基于CDIO教育模式的金屬工藝學(xué)教學(xué)改革與實(shí)踐

摘要：結(jié)合課程教學(xué)現(xiàn)狀和金工實(shí)習(xí)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，分析了教學(xué)中存在的問(wèn)題。以CDIO工程教育模式為基礎(chǔ)，對(duì)“金屬工藝學(xué)”課程教學(xué)進(jìn)行了改革與創(chuàng)新，理論教學(xué)與實(shí)踐環(huán)節(jié)有機(jī)融合為一整體，改進(jìn)了教學(xué)方法，取得了良好的效果。

關(guān)鍵詞：CDIO；教育模式；金屬工藝學(xué)；教學(xué)改革

作者簡(jiǎn)介：郭國(guó)林（1976-），男，山西晉城人，常熟理工學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院，講師；徐正亞（1973-），男，江蘇常熟人，常熟理工學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院，副教授。（江蘇常熟215500）

基金項(xiàng)目：本文系常熟理工學(xué)院教改項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：JG2011022）的研究成果。

中圖分類(lèi)號(hào)：G642.0#8195;#8195;#8195;#8195;#8195;文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A#8195;#8195;#8195;#8195;#8195;文章編號(hào)：1007-0079（2012）13-0090-02

我國(guó)大多數(shù)高校的課程設(shè)置采用傳統(tǒng)的課程教學(xué)模式，該模式的主要特點(diǎn)是由淺入深，循序漸進(jìn)地使學(xué)生掌握專(zhuān)業(yè)知識(shí)和技能，但無(wú)法解決課程間交叉、理論與實(shí)踐脫節(jié)的問(wèn)題；同一專(zhuān)業(yè)課程設(shè)置缺乏系統(tǒng)性，造成了一些課程中知識(shí)重復(fù)講授，浪費(fèi)了寶貴的課時(shí)，使學(xué)生知識(shí)面狹窄、綜合創(chuàng)新能力弱。為了適應(yīng)現(xiàn)代工程教育的需要，我國(guó)許多高校吸收歐美先進(jìn)的CDIO工程教育理念，結(jié)合一般工科院校應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)的特點(diǎn)，開(kāi)展以CDIO為特色的工程教育模式的研究與實(shí)踐。

CDIO工程教育模式是近年來(lái)國(guó)際工程教育改革的最新成果。CDIO作為當(dāng)今世界高等工程教育的一種新型人才培養(yǎng)模式，正在各工科院校進(jìn)行試點(diǎn)和推廣。CDIO代表構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計(jì)（Design）、實(shí)現(xiàn)（Implement）和運(yùn)作（Operate），它以產(chǎn)品研發(fā)到運(yùn)行的生命周期為載體，讓學(xué)生以主動(dòng)的、實(shí)踐的、課程之間有機(jī)聯(lián)系的方式學(xué)習(xí)工程的理論、技術(shù)與經(jīng)驗(yàn)。

一、課程教學(xué)現(xiàn)狀

“金屬工藝學(xué)”是工科類(lèi)院校的一門(mén)專(zhuān)業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課。課程內(nèi)容涉及金屬材料及熱處理、鑄造、鍛造、焊接、切削加工、特種加工的特點(diǎn)、工藝過(guò)程和零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的工藝原則等，其特點(diǎn)是既有系統(tǒng)的理論又有較強(qiáng)的實(shí)踐性。目前該教學(xué)包括兩個(gè)階段：第一個(gè)階段先進(jìn)行金工實(shí)習(xí)（3~4周）；第二個(gè)階段理論授課（一般32學(xué)時(shí)左右）。金工實(shí)習(xí)安排在理論授課的前一個(gè)學(xué)期進(jìn)行。

1.理論教學(xué)

由于高校教學(xué)改革，理論教學(xué)課時(shí)被壓縮，如何在較短的時(shí)間內(nèi)使學(xué)生掌握所學(xué)知識(shí)、提高教學(xué)效果是目前工科教學(xué)普遍遇到的課題。如果刪除或略講一些章節(jié)內(nèi)容，學(xué)生很難系統(tǒng)地學(xué)習(xí)和了解課程內(nèi)容，教師也很難完成大綱要求的教學(xué)任務(wù)，實(shí)現(xiàn)教學(xué)目的，因此傳統(tǒng)的教學(xué)模式已經(jīng)不能適應(yīng)目前的教學(xué)改革要求。由于工科課程本身的特點(diǎn)，理論內(nèi)容枯燥乏味，且學(xué)生沒(méi)有實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。即使經(jīng)過(guò)第一階段的金工實(shí)習(xí)，由于理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)放在不同時(shí)間段，因此兩個(gè)教學(xué)過(guò)程被分割開(kāi)，很難使理論和實(shí)踐相結(jié)合，理論教學(xué)收不到應(yīng)有的效果。

2.實(shí)踐教學(xué)

“金屬工藝學(xué)”的實(shí)踐教學(xué)主要是金工實(shí)習(xí)，一般安排在理論教學(xué)的前一學(xué)期進(jìn)行，時(shí)間為3～4周。通過(guò)實(shí)習(xí)，學(xué)生熟悉金屬材料主要加工方法及其所用的各種設(shè)備和工具，對(duì)主要的工種具有一定的操作能力，并對(duì)零件和毛坯的加工工藝過(guò)程有一定的了解，以利于后續(xù)理論課程的學(xué)習(xí)，這是開(kāi)展課堂理論教學(xué)的必要前提。實(shí)習(xí)過(guò)程包括冷加工、熱加工和熱處理等工藝，各種加工方法較多、工藝復(fù)雜。實(shí)習(xí)時(shí)主要是實(shí)訓(xùn)中心的工人師傅進(jìn)行實(shí)踐指導(dǎo)，他們?nèi)狈ο鄳?yīng)的理論知識(shí)，學(xué)生很難在較短的實(shí)習(xí)期間理清各種工藝方法的頭緒，把理論知識(shí)融入到實(shí)踐中。在后面的課堂理論教學(xué)中，學(xué)生回憶實(shí)習(xí)細(xì)節(jié)還存在一些困難，從而影響他們對(duì)知識(shí)的認(rèn)識(shí)深度和綜合能力的提高，不利于他們對(duì)知識(shí)的鞏固和記憶。實(shí)踐教學(xué)和課堂教學(xué)有機(jī)結(jié)合，提高學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解程度和接受能力，是教學(xué)改革研究的主要任務(wù)。

二、基于CDIO教育模式的教學(xué)改革與實(shí)踐

1.金工實(shí)習(xí)與理論教學(xué)相結(jié)合，把理論知識(shí)貫穿于工程實(shí)踐中

傳統(tǒng)的“金屬工藝學(xué)”課程教學(xué)模式是理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)獨(dú)立安排，雖然課程設(shè)置較為系統(tǒng)，但是理論與實(shí)踐聯(lián)系不緊密，學(xué)生較難深入地學(xué)習(xí)和掌握工程知識(shí)。因此，基于CDIO教育模式，本著“做中學(xué)”原則和“基于項(xiàng)目的教育和學(xué)習(xí)方式”，讓學(xué)生自覺(jué)地、主動(dòng)地在實(shí)踐中學(xué)習(xí)課程內(nèi)容，通過(guò)自身思考和請(qǐng)教師傅，解決遇到的問(wèn)題和難題，使知識(shí)和技術(shù)綜合提高，記憶深刻，且永久難忘。

有了理論的實(shí)踐才可以掌握真正的工程技術(shù)，為了體現(xiàn)理論來(lái)自于實(shí)踐并且對(duì)實(shí)踐有指導(dǎo)作用，將理論教學(xué)與金工實(shí)習(xí)進(jìn)行整合，使二者穿插進(jìn)行，有機(jī)結(jié)合，可以提高教學(xué)質(zhì)量，發(fā)揮出工科教育的最大潛能。在車(chē)、銑、刨、磨、鉗、鉆、鏜等冷加工實(shí)習(xí)時(shí)，先到機(jī)床上操作，然后進(jìn)行理論學(xué)習(xí)，再返回到機(jī)床上運(yùn)用理論知識(shí)進(jìn)行操作，通過(guò)實(shí)踐—理論—實(shí)踐的教學(xué)模式，學(xué)生可以掌握專(zhuān)業(yè)知識(shí)的精髓，加深內(nèi)容理解的深度。在熱加工工藝實(shí)習(xí)時(shí)，先集中講解鑄造、鍛造、焊接工藝，暫停理論教學(xué)，讓學(xué)生到現(xiàn)場(chǎng)操作，熟悉設(shè)備和工藝，要求學(xué)生操作時(shí)思考問(wèn)題。例如，教師提出“砂型鑄造時(shí)，分型面的選擇原則”、“澆注系統(tǒng)為什么要設(shè)置冒口”等問(wèn)題讓學(xué)生思考，學(xué)生也可以自己提出問(wèn)題，通過(guò)自學(xué)或者請(qǐng)教老師解決這些問(wèn)題和疑慮。學(xué)生在完成工藝操作（項(xiàng)目）的同時(shí)，也有目的地學(xué)到了知識(shí)，并解決了難題，為以后的工作奠定了基礎(chǔ)，這就是CDIO教育理念要達(dá)到的目標(biāo)。

2.合理整合教學(xué)內(nèi)容

“金屬工藝學(xué)”內(nèi)容較多，任課教師可以根據(jù)自身學(xué)校課程設(shè)置和相關(guān)課程開(kāi)課次序，對(duì)本課程教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行合理整合與調(diào)整。要精選教學(xué)內(nèi)容，剔除陳舊、老化的知識(shí)，如刪除一些陳舊的加工工藝和設(shè)備的教學(xué)內(nèi)容，做到少而精。要盡可能選用新教材，補(bǔ)充、豐富教學(xué)內(nèi)容，注重知識(shí)的更新；適當(dāng)增加一些新技術(shù)、新工藝以及一些特種加工知識(shí)，使教學(xué)內(nèi)容處于學(xué)科發(fā)展前沿，增強(qiáng)學(xué)生畢業(yè)后對(duì)工作的適應(yīng)能力。

3.教學(xué)方法的改革與創(chuàng)新

該課程內(nèi)容龐雜，知識(shí)面廣，概念多且抽象復(fù)雜，學(xué)生學(xué)起來(lái)感到枯燥無(wú)味，由此產(chǎn)生厭學(xué)和懼學(xué)情緒。因此在多年教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，對(duì)教學(xué)理念和教學(xué)方法進(jìn)行改革和創(chuàng)新。

（1）采用類(lèi)比法教學(xué)。對(duì)于不容易理解的抽象理論，通過(guò)一個(gè)貼切的比方，變成形象、具體、易掌握的知識(shí)，使學(xué)生看得見(jiàn)、學(xué)得快、記得牢，易于正確理解教學(xué)難點(diǎn)和重點(diǎn)。一門(mén)枯燥的課程會(huì)因一個(gè)生動(dòng)的例子而使學(xué)生感興趣，采用生動(dòng)有趣的生活實(shí)例類(lèi)比講授內(nèi)容，會(huì)大大降低理論學(xué)習(xí)的難度，使學(xué)生在娛樂(lè)之中掌握學(xué)習(xí)內(nèi)容。例如講到金屬材料在淬火過(guò)程中容易變形和開(kāi)裂時(shí)，教師以冬天向一個(gè)玻璃杯里倒開(kāi)水為例，當(dāng)玻璃杯中倒入開(kāi)水時(shí)，由于杯壁內(nèi)外溫差過(guò)大，膨脹率不同，有可能造成杯子破裂。在教學(xué)過(guò)程中，把每堂課講授的內(nèi)容盡量變?yōu)闇\顯易懂的生活實(shí)例，學(xué)生更容易理解和接受。

（2）采用啟發(fā)式教學(xué)。教學(xué)既要注重傳授知識(shí)，又要啟發(fā)學(xué)生的思維和培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題的能力。啟發(fā)式教學(xué)是在教師的提示引導(dǎo)下，學(xué)生獨(dú)立思考，自我發(fā)現(xiàn)，分析和解決問(wèn)題，獲得知識(shí)和發(fā)展能力的一種教學(xué)方法。在課堂教學(xué)中，經(jīng)常提出一些日常生活中碰到的有趣的問(wèn)題，激發(fā)學(xué)生去獨(dú)立思考，獲取知識(shí)，以提高其學(xué)習(xí)興趣。例如講授熱處理方法內(nèi)容時(shí)，首先引入一個(gè)學(xué)生感興趣的話(huà)題，古代的兵器棠溪寶劍為什么具有彈、韌、強(qiáng)、硬四大性能，斬鐵不卷刃，彎曲不折斷？學(xué)生一下子興趣高漲，集中注意力聽(tīng)完這堂課，講完課后，留出幾分鐘時(shí)間讓學(xué)生就這個(gè)問(wèn)題進(jìn)行討論。這樣不僅調(diào)動(dòng)了學(xué)生思維的積極性，還提高了獲取知識(shí)的能力，收到了良好的教學(xué)效果。

（3）采用討論式教學(xué)。討論式教學(xué)法，就是將“討論”作為一種方法運(yùn)用于教學(xué)，通過(guò)教師預(yù)先的設(shè)計(jì)與組織，學(xué)生課前的預(yù)習(xí)與思考，課堂上學(xué)生就某一問(wèn)題各抒己見(jiàn)，從而使師生之間、學(xué)生之間處于相互探討、相互辯駁的教學(xué)互動(dòng)狀態(tài)，將學(xué)生從被動(dòng)接受知識(shí)變?yōu)橹鲃?dòng)探尋的一種教學(xué)方法。在討論教學(xué)過(guò)程中師生之間、學(xué)生之間可就問(wèn)題進(jìn)行平等的對(duì)話(huà)，學(xué)生的自主性、創(chuàng)造性得到激發(fā)，學(xué)生的思維產(chǎn)生碰撞，潛能得到發(fā)揮。在問(wèn)題的相互質(zhì)疑、共同探討的過(guò)程中，學(xué)生的心理素質(zhì)、學(xué)習(xí)技巧、研究能力和表達(dá)能力均可得到培養(yǎng)和提高，在討論的同時(shí)也有利于參與者相互理解及溝通。可讓部分學(xué)生上講臺(tái)發(fā)言，活躍課堂氣氛，變教師一言堂為師生互動(dòng)堂，教學(xué)效果相當(dāng)好。

在課堂教學(xué)中，除了采用上面幾種教學(xué)方法外，還有很多教學(xué)方法有助于學(xué)生接受知識(shí)和理解教學(xué)內(nèi)容，例如利用教具使教學(xué)形象化；運(yùn)用現(xiàn)代化教學(xué)手段；善于總結(jié)，融會(huì)貫通，運(yùn)用學(xué)過(guò)的知識(shí)分析問(wèn)題等。盡量避免采用“教師講，學(xué)生聽(tīng)”填鴨式教學(xué)，這很難激起學(xué)生聽(tīng)課的興趣和積極性，收不到良好的教學(xué)效果，也無(wú)法提高教學(xué)質(zhì)量。

三、結(jié)論

“金屬工藝學(xué)”是一門(mén)實(shí)踐性和應(yīng)用性很強(qiáng)的課程。在CDIO教育模式的指導(dǎo)下，提出了實(shí)踐教學(xué)和理論教學(xué)同時(shí)進(jìn)行，相互促進(jìn)，有機(jī)結(jié)合的方法，在課堂教學(xué)中，要不斷創(chuàng)新教學(xué)方法，改變教學(xué)理念，培養(yǎng)符合社會(huì)需求的高素質(zhì)工程技術(shù)人才。

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（責(zé)任編輯：宋秀麗）