基于CDIO理念的建筑電氣CAD一體化課程改革探索

齊琦?李謀勛

摘要：結(jié)合技工院校高技能人才培養(yǎng)特點(diǎn)，在工學(xué)一體化課改大背景下，探索基于CDIO理念的CAD課程改革，包括課程教學(xué)方法、教學(xué)模式、考核模式。旨在以CDIO理念為導(dǎo)向、CAD技術(shù)為手段、實(shí)際工程項(xiàng)目為載體，培養(yǎng)學(xué)生工程實(shí)踐能力和協(xié)作精神，提升實(shí)踐性人才培養(yǎng)水平。

關(guān)鍵詞：CDIO理念；CAD；教學(xué)改革

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）36-0127-02

我校于2011年被人力資源和社會(huì)保障部納入第二批工學(xué)一體化課改單位，學(xué)校非常重視這項(xiàng)改革，大刀闊斧的進(jìn)行了教學(xué)模式的改革與創(chuàng)新，打破學(xué)科性課程體系，在廣泛而深入的企業(yè)調(diào)研和專家訪談基礎(chǔ)上，圍繞典型工作任務(wù)，重新構(gòu)建課程體系。建筑電氣CAD一體化課改中我們引入了CDIO 理念。本文結(jié)合CDIO理念，探索電氣專業(yè)“建筑電氣CAD”課程教學(xué)方法等相關(guān)問題。

一、建筑電氣CAD課堂教學(xué)中存在的問題

“建筑電氣CAD”是技工院校電氣專業(yè)的一門重要專業(yè)平臺(tái)課程。通過課程學(xué)習(xí)，旨在使學(xué)生掌握CAD 軟件的操作，并能應(yīng)用于建筑工程施工圖的識讀、修改和繪制，以培養(yǎng)適應(yīng)建筑工程施工、生產(chǎn)第一線急需的高技能人才。

近幾年來，技工院校在教學(xué)硬件條件方面得到了前所未有的提高，使得以前在理論課教室上CAD課程、學(xué)生上機(jī)練習(xí)的機(jī)會(huì)比較少的簡單教學(xué)模式有了極大改觀。但是仍存在以下問題。

1.教材內(nèi)容實(shí)際工程案例較少

現(xiàn)有的大部分CAD制圖教材的內(nèi)容雖然加入了相應(yīng)的項(xiàng)目練習(xí)，但是仍然圍繞基本繪圖知識展開，沒有一個(gè)完整的工程實(shí)例。章節(jié)之間知識點(diǎn)零散缺乏系統(tǒng)性、連貫性，學(xué)生學(xué)完后對實(shí)際工程案例缺乏概念，根本完成不了實(shí)際工程圖的繪制。

2.教學(xué)手段單一

CAD 課程多在多媒體軟件實(shí)訓(xùn)室授課，教師邊演示邊講解、學(xué)生邊看邊思考。這樣的教學(xué)方法相比以前進(jìn)步很大，但仍有弊端。一是學(xué)生無法進(jìn)行同步練習(xí)，容易丟失學(xué)習(xí)節(jié)奏；教師對學(xué)生掌握程度也難以掌控；二是教師需要低頭專注于電腦屏幕的演示操作，對學(xué)生聽課情況和課堂紀(jì)律容易忽視；三是教師演示什么學(xué)生就練習(xí)什么，照葫蘆畫瓢，教學(xué)手段依然帶有“填鴨式”色彩，不利于學(xué)生進(jìn)行主動(dòng)學(xué)習(xí)和探索學(xué)習(xí)。

3.無法培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)精神

CAD課程的學(xué)生練習(xí)環(huán)節(jié)往往都是由學(xué)生獨(dú)立完成，學(xué)生之間很少討論，遇到問題就會(huì)不假思索的詢問老師，學(xué)生操作中個(gè)體意識強(qiáng)烈，缺乏團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神。

二、CDIO理念的內(nèi)涵

CDIO是2001年由美國麻省理工學(xué)院和瑞典皇家工學(xué)院等教育機(jī)構(gòu)創(chuàng)立的一種新型工程教育理念和教學(xué)應(yīng)用模式[1]。CDIO 代表“構(gòu)思”（Conceive）、“設(shè)計(jì)”（Design）、“實(shí)施”（Implement）、“運(yùn)行”（Operate）。

CDIO 理念內(nèi)涵是盡可能采接近工程實(shí)際的綜合性設(shè)計(jì)項(xiàng)目進(jìn)行教學(xué)，使學(xué)生從內(nèi)容各不相同的工程實(shí)踐項(xiàng)目中學(xué)到的方法和能力是一致的，在教學(xué)中把理論與實(shí)踐有機(jī)結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造能力和解決實(shí)際問題的綜合能力。

三、基于CDIO理念的教學(xué)改革

由于傳統(tǒng)的教學(xué)模式存在諸多弊端，難以滿足企業(yè)對實(shí)踐型人才的要求，因此基于對CDIO 理念的理解，教學(xué)改革的探索重點(diǎn)是培養(yǎng)學(xué)生的工程基礎(chǔ)知識、個(gè)人繪圖能力、人際團(tuán)隊(duì)能力和工程應(yīng)用能力。

1.改革教學(xué)方法

（1）實(shí)例教學(xué)法。在 CDIO理念的啟發(fā)下，課程初期（約1-2月）不再以“點(diǎn)、直線、圓”等基本指令為綱，而是精選針對性和代表性較強(qiáng)的繪圖實(shí)例，寓“指令”于“實(shí)例”，由淺入深、循序漸進(jìn)地逐步講解。然后在實(shí)例演示中針對具體的指令操作再進(jìn)行重點(diǎn)講解，最后學(xué)生結(jié)合實(shí)例進(jìn)行上機(jī)練習(xí)。

值得注意的是，課程初期是圍繞“學(xué)生能熟練掌握CAD基本指令”的目標(biāo)開展教學(xué)活動(dòng)，此時(shí)學(xué)生基礎(chǔ)知識薄弱，不宜一步到位采用工程項(xiàng)目教學(xué)法。通過實(shí)例教學(xué)，能夠使學(xué)生對軟件操作有直觀感受，激發(fā)學(xué)習(xí)積極性，培養(yǎng)基本的識圖、制圖的能力和一絲不茍的工作作風(fēng)，既滿足了學(xué)以致用的需求，也為下一步的工程項(xiàng)目圖繪制打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

（2）工程項(xiàng)目教學(xué)法。CDIO 教育模式要求學(xué)生基于工程項(xiàng)目的全生命周期進(jìn)行學(xué)習(xí)與實(shí)踐，以項(xiàng)目作為基礎(chǔ)知識傳授與基本技能掌握的載體[2]。結(jié)合“建筑電氣CAD”課程目標(biāo)和特點(diǎn)、以及學(xué)生的實(shí)際情況，在工學(xué)一體化課改中我們提煉出了10個(gè)典型項(xiàng)目，它們均來源于工程實(shí)際，能將建筑和電氣制圖相關(guān)知識有機(jī)的結(jié)合起來，具體項(xiàng)目如表1 所示。

10個(gè)典型項(xiàng)目均為團(tuán)隊(duì)合作項(xiàng)目，置學(xué)生于實(shí)際的工作環(huán)境中，使其能切身體會(huì)項(xiàng)目圖從構(gòu)思、設(shè)計(jì)到繪制、修改的完整過程，學(xué)生在項(xiàng)目進(jìn)行過程中學(xué)習(xí)探索、綜合應(yīng)用知識，鍛煉團(tuán)隊(duì)精神、學(xué)習(xí)基本項(xiàng)目組織、管理，培養(yǎng)CDIO能力[3]。

需要注意的是，實(shí)際工程項(xiàng)目必然是“大而全”，包含了全部知識點(diǎn)，如果直接拿來就用于課程教學(xué)，教學(xué)目標(biāo)極容易“跑焦”，學(xué)生也會(huì)一頭霧水，無從下手。因此，教師必須結(jié)合課程要求和學(xué)生實(shí)際對項(xiàng)目圖進(jìn)行提煉加工，圍繞教學(xué)目標(biāo)和課程重點(diǎn)對項(xiàng)目圖進(jìn)行改造，比如項(xiàng)目5“繪制獨(dú)立別墅電氣照明工程圖”，教師授課前就需要對項(xiàng)目圖的建筑平面圖部分進(jìn)行淡化處理，突出照明設(shè)備、開關(guān)、配電箱和接線，這樣教學(xué)目標(biāo)就一目了然。

2.改革教學(xué)模式

為了推行CDIO教學(xué)模式，課程的整個(gè)實(shí)施過程都在多媒體軟件實(shí)訓(xùn)室進(jìn)行，保證學(xué)生人手一臺(tái)電腦，課程4 節(jié)連排，軟硬件環(huán)境的具備為真正實(shí)現(xiàn)了CDIO教學(xué)提供了有力支撐。

將班級學(xué)生進(jìn)行分組（3～4 人為一組），每組學(xué)生的電腦圍成一圈，每組一個(gè)小組長，由小組長統(tǒng)籌安排成員具體工作任務(wù)。教師要求學(xué)生在規(guī)定的時(shí)間段內(nèi)合作完成相應(yīng)的項(xiàng)目，其具體實(shí)施過程如圖1所示[4]。

任務(wù)描述階段（C）：任務(wù)描述階段是項(xiàng)目開始的第一步，教師首先講解基本知識，將項(xiàng)目的任務(wù)、問題與知識導(dǎo)入，讓學(xué)生明確本項(xiàng)目要完成的任務(wù)。

任務(wù)討論階段（D）：學(xué)生接到項(xiàng)目任務(wù)書后，自學(xué)完成該項(xiàng)目任務(wù)需要的知識和技能。在小組長的帶領(lǐng)下，獨(dú)立分析或小組研討項(xiàng)目的構(gòu)思、設(shè)計(jì)和實(shí)施路徑。

任務(wù)實(shí)施階段（I）：學(xué)生按照設(shè)計(jì)方案、工程規(guī)范完成項(xiàng)目任務(wù)。學(xué)生在實(shí)踐中必然遇到很多問題，此時(shí)教師再分組對學(xué)生進(jìn)行輔導(dǎo)，完成知識的深化和拓展。

總結(jié)評價(jià)階段（O）：項(xiàng)目基本完成后組內(nèi)先對圖紙進(jìn)行總結(jié)評價(jià)，發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤或不足，進(jìn)一步完善，最后由教師評價(jià)項(xiàng)目成績。

教學(xué)過程中，教師要做好“工程監(jiān)理”角色，小組長做好“項(xiàng)目負(fù)責(zé)人”角色，小組成員做好“工程技術(shù)人員”角色。通過職責(zé)分配，使學(xué)生熟悉并深入到工程環(huán)境中，培養(yǎng)其解決實(shí)際問題的能力。同時(shí)讓學(xué)生在不斷地碰撞和溝通中學(xué)會(huì)相互支持，共同進(jìn)步。真正實(shí)現(xiàn)“在實(shí)踐中學(xué)習(xí)、在學(xué)習(xí)中實(shí)踐”。

3.改革考核模式

建筑電氣CAD課程以過程化考核取代期末考試，成績采用百分制。每個(gè)工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)具體量化評價(jià)指標(biāo)，所得總分按10%折算計(jì)入期末成績。項(xiàng)目二“繪制建筑平面圖”成績構(gòu)成如表2 所示。

表2 項(xiàng)目二“繪制建筑平面圖”成績構(gòu)成一覽表

內(nèi)容 要求 單項(xiàng)分?jǐn)?shù) 實(shí)際成績

設(shè)置繪圖環(huán)境 設(shè)置繪圖界限、圖幅等 5

設(shè)置圖層 準(zhǔn)確設(shè)置、使用圖層 10

繪制水平和垂直軸線 直線、偏移、陣列等指令使用正確 15

繪制墻體 兩層多線使用正確，可使用多種方法打開墻體 20

繪制門窗 墻體開口正確，熟練使用多線、圓弧等指令繪制門窗 15

繪制樓梯 樓梯臺(tái)階和扶手繪正確 10

文字標(biāo)注 文字字體、大小、顏色等設(shè)置正確 10

尺寸標(biāo)注 尺寸數(shù)字設(shè)置正確，尺寸標(biāo)注大小合適 15

學(xué)習(xí)態(tài)度 學(xué)習(xí)的積極性、主動(dòng)性、團(tuán)隊(duì)意識、創(chuàng)新意識 10

考核模式以10個(gè)工程項(xiàng)目成績?yōu)樽ナ?，能促使學(xué)生重視每個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)，有效的調(diào)動(dòng)了學(xué)生在整個(gè)課程學(xué)習(xí)中的積極性，避免了突擊應(yīng)付考試的現(xiàn)象，從而顯著提升了教學(xué)效果。

四、教學(xué)改革的實(shí)施效果

建筑電氣CAD課程改革我們實(shí)施了2年，在摸索中不斷完善，得到學(xué)生的普遍歡迎，取得了良好的教學(xué)效果，主要體現(xiàn)在以下幾方面。

1.課堂活躍度大大增加。課堂不再是傳統(tǒng)的“你教我學(xué)”、枯燥的臨摹繪圖，開放性的課堂使學(xué)生成為主角。學(xué)生主動(dòng)參與的熱情非常高，當(dāng)其設(shè)計(jì)思路得到認(rèn)可、工程項(xiàng)目圖通過驗(yàn)收后，學(xué)生會(huì)對自己的成果感到非常自豪。

2.通過真實(shí)的工程項(xiàng)目練習(xí)，縮短了學(xué)生與實(shí)際工程的距離，提高了學(xué)生分析和解決實(shí)際問題的能力。

3.增強(qiáng)了學(xué)生的就業(yè)自信心。許多學(xué)生不再覺得工程項(xiàng)目高不可攀，發(fā)現(xiàn)“所學(xué)即所用”后內(nèi)心產(chǎn)生了強(qiáng)烈的自信心，為日后應(yīng)聘較高層次的工作崗位打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

五、結(jié)語

本文以CDIO理念為指導(dǎo)，探索了建筑電氣CAD一體化課程改革，旨在提升學(xué)生解決實(shí)際問題和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，提升教學(xué)效果，從而滿足企業(yè)工作現(xiàn)場對高技能人才的需求。實(shí)踐證明這種教學(xué)改革仍然面臨不少問題，例如典型項(xiàng)目的提取、工程項(xiàng)目圖的加工絕非一朝一夕之功，亟待深化完善。同時(shí)，開放性課堂使得教師對教學(xué)進(jìn)度的掌握也變得困難，需要教師和學(xué)生的不斷磨合調(diào)整。這些問題的存在也是下一步深化課程改革的動(dòng)力所在。

參考文獻(xiàn)：

[1]王碩旺，洪成文.CDIO：美國麻省理工學(xué)院工程教育的經(jīng)典模式——基于對課程大綱的解讀[J].理工高教研究，2009，28（4）：116-119.

[2]顧佩華，沈奮民，李升平.從CDIO到EIP-CDIO——汕頭大學(xué)工程教育與人才培養(yǎng)模式探索[J].高等工程教育研究，2008，（1）.

[3]唐紹華.基于CDIO理念的“建筑CAD與工程制圖”教學(xué)模式研究[J].吉林廣播電視大學(xué)學(xué)報(bào)，2013，（6）.

[4]孟杰，何高法，吳睿.基于CDIO模式的機(jī)械CAD/CAM課程教學(xué)改革[J].蘭州教育學(xué)院學(xué)報(bào)，2014，（7）.

（責(zé)任編輯：劉麗娜）