基于CDIO與技能競賽的專業(yè)課程改革研究
——以機(jī)電一體化技術(shù)專業(yè)為例

葉泉，蔡新宇，柳亞婷

（南京機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院自動化工程系，江蘇 南京 211306）

根據(jù)教育部關(guān)于貫徹落實(shí)《國家職業(yè)教育改革實(shí)施方案》的文件精神，建設(shè)高質(zhì)量職業(yè)教育體系，健全德技并修、工學(xué)結(jié)合的育人機(jī)制，本學(xué)院機(jī)電一體化技術(shù)專業(yè)以技能大賽為切入點(diǎn)推進(jìn)專業(yè)課程體系、課程教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法的改革。根據(jù)技能大賽的內(nèi)容及要求，在本專業(yè)現(xiàn)有課程體系上拓展課程項目內(nèi)容，以賽促教、以賽促學(xué)、以賽促訓(xùn)，學(xué)生通過完成課程實(shí)驗、項目任務(wù)而掌握相關(guān)專業(yè)知識、技能獲得提升、養(yǎng)成較好的職業(yè)道德和職業(yè)素養(yǎng)。

傳統(tǒng)的教學(xué)模式可以通過CDIO項目化教學(xué)進(jìn)行改革，因為CDIO項目化教學(xué)以工程項目設(shè)計為理念，通過將典型工作任務(wù)、技能競賽任務(wù)等內(nèi)容融入項目中，使得學(xué)生“學(xué)中做,做中學(xué)”地完成課程學(xué)習(xí)、崗位任務(wù)、競賽培訓(xùn)等。

1 CDIO項目教學(xué)

從2000年起，麻省理工學(xué)院和瑞典皇家工學(xué)院等四所大學(xué)通過近四年的探索創(chuàng)立了CDIO工程教育理念，因此，CDIO工程教育模式是國際工程教育改革的最新成果。2005年汕頭大學(xué)顧佩華教授帶領(lǐng)教師團(tuán)隊學(xué)習(xí)并實(shí)施CDIO工程教育模式。構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計（Design）、實(shí)現(xiàn)（Implement）和運(yùn)行（Operate） 4個英文單詞的縮寫共同組成了CDIO。CDIO讓工程學(xué)習(xí)概括了產(chǎn)品研發(fā)到運(yùn)行的生命周期，也促進(jìn)了學(xué)生對學(xué)科之前的交叉融合的理解。CDIO工程教育模式有自己的一套指引和評價系統(tǒng)，以12條標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評價。同時，CDIO還涵蓋了4個層次的大綱，即：（1）技術(shù)知識和推理能力；（2）個人能力、職業(yè)能力和態(tài)度；（3）人際交往能力：團(tuán)隊工作和交流；（4）在企業(yè)和社會環(huán)境下構(gòu)思一設(shè)計一實(shí)現(xiàn)一運(yùn)行系統(tǒng)方面的能力。

2 “機(jī)器人系統(tǒng)集成”競賽項目

全國職業(yè)院校技能大賽是教育部發(fā)起，聯(lián)合有關(guān)部門、行業(yè)和地方共同舉辦的國家級專項賽事，已成為各院校展示學(xué)生職業(yè)技能的平臺，各個省份也有對應(yīng)的省級職業(yè)院校技能大賽。其中“機(jī)器人系統(tǒng)集成”賽項從2018年舉辦至今（2018～2019年賽項名稱叫“制造單元智能化改造與集成技術(shù)”）。

“機(jī)器人系統(tǒng)集成”競賽項目以汽車行業(yè)輪轂生產(chǎn)作為背景，要求學(xué)生通過機(jī)器人系統(tǒng)集成技術(shù)完成競賽任務(wù)。競賽任務(wù)需要將PLC、工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)、MES系統(tǒng)、遠(yuǎn)端IO模塊、數(shù)控機(jī)床等進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)組態(tài)，通過云端數(shù)據(jù)服務(wù)可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和流程管控。通過工業(yè)機(jī)器人完成輪轂從立體倉庫的出入庫，并需要按照任務(wù)書完成視覺檢測、打磨、數(shù)控加工等工序，并且加工過程中的數(shù)據(jù)能通過MES系統(tǒng)進(jìn)行采集和可視化。要實(shí)現(xiàn)以上功能，學(xué)生要從方案設(shè)計、工藝模擬仿真、硬件搭建、電氣接線、系統(tǒng)集成調(diào)試等方面完成定制化的任務(wù)。

通過對比賽內(nèi)容的進(jìn)一步分析、歸納和整理后，得出“機(jī)器人系統(tǒng)集成”競賽任務(wù)分析表，如表1所示。將競賽任務(wù)模塊分解為一個個典型任務(wù)，利用典型任務(wù)驅(qū)動各門專業(yè)課程的課程教學(xué)內(nèi)容設(shè)計，推動課程改革。

表1 “機(jī)器人系統(tǒng)集成”競賽任務(wù)分析表

3 基于CDIO與技能競賽的專業(yè)課程體系改革

依據(jù)本專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)、核心知識點(diǎn)、技能點(diǎn)以及設(shè)置的學(xué)習(xí)領(lǐng)域，選取“機(jī)器人系統(tǒng)集成”賽項為本專業(yè)技能大賽的主攻方向。又由于競賽平臺集成了智能倉儲物流、工業(yè)機(jī)器人、數(shù)控加工、智能檢測等模塊，綜合了機(jī)器人操作與編程、電氣控制與PLC、機(jī)器人視覺、工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)等機(jī)電一體化技術(shù)專業(yè)大多數(shù)核心專業(yè)課程，因此，用大賽競賽內(nèi)容促進(jìn)專業(yè)日常教學(xué)和提升學(xué)生學(xué)習(xí)主動性是對專業(yè)課堂的有益補(bǔ)充和良性拓展。

根據(jù)CDIO教育理念、教學(xué)大綱和標(biāo)準(zhǔn)結(jié)合技能競賽任務(wù)和評價標(biāo)準(zhǔn)，將技能競賽知識點(diǎn)和技能點(diǎn)進(jìn)行梳理，將技能競賽內(nèi)容融入課程教學(xué)內(nèi)容、技能競賽評價融入課程評價等，做到崗課證賽融通。構(gòu)建以能力培養(yǎng)為中心的課程體系，優(yōu)化專業(yè)人才培養(yǎng)方案。

通過對競賽任務(wù)仔細(xì)分析，將“機(jī)器人系統(tǒng)集成”競賽整體內(nèi)容作為專業(yè)一級綜合實(shí)訓(xùn)項目，并對接于專業(yè)現(xiàn)有“工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)集成”課程。將競賽任務(wù)模塊作為二級項目，對應(yīng)專業(yè)課程群專項實(shí)訓(xùn)，如圖1所示。并根據(jù)競賽任務(wù)模塊針對每門課又設(shè)計了三級項目作為課程拓展實(shí)驗實(shí)訓(xùn)，如表2所示。

表2 三級項目：競賽專項實(shí)訓(xùn)項目

圖1 一級項目和二級項目

4 結(jié)語

基于CDIO與技能競賽的機(jī)電一體化技術(shù)專業(yè)課程的改革研究解決了課程教學(xué)缺乏創(chuàng)新型實(shí)驗項目，缺乏多學(xué)科融合的專業(yè)綜合性實(shí)訓(xùn)項目，各個課程的實(shí)驗實(shí)訓(xùn)項目對比較單一的問題。同時，以技能競賽為導(dǎo)向，結(jié)合我?！皠?chuàng)客校園”建設(shè)基礎(chǔ)，讓學(xué)生主動地運(yùn)用課程中的知識，教師通過引導(dǎo)和輔導(dǎo)圍繞專業(yè)課程又可以開展基于科技創(chuàng)新的創(chuàng)客作品制作、專利發(fā)明申請等，促進(jìn)機(jī)械、電氣、自動化等學(xué)科的交叉融合，加強(qiáng)學(xué)生基礎(chǔ)學(xué)科知識，提高學(xué)生在創(chuàng)客作品、專利發(fā)明、競賽等中的科技創(chuàng)新質(zhì)量，實(shí)踐探索新形態(tài)職業(yè)教育課堂。