLC控制系统和传统电气控制系统进行对比、结合已有知识组织学生进行讨论等方式组织实施，使学生对PLC控制系统有一个感性的认识，培养学生对PLC控制系统的学习兴趣，明确该课程需要学习的知识点及学习方法。
2.“学”阶段。是整个课程的理论知识学习阶段，相当于CDIO课程体系中基础课程。该阶段主要学习PLC的基本理论，使学生对PLC的基本结构和原理、基本指令的应用有初步的认识，为下一阶段的学习打下基础。该阶段的内容不要过多过深，它只是作为PLC技术基础理论的入门，更多的内容要放在后面结合实际的项目去学习。该阶段约占用课程总课时的20%。
3.“摹”阶段。这个阶段是对已有项目的“临摹”过程，选择一些典型的相对简单的项目作为教学载体。在教师指导下，通过“临摹”项目载体实现的CDIO各个阶段，重复完成项目载体来学习PLC控制技术的新知识和技能。学习别人的经验、总结自己的经验，达到知识和技能提升的目的。通过该阶段的学习和实践，学生能够熟悉实现一个项目的CDIO四个过程，培养学生自学能力，培养学生发现问题、解决问题的能力，培养学生实现完整项目的CDIO能力。该阶段约占用课程总课时的50%。从该阶段开始，是真正意义上的项目式教学，这个阶段选择的项目载体主要有三个，即项目1：“电机PLC控制系统的安装与调试”；项目2：“CW6163车床电气PLC控制系统设计与实现”；项目3：“自动打包秤PLC控制系统制作”。每一个项目的学习过程中，始终按照CDIO这个思路去实施，也就是首先根据任务要求进行构思（Conceive），分析控制任务，思考如何实现PLC控制方案、别人是用什么思路实现的、那些知识点是还没有学到的。然后进行设计（Design），学习未知的知识点，进行PLC控制系统软硬件设计。再就是实现（Implement），按照设计的内容制作出完整的PLC控制系统。最后是运作（Operate），运行整个PLC控制系统，进行技术资料的整理与交流。
4.“升”阶段。是对课程知识和技能的一个“提升”过程，主要完成一个中等复杂程度的项目载体。该阶段的实施将以学生为主，让学生独立来完成整个项目，培养学生活学活用知识和技能，培养学生利用已有知识和技能解决新问题的能力，培养学生的CDIO能力。该阶段约占用课程总课时的25%。
在这四个阶段的实施过程中，把握的原则是“学生能学到多少知识和技能，而不是教师教授了多少知识和技能”。教师的参与程度由多到少，而学生的参与程度则是由少到多，由“以教师为中心”向“以学生为中心”转移。实现由教师手把手的指导到最后的放开手让学生独立完成项目这样一个过程，使学生获得获取知识和技能的一种通用能力。
学习成果评价的设计CDIO模式的评价观认为，教学和评价是相互关联的，而不是相互独立的；评价是为了分析和改进教学的，而不是用来监督学习的；评价的侧重点是总结出更好的问题并从错误中得到经验教训，而不是单纯为了正确回答问题；对预期目标的达到程度的评价可以通过试卷、项目、平时表现等多种方式直接评价，而不是通过客观题的测验来间接评价；教师和学生是一个互相学习的过程，而不是只有学生被看作是学习者。在评价方式上也是多种多样的，既有终结性评价，也有形成性评价。评价主体是多方面的，既重视对任课教师的评价，也重视学生自身、企业人员等其他方面的评价。
因此，PLC课程的评价设计也是以课程培养目标作为参照标准，以教师和学生的最终收获为中心开展的。用各种方法在不同的教与学环境中收集学生取得进步和成绩的依据，例如，对PLC基本知识点的掌握情况采用试卷考核的方式，对PLC基本技能的掌握程度采用项目成果和答辩的方式进行，对职业素质的养成则从平时的种种表现进行评定。要从大量不同来源的数据收集和信息讨论明确学生已经学到了什么，并且将评价的结果用于改进学生的学习经历和教师的教学过程。
基于CDIO模式的评价方式对学习的评价也必然是客观的、全面的、公正的。学生和教师更能从评价的结果中找到自信和努力的方向，提高教学反馈效率和教学效果。
除了用各种方式的评价来掌握学生的学习程度外，还可以用调查问卷的形式了解学生对课程整个实施情况的看法，使学生在没有思想负担的情况下道出心声，了解学生学习该课程的真实感受，以修订教学设计，使课程实施更加完美。
实施成效
PLC课程按照“演、学、摹、升”这种教学模式实施两届以来，得到学生、学校、用人单位的认可和欢迎。学生在一种宽松的氛围中投入到项目的学习中，学习兴趣很足。学生的知识、技能和态度也得到明显提升，发现问题、解决问题的能力明显提高。特别是学生顶岗实习后反馈的信息显示，经过该课程的训练，学生学到了很多工作中能马上用得到的知识和技能。该课程设计模式在学院组织的课程设计比赛中获奖，得到充分的认可。从用人单位特别是从事与PLC有关的单位反馈的信息来看，学生PLC技术的应用与维护技能得到用人单位的认可和好评。
参考文献：
[1]西·索洛维契克.学习与兴趣[M].哈尔滨：黑龙江人民出版社，1983.
[2]査建中,何永汕.中国工程教育三大战略[M].北京：北京理工大学出版社，2009.
[3]胡振文,李辉,陈凤平.基于CEC-CDIO模式高职课程体系的构建与实施[J].职业技术，2009，（1）.
[4]霍俊仪,万东梅,靳会超.基于CEC-CDIO模式电气自动化技术专业课程体系构建与实施[J].职业技术教育，2009，（10）.
作者简介：
霍俊仪（1979—），男，河北任县人，硕士，石家庄铁路职业技术学院讲师，信息工程系副主任，主要从事电气工程教学及研究。
万东梅（1963—），男，河北唐山人，石家庄铁路职业技术学院教授，信息工程系主任，主要从事电气工程教学及研究。
靳会超（1977—），男，河北宁晋人，硕士，石家庄铁路职业技术学院信息工程系讲师，主要从事电气工程教学及研究。
韩晓雷（1982—），男，河北赤城人，硕士，石家庄铁路职业技术学院信息工程系助教，主要从事电气工程教学及研究。