基于 CDIO理念的材料分析與檢驗(yàn)課程改革與研究

張新建　牛莉　段賢勇

【摘 要】過分析傳統(tǒng)理念下材料分析與檢驗(yàn)課程教學(xué)存在的不足，闡述基于CDIO理念的課程教學(xué)改革思路，對(duì)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)。改革實(shí)踐顯示，基于CDIO理念的教學(xué)模式優(yōu)勢(shì)明顯，學(xué)生普遍反映教學(xué)效果較以往有很大提高。

【關(guān)鍵詞】CDIO；材料分析與檢驗(yàn)；教學(xué)改革；教學(xué)效果

Curriculum reform and research of material analysis and inspection based on CDIO concept

Zhang Xinjian Niu Li Duan Xianyong

（Department of Mechanical Engineering， Anhui Technical College of Mechanical and Electrical Engineering， Wuhu 241002）

【Abstract】By analyzing the shortcomings of material analysis and test course under the concept of traditional teaching， ideas on teaching reform of CDIO course based on the practice of teaching， teaching content， teaching methods， redesign. Reform practice shows that the teaching mode based on CDIO concept has obvious advantages， students generally reflect the teaching effect than ever before.

【Key words】CDIO； Material analysis and inspection； Teaching reform； Teaching effect

0 引言

CDIO工程教育模式是近年來國(guó)際工程教育改革的最新成果，該模式以產(chǎn)品的構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)施及運(yùn)行全過程為載體，強(qiáng)調(diào)主動(dòng)的、實(shí)踐的、課程之間有機(jī)聯(lián)系的工程學(xué)習(xí)方式，注重培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)知識(shí)運(yùn)用、主動(dòng)學(xué)習(xí)、團(tuán)隊(duì)交流及工程系統(tǒng)應(yīng)用等方面的工程能力[1-2]。材料分析與檢驗(yàn)課程是我國(guó)理工科院校中焊接技術(shù)及自動(dòng)化、材料成形及控制工程、模具設(shè)計(jì)與制造等專業(yè)一門綜合性的專業(yè)課，其內(nèi)容主要包括化學(xué)成分檢驗(yàn)、顯微組織分析、宏觀檢驗(yàn)與斷口分析、力學(xué)分析、無損檢測(cè)等五部分內(nèi)容，將CDIO理念引入到材料分析與檢驗(yàn)課程教學(xué)中，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、實(shí)踐能力、系統(tǒng)觀念、工程意識(shí)和創(chuàng)新能力，更好地適應(yīng)市場(chǎng)需求，對(duì)后續(xù)專業(yè)的建設(shè)及相關(guān)學(xué)科的教育教學(xué)改革，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和參考價(jià)值。

1 傳統(tǒng)理念下材料分析與檢驗(yàn)課程教學(xué)中存在的不足

1.1 教學(xué)內(nèi)容

由于材料分析與檢驗(yàn)課程理論教學(xué)內(nèi)容學(xué)生前期普遍缺乏工程背景，實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容同時(shí)缺乏系統(tǒng)性的工程實(shí)踐性項(xiàng)目，工程教育中融入的素質(zhì)教育內(nèi)容更少，造成了學(xué)生學(xué)習(xí)目的不明確，遇到工程問題不知從何分析、如何解決，缺乏團(tuán)隊(duì)精神及責(zé)任感等，不利于學(xué)生素質(zhì)教育的培養(yǎng)。

1.2 教學(xué)方法

灌輸式單向傳輸教育造成學(xué)生缺乏獨(dú)立思考、創(chuàng)新探索及解決工程實(shí)踐問題的能力，無法培養(yǎng)出信息時(shí)代具備創(chuàng)新精神與合作意識(shí)的學(xué)生。

1.3 實(shí)踐教學(xué)

材料分析與檢驗(yàn)課程實(shí)踐性較強(qiáng)，社會(huì)對(duì)該方面人才的需求偏重于實(shí)踐能力，然而現(xiàn)在多數(shù)高校中在實(shí)驗(yàn)教學(xué)方面還存在著實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備相對(duì)落后、儀器設(shè)備數(shù)量及利用效率相對(duì)不足、所開設(shè)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容涉及的知識(shí)面較窄、綜合性創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)較少等問題，這些問題抑制了學(xué)生主動(dòng)參與實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)和創(chuàng)新實(shí)踐的積極性，制約了應(yīng)用型創(chuàng)新型工程技術(shù)人才實(shí)踐能力的培養(yǎng)提高[3]。

2 基于CDIO理念的材料分析與檢驗(yàn)課程教學(xué)改革

2.1 教學(xué)內(nèi)容

2.1.1 教學(xué)內(nèi)容新穎化

在教學(xué)內(nèi)容中增加反映本專業(yè)的最新技術(shù)和成果，授課過程中教師將本學(xué)科相關(guān)的最近學(xué)術(shù)發(fā)展動(dòng)態(tài)教授給學(xué)生，并提出當(dāng)前存在的主要問題，提出參考的思路或可供選擇的方案，學(xué)生根據(jù)自己的想法重新設(shè)計(jì)，不僅可以提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，又能培養(yǎng)他們獨(dú)立思考問題的能力[4]。

2.1.2 教學(xué)內(nèi)容實(shí)際化

按照CDIO工程教育理念，采用經(jīng)典案例引入式教學(xué)方式，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，采用結(jié)合工程實(shí)際及知識(shí)要點(diǎn)提出問題、組織學(xué)生進(jìn)行分組討論，通過問題解答的方式進(jìn)行互動(dòng)教學(xué)，提高學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題及解決問題的能力[5]。

2.1.3 教學(xué)內(nèi)容綜合化

在傳授知識(shí)的基礎(chǔ)上，通過加強(qiáng)綜合工程設(shè)計(jì)教學(xué)和培訓(xùn)，提高學(xué)生綜合素質(zhì)和綜合能力，增強(qiáng)學(xué)生的綜合運(yùn)用知識(shí)的能力。

2.2 教學(xué)方法

課程在維持總的課時(shí)基本維持不變的基礎(chǔ)上，增加了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)時(shí)間，因此必須壓縮授課學(xué)時(shí)，采取了靈活多樣的教學(xué)方法，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)效率。

2.2.1 開展研究型教學(xué)

通過大量的自學(xué)知識(shí)和討論課程，學(xué)生就某一主題進(jìn)行資料收集、發(fā)言討論、相互交流、互相點(diǎn)評(píng)，達(dá)到擴(kuò)大學(xué)生知識(shí)面、調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性、培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立思考問題的目的。

2.2.2 增加工程案例教學(xué)

通過工程講座和案例分析，組織學(xué)生到工廠參觀、進(jìn)行工程實(shí)例講解、工程事故分析，指導(dǎo)學(xué)生綜合應(yīng)用知識(shí)，啟發(fā)創(chuàng)新思維，學(xué)會(huì)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)材料失效問題分析及判斷能力的訓(xùn)練。

2.2.3 開展學(xué)術(shù)報(bào)告講座

通過邀請(qǐng)材料檢驗(yàn)相關(guān)單位的高級(jí)工程師、研究技術(shù)人員、高校教師，開展學(xué)術(shù)講座，使學(xué)生加深對(duì)原理和概念的認(rèn)識(shí)、加強(qiáng)學(xué)術(shù)交流、獲得最新前沿知識(shí)、了解新材料發(fā)展過程中存在問題及解決方法。

2.3 優(yōu)化課程實(shí)踐體系

采用基于現(xiàn)代化教學(xué)方法、基于CDIO工程項(xiàng)目理念的創(chuàng)新性的教學(xué)方式指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)實(shí)踐。比如傳統(tǒng)教學(xué)的金相顯微實(shí)驗(yàn)只是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)在將來生產(chǎn)實(shí)踐中的作用理解不深。在基于CDIO理念下的工程實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生通過金相顯微鏡對(duì)斷裂零件進(jìn)行各方面的分析，進(jìn)而確定材料種類及斷裂的原因，并形成書面報(bào)告。這就需要學(xué)生綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)流程，進(jìn)行斷口分析、金相打磨、金相觀察，這樣的實(shí)驗(yàn)不僅能讓學(xué)生通過主動(dòng)學(xué)習(xí)把零散的知識(shí)有機(jī)結(jié)合起來，而且能夠綜合運(yùn)用，有效地提升了學(xué)生解決問題、分析問題的能力。

2.3.1 改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式

任課教師在授課前首先明確提出實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，學(xué)生針對(duì)實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)及內(nèi)容進(jìn)行分組，由學(xué)生項(xiàng)目小組查閱資料，確定實(shí)驗(yàn)原理（Conceive），收集實(shí)驗(yàn)資料，制定實(shí)驗(yàn)方案（Design），落實(shí)實(shí)驗(yàn)耗材，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)過程，安排實(shí)驗(yàn)操作（Implement），對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果做出預(yù)測(cè)和評(píng)價(jià)，經(jīng)過進(jìn)一步修改后進(jìn)行重新設(shè)計(jì)和執(zhí)行（Operate）。讓學(xué)生有目的性的去做實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)效果將明顯改善，使學(xué)生對(duì)整個(gè)實(shí)驗(yàn)流程有充分的理解，實(shí)驗(yàn)的方法和步驟能夠在學(xué)生頭腦中的留下深刻印象。

2.3.2 構(gòu)建開放式材料分析CDIO創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室

以CDIO創(chuàng)新項(xiàng)目為載體，努力構(gòu)建開放式材料分析CDIO創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室，增加綜合性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，學(xué)生進(jìn)行一些驗(yàn)證、工程模擬和探索創(chuàng)新試驗(yàn)，同時(shí)在教師引導(dǎo)下，開展科研訓(xùn)練，鼓勵(lì)學(xué)生結(jié)合工程實(shí)際進(jìn)行探索性研究，自主設(shè)計(jì)創(chuàng)新性試驗(yàn)。學(xué)生項(xiàng)目小組通過調(diào)研，自行搜集資料，自行構(gòu)思設(shè)計(jì)內(nèi)容（Conceive），設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案（Design），在操作過程符合規(guī)范的前提下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)（Implement）和驗(yàn)證（Operate），培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ訌?qiáng)學(xué)生的動(dòng)手能力，提高理論聯(lián)系實(shí)際的水平[6]。

2.3.3 推行課程設(shè)計(jì)改革

針對(duì)材料分析及檢驗(yàn)課程模塊，以項(xiàng)目小組為單位進(jìn)行課程設(shè)計(jì)，為學(xué)生進(jìn)行工程模擬、理論探索和實(shí)踐創(chuàng)新提供良好的條件，提高學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際及解決實(shí)際問題的能力。

3 結(jié)語

將CDIO理念運(yùn)用到材料分析與檢驗(yàn)課程教學(xué)中，以實(shí)踐性和探索性項(xiàng)目為設(shè)計(jì)載體，將CDIO理念始終貫穿于理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)，促進(jìn)深入掌握各門核心課程知識(shí)、有利于學(xué)生將知識(shí)融會(huì)貫通應(yīng)用于工程實(shí)踐領(lǐng)域，并且符合高素質(zhì)應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)，對(duì)促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性、探索先進(jìn)教育教學(xué)模式、提高教育教學(xué)質(zhì)量和辦學(xué)水平、增強(qiáng)教師教學(xué)科研意識(shí)、培養(yǎng)高技能型創(chuàng)新性人才、實(shí)現(xiàn)特色辦學(xué)，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和創(chuàng)新意義。

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[責(zé)任編輯：張濤]