《機械制造工藝學(xué)》課程CDIO教育教學(xué)模式探索

◆李西兵 陳學(xué)永

(福建農(nóng)林大學(xué))

一、引言

CDIO(Conceive、Design、Implement、Operate)是通過讓學(xué)生以基于項目為對象，在實際操作中進行學(xué)習(xí)的一種學(xué)習(xí)理念與方法，CDIO提出了以CDIO為基本環(huán)境、學(xué)習(xí)目標(biāo)、一體化教學(xué)計劃、工程導(dǎo)論、設(shè)計-實現(xiàn)經(jīng)驗、工程實踐場所、綜合性學(xué)習(xí)經(jīng)驗、主動學(xué)習(xí)、教師教學(xué)能力的提高、學(xué)生考核、專業(yè)評估等12條標(biāo)準(zhǔn)。CDIO理念創(chuàng)建10多年來，不僅保留了歐美幾十年的工程教育改革理念，而且系統(tǒng)地提出具有可操作性的能力培養(yǎng)、全面實施及檢驗測評的標(biāo)準(zhǔn)。自2005年顧佩華院士首次將CDIO教學(xué)理念引入中國以來，教育部成立了CDIO研究與實踐課題組，全國高校中有大量教師在進行CDIO教學(xué)模式改革的研究。

工程教育必須考慮兩個中心問題，即如何使工科學(xué)生畢業(yè)時具備比較高的能力水平與比較好的素質(zhì)素養(yǎng)、如何保證學(xué)生學(xué)到這些知識與能力，因此，教育工作者必須面對“做什么”與“如何做”的問題，CDIO直接從這兩個問題出發(fā)，制定了對應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)與教學(xué)大綱。近年來，國內(nèi)很多高校探索CDIO教育教學(xué)模式，如中國石油大學(xué)通過對數(shù)理公共基礎(chǔ)課課程采用CDIO工程教育模式后，學(xué)生所具備的能力與學(xué)習(xí)興趣得到了明顯提高，同時教師的理論水平與能力也得到了明顯提升，從而提高了人才培養(yǎng)的質(zhì)量。

二、《機械制造工藝學(xué)》課程應(yīng)用CDIO的必要性

在人才競爭如此激烈的時代，當(dāng)今衡量一個人素質(zhì)的基本標(biāo)準(zhǔn)是看其是否具有扎實的基礎(chǔ)及其自主學(xué)習(xí)能力，在知識更新周期只有3～4年的時代，如果沒有自主學(xué)習(xí)能力，將會很快被社會淘汰。自主學(xué)習(xí)能力包括發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力、信息收集與分析的能力、團隊分享與合作的能力。因大學(xué)生的前期教育都處于老師填鴨式的教育，老師講解與學(xué)生練習(xí)都面面俱到，學(xué)生作業(yè)多，沒有多余時間分析問題與解決問題，沒有多余時間同學(xué)之間共同合作探討問題與分析問題，只是純粹的做題機器，因此目前的大學(xué)生大部分都習(xí)慣于這種填鴨式教學(xué)方式，非常缺乏獨立學(xué)習(xí)與團隊合作學(xué)習(xí)這種自主學(xué)習(xí)能力，更談不上具有深入學(xué)習(xí)與全面學(xué)習(xí)這種自主學(xué)習(xí)能力了。因此，在大學(xué)時代要學(xué)習(xí)的內(nèi)容如此豐富，要在這短短四年中是不可能再采用這種填鴨式教學(xué)方式，而要采用一種行之有效的教學(xué)方式，并使學(xué)生完成脫離中學(xué)時代的填鴨式教學(xué)方式，只有這樣，才能夠培養(yǎng)出既具有扎實理論基礎(chǔ)，又具有一定的實踐能力，同時還具有深入學(xué)習(xí)與全面學(xué)習(xí)這種自主學(xué)習(xí)能力。CDIO教育教學(xué)模式是從產(chǎn)品的研發(fā)階段到產(chǎn)品的運行階段的生命周期為載體，讓學(xué)生以主動的、實踐的、課程之間有機聯(lián)系的方式進行學(xué)習(xí)的工程，要求畢業(yè)在工程基礎(chǔ)知識、個人能力、人際團隊能力和工程系統(tǒng)能力等四個方面達到預(yù)定的目標(biāo)，可見CDIO教育教學(xué)模式正好可以滿足這種要求。

三、基于CDIO的《機械制造工藝學(xué)》教學(xué)內(nèi)容設(shè)計

1.理論教學(xué)與實驗教學(xué)內(nèi)容設(shè)計

為達到機械制造工藝學(xué)課程的理論教學(xué)、課程設(shè)計與實驗教學(xué)目標(biāo)及其相應(yīng)大綱的要求，要求學(xué)生在學(xué)習(xí)機械制造工藝學(xué)的基本知識外，還要求以連桿、主軸、箱體、齒輪、活塞、套筒、叉桿等典型零件為例進行理論教學(xué)與課程設(shè)計，完成一項包括構(gòu)想、設(shè)計、實施、改進和展示全過程的團隊能力，以使學(xué)生在團隊合作中進行探究式學(xué)習(xí)，提升自己的知識水平與能力，在學(xué)習(xí)中體會并發(fā)現(xiàn)樂趣。基于CDIO的機械制造工藝學(xué)課程理論教學(xué)、課程設(shè)計與實驗教學(xué)模式如圖1所示。

由于機械制造工藝學(xué)課程需要大量增加學(xué)生的項目執(zhí)行和運作時間，而以往都是先進行理論課教學(xué)與實驗教學(xué)，然后進行三周的課程設(shè)計，學(xué)生在總課時不變情況下，為了保證教學(xué)質(zhì)量，需要采取靈活多樣的教學(xué)方法與增加適當(dāng)?shù)淖詫W(xué)來提高學(xué)習(xí)效率。常采用的教學(xué)方法有：提出一些關(guān)鍵知識點或具有綜合性知識的主題讓學(xué)生搜集資料并自學(xué)相關(guān)知識，課堂上進行發(fā)言討論，同學(xué)與老師進行點評；采用如圖1所示的案例教學(xué)；培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力；課堂上注重師生之間的交流，注重活躍課堂氣氛，促進學(xué)生自主思考提出問題、解答問題與激發(fā)學(xué)生潛能等；在成績評定時要綜合考慮學(xué)生的實際表現(xiàn)，不僅僅以考試成績與出勤率評判。

2.實踐教學(xué)內(nèi)容設(shè)計

實踐教學(xué)是為了對學(xué)生課堂教學(xué)中理論知識的鞏固和增強學(xué)生理論知識學(xué)習(xí)的能力，是培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題并解決問題的能力、同時獲得創(chuàng)新意識與創(chuàng)新能力，因此實踐教學(xué)是為理論教學(xué)服務(wù)的，在整個機械制造工藝學(xué)教學(xué)環(huán)節(jié)中起著至關(guān)重要的作用。為達到機械制造工藝學(xué)課程的實踐教學(xué)及其相應(yīng)大綱的要求，要求學(xué)生實踐環(huán)節(jié)中要結(jié)合理論知識，在每個實踐環(huán)節(jié)中，對所學(xué)知識的應(yīng)用進行具體分析并提出自己的方案設(shè)計，與實踐應(yīng)用中的方案進行比較性研究并提出自己的見解，以提升自己的知識水平與能力?；贑DIO的機械制造工藝學(xué)實踐教學(xué)模式如圖2所示，實踐教學(xué)基地為某商用車有限公司。

四、成效及分析

分別對同一屆的兩個教學(xué)批次進行成績統(tǒng)計，每個教學(xué)批次隨機抽取學(xué)生80人，成績統(tǒng)計如下圖3所示。其理論教學(xué)中采用CDIO模式教學(xué)的成績平均分77.56，方差8.13，而采用傳統(tǒng)模式教學(xué)的成績平均分68.17，方差7.85；實驗教學(xué)中CDIO模式教學(xué)的成績平均分79.69，方差5.99，而采用傳統(tǒng)模式教學(xué)的成績平均分74.02，方差5.87；其課程設(shè)計中采用CDIO模式教學(xué)的成績平均分79.19，方差6.31，而采用傳統(tǒng)模式教學(xué)的成績平均分72.31，方差5.91；實踐教學(xué)中CDIO模式教學(xué)的成績平均分80.38，方差6.93，而采用傳統(tǒng)模式教學(xué)的成績平均分76.12，方差5.97?？梢姴捎玫牟捎肅DIO模式教學(xué)不僅讓學(xué)生的理論知識水平得到大幅提升，而且實踐能力也得到了很大的提高。

五、結(jié)束語

“CDIO”工程教學(xué)模式與目前的工程教育認(rèn)證要求是一致的，是以產(chǎn)出為導(dǎo)向的。本專業(yè)結(jié)合“CDIO”教育理念對機械制造工藝學(xué)進行了具體實踐，取得了比較好的效果，但是整個實施過程中的工作量非常大，可以讓機械專業(yè)的研究生一年級學(xué)生參與其中，這樣不僅幫助教師分擔(dān)一定的工作，而且研究生自己也學(xué)到了自主學(xué)習(xí)能力與實踐動手能力等很多知識，為其以后的科研奠定了基礎(chǔ)。通過結(jié)合“CDIO”教育理念進行教學(xué)，不僅保留了傳統(tǒng)理論教學(xué)體系的完整性，同時將“CDIO”教學(xué)模式融入到課程教學(xué)中，達到了理論與實踐相結(jié)合，使培養(yǎng)的學(xué)生適應(yīng)現(xiàn)代工程技術(shù)發(fā)展的需要。

參考文獻：

[1]顧佩華，包能勝，康全禮.CDIO在中國(上).高等工程教育研究，2012，(03) ：24.

[2]顧佩華，包能勝，康全禮.CDIO在中國(下).高等工程教育研究，2012，(5) ：34.

[3]鐘壽仙，張瑛，郭紹輝.MPC-CDIO教育教學(xué)模式的探索與實踐.高等工程教育研究，2015，(02) ：169.

[4]陳艷，魏星，李志梅.CDIO工學(xué)教學(xué)模式在數(shù)據(jù)庫應(yīng)用技術(shù)教學(xué)中的應(yīng)用.教育探索，2013，(3) ：136.

[5]王曉敏，崔巍，宋燕林.迭代式CDIO工程教育模式的研究與實踐.實驗技術(shù)與管理，2015，(5) ：200.

[6]陳琳.基于CDIO模式的網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)“工程能力”培養(yǎng).實驗室研究與探索，2016，(2) ：211.

[7]崔貫勛，王勇，王柯柯.基于CDIO的物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)實踐教學(xué)體系的研究與實踐.實驗技術(shù)與管理，2013，(5) ：111.