融入CDIO理念的工程圖學教學改革實踐

單彥霞 董志奎

摘要：CDIO工程教育模式近年來正在迅速崛起，并對國際工程教育產(chǎn)生了巨大的沖擊和深遠的影響。世界各地及中國多所高校積極實施了CDIO工程教育改革，并取得了良好的效果。本文結(jié)合燕山大學里仁學院實施CDIO教學改革的實踐，提出了構(gòu)建CDIO工程圖學課程體系的方法，實施了基于項目學習的教學體系的改革。實踐證明，該教學模式培養(yǎng)了大學生的工程意識和自主學習的能力，挺高了教學質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：CDIO工程圖學;工程教育;教學改革

中圖分類號：G642.0 ? ? 文獻標志碼：A ? ? 文章編號：1674-9324（2015）21-0119-02

一、CDIO的引入與發(fā)展

近年來，CDIO工程教育模式推動了世界各地工程教育的發(fā)展，是世界工程教育改革的卓越成果。從2000年起，麻省理工學院和瑞典皇家工學院等4所大學，經(jīng)過4年探索研究，提出CDIO工程教育模式，其中，C（Conceive）代表構(gòu)思，D（Design）代表設(shè)計，I（Implement）代表執(zhí)行，O（Operate）代表運作。它以產(chǎn)品的研發(fā)到運行的生命周期為載體，通過系統(tǒng)的產(chǎn)品設(shè)計讓學生以主動的、實踐的、課程間有機聯(lián)系的方式學習。我國的工程教育改革也緊跟時代步伐，根據(jù)自身的教育特點和基本國情，努力實現(xiàn)CDIO教育理念與本土教育的有機結(jié)合，促進我國工程教育的發(fā)展，改變多年來工程教育與實際生產(chǎn)相脫離的現(xiàn)實。其中汕頭大學于2005年最先開始展開CDIO工程教育改革的實踐活動，并取得了良好的教學效果。此后幾年，國內(nèi)許多高校也紛紛開始進行基于CDIO模式的工程教育改革。

二、工程圖學教學現(xiàn)狀

工程圖學是實踐性很強的課程，傳統(tǒng)的工程圖學授課注重投影理論、三視圖的閱讀與繪制、圖樣表達等基礎(chǔ)知識和基本能力的傳授與訓練，而忽視了該課程的實訓性。由于缺少真實生產(chǎn)環(huán)節(jié)的生產(chǎn)實踐活動，學生對一些涉及工程實際的知識點（如金屬工藝知識、零部件設(shè)計及加工理論知識等）掌握不好，導致學生不能理解所標注尺寸的合理性，不懂得技術(shù)要求的填寫等。因此，繪制的圖紙不規(guī)范，存在較多問題。由于傳統(tǒng)的重理論輕實踐的教學模式，影響了學生工程實踐能力的培養(yǎng)，不利于學生全面發(fā)展。而CDIO工程教育模式的改革正好可以彌補目前工程圖學教育存在的不足。

三、融入CDIO教育理念的工程圖學教學體系，體現(xiàn)“做中學”的實踐理念

CDIO模式注重系統(tǒng)的能力的培養(yǎng)和工程素質(zhì)的提高，得到了產(chǎn)業(yè)界的充分肯定。2005年燕山大學機械工程學院帶頭進行CDIO教學改革。里仁學院也緊跟步伐，根據(jù)我院的教學特色，重新審視傳統(tǒng)的教學過程，反思其重理論輕實踐的教學效果，開展了基于CDIO的工程圖學教學改革，進行了一系列的探索和實踐。

1.重建CDIO特色的課程體系，結(jié)合社會需求確定教學內(nèi)容。

圖樣是設(shè)計、制造等各環(huán)節(jié)的重要技術(shù)資料，是工程界進行技術(shù)交流的“語言”，是每個工程技術(shù)人員必須掌握的基本技能。學生經(jīng)過長時間的大學教育，畢業(yè)后所具備的技術(shù)知識、專業(yè)能力和工程素質(zhì)，要能直接拿來為企業(yè)服務(wù)，得到社會的認可。如果教學過程只是紙上談兵的過程，學生便不能把學到的知識靈活地運用到工程實踐中，不了解實踐中工程技術(shù)上的設(shè)計思路、零件結(jié)構(gòu)的合理性、實際操作的方便性、圖樣表達和尺寸標注的完整性等?！霸O(shè)計是為制造服務(wù)，制造是設(shè)計的后續(xù)。一個設(shè)計作品如果不能或難以制造出來，則只能是一個毫無意義的作品”。因此，我們應(yīng)該從工程實際出發(fā)，減少投影基礎(chǔ)理論、相貫線、標準件等知識，加強工程上最常用的構(gòu)型能力、圖樣表達能力、繪制和閱讀工程圖樣的能力、計算機繪圖能力等教學內(nèi)容，注重能力的培養(yǎng)，重建基于CDIO理念的、與生產(chǎn)實際相結(jié)合的課程體系。

2.從產(chǎn)品設(shè)計制造出發(fā)，引入特色三級項目，融入CDIO理念。

以本教學改革使用的傳動器為例，在學期初便把傳動器展現(xiàn)給學生，在學習表達方法時，讓學生自主討論設(shè)計各個零件的表達方法;在學習零件圖的過程中，結(jié)合零件的實際應(yīng)用，再優(yōu)化各個零件的表達方案，并使標注的尺寸能夠滿足設(shè)計和加工工藝要求，標注出設(shè)計、制造、檢驗等方面的技術(shù)要求;在學習裝配圖的過程中，根據(jù)傳動器的工作原理和裝配關(guān)系，分析、研討裝配圖的表達方案，并繪制出傳動器的裝配圖。這一過程主要由學習小組自主完成，小組代表陳述，學生集體討論，教師給以適當?shù)囊龑Р⒆龀鳇c評。最后，完成設(shè)計說明書，并制作PPT進行答辯，由各小組組長評定打分。

整個過程中，充分調(diào)動學生對工程實際的好奇心，引導學生在實踐中自主學習，潛移默化地提高了自學能力。在此過程中培養(yǎng)學生的團隊合作能力，以及學生的工程意識和對產(chǎn)品負責的觀念，培養(yǎng)耐心細致嚴肅認真的工作作風。學生充分認識到了現(xiàn)在所學知識的重要性，更激發(fā)了對本學科學習的熱情。

3.突出實踐性，注重理論與實踐的結(jié)合。

工程圖學是一門與工程實踐緊密結(jié)合的課程，根據(jù)工程實例、加工過程、工藝結(jié)構(gòu)等，對學生進行基本理論的講解，培養(yǎng)工程素質(zhì)，促進理論與實踐的結(jié)合。例如，在講解內(nèi)螺紋孔的規(guī)定畫法時，結(jié)合內(nèi)螺紋盲孔的加工過程的動畫，會激發(fā)學生的興趣，更好地理解這些規(guī)定畫法。第一步：用鉆頭鉆孔，形成直徑為0.85D的光孔，因為鉆頭的因素，產(chǎn)生118°的錐角，為作圖方便，可簡化畫成120°，如圖1圖2所示;第二步：攻絲，形成大徑為D的內(nèi)螺紋孔，因為絲錐不能攻到底，所以需要畫出0.5D的攻絲余量。結(jié)合生產(chǎn)實踐，使學生在學習這些規(guī)定畫法時，不是枯燥乏味地死記硬背，而是能更透徹地理解規(guī)定畫法，從而能更好地記住和運用這些規(guī)定畫法。

4.豐富教學手段，優(yōu)化基于CDIO理念的教學環(huán)境。

針對不同的教學內(nèi)容和要求，使用黑板與多媒體相結(jié)合的教學手段。在徒手繪制典型例題的解題過程中，把教師的思維過程展示給大家，并根據(jù)學生的反饋調(diào)整教學方法與講解進度，促進教師與學生的互動，營造活躍的學習氣氛。多媒體課件的應(yīng)用豐富了教學內(nèi)容，并結(jié)合多媒體動畫，把一些裝配仿真過程等直觀地展現(xiàn)在學生面前。充分應(yīng)用模型室的實物模型，并應(yīng)用計算機三維構(gòu)型軟件，建立虛擬模型。虛擬模型作為實物模型的補充，大大豐富了模型資源，克服了傳統(tǒng)實物模型室時間和空間上的限制，改善了工程圖學教學環(huán)境。另外，給學生觀看典型零件的加工視頻、焊接過程視頻、鑄造過程視頻等，有助于學生開闊工程視野，優(yōu)化工程圖學的教學環(huán)境，保證CDIO教學理念在實際教學中的融合。

四、融入CDIO理念的工程圖學教學改革效果

本文從CDIO工程能力形成出發(fā)，提出了構(gòu)建CDIO工程圖學課程體系的方法，實施了基于項目學習的教學體系的改革。實踐證明，CDIO教學模型培養(yǎng)了大學生的工程素質(zhì)，這種自主學習的能力和以項目學習為基礎(chǔ)的工程技能的培養(yǎng)，為后續(xù)課程及畢業(yè)設(shè)計奠定了良好的基礎(chǔ)，改善了企業(yè)發(fā)展對創(chuàng)新工程人才的需求。

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