基于CDIO的應(yīng)用型本科液壓傳動課程改革與實(shí)踐

鐘家勤，何永玲，王躍飛，何 維，魯 娟，楊爾慧，王驥月

(北部灣大學(xué) 機(jī)械與船舶海洋工程學(xué)院，廣西 欽州 535011)

CDIO工程教育模式是近年來國際工程教育改革的最新成果，其代表構(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)到產(chǎn)品運(yùn)行的生命周期為載體 ,讓學(xué)生以主動的、 實(shí)踐的、 課程之間有機(jī)聯(lián)系的方式學(xué)習(xí)工程。CDIO培養(yǎng)大綱將工程畢業(yè)生的能力分為工程基礎(chǔ)知識、 個人能力、 人際團(tuán)隊(duì)能力和工程系統(tǒng)能力四個層面，大綱要求以綜合的培養(yǎng)方式使學(xué)生在這四個層面達(dá)到預(yù)定目標(biāo)[1-3]。近年來，我國高等教育重點(diǎn)放在應(yīng)用型人才的培養(yǎng)[4]，而CDIO工程教育模式正是以項(xiàng)目為導(dǎo)向培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力。機(jī)械工程及自動化專業(yè)的一門專業(yè)必修課，是研究液壓傳動的基本理論。該課程在機(jī)械專業(yè)應(yīng)用型人才培養(yǎng)方案中要求學(xué)生能夠應(yīng)用所學(xué)理論知識解決機(jī)械工程的實(shí)際問題，為以后從事機(jī)械工程的實(shí)際工作和科研奠定一定的理論基礎(chǔ)，且對學(xué)生解決實(shí)際中的工程問題提出了很高的要求。因此，本文結(jié)合CDIO工程教育模式改革我校的液壓傳動的教學(xué)模式，以項(xiàng)目為基礎(chǔ)導(dǎo)向，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生的實(shí)踐能力。

1 液壓傳動本科教學(xué)中存在的問題

1.1 傳統(tǒng)填鴨式教學(xué)模式過于枯燥

我國的現(xiàn)代教育理念早期主要來源于蘇聯(lián)以N.A.Kaiipob為代表的教育思想[5]。在教學(xué)過程中，大多數(shù)情況下，都是老師在講，學(xué)生在底下聽，老師講原理講重點(diǎn)，雖然老師給出很多動圖以及視頻來幫助學(xué)生的理解以及增加上課的生動性，但是學(xué)生對于兩個小時的課堂，很難接受那么多新知識，也很難去消化填鴨式的知識，隨著知識的連貫性越多，學(xué)生對于這種教學(xué)模式的接受就更弱，從而使較小效果不明顯，學(xué)生提不起精神。從課程設(shè)置上看，48個學(xué)時的課程，總共十個章節(jié)，本身課本內(nèi)容都比較難講完，實(shí)踐部分老師們一般都縮短再縮短，為完成教學(xué)任務(wù)量，也造成很多老師壓縮內(nèi)容去填鴨重點(diǎn)，這種被動式的教學(xué)在現(xiàn)代大娛樂的時代很難吸引學(xué)生的注意力。

1.2 學(xué)生的課程體系結(jié)構(gòu)不完整

液壓傳動是一門專業(yè)必修課，其實(shí)際是多學(xué)科交叉的一門學(xué)科，在對常用液壓元件工作原理、液壓基本回路、典型液壓系統(tǒng)的分析和討論，使學(xué)生掌握液壓技術(shù)的基本概念、基本原理和元件、回路分析的基本方法,提高分析液壓系統(tǒng)的思維能力與計(jì)算能力,以便為學(xué)習(xí)后續(xù)課程奠定必要的基礎(chǔ)。就這門課程而言，需要學(xué)生除了要掌握力學(xué)基礎(chǔ)、電學(xué)基礎(chǔ)等知識，還要了解機(jī)械制圖、機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、機(jī)械原理等專業(yè)知識，其雖側(cè)重原理，但內(nèi)容密切結(jié)合工程實(shí)際。本校課程設(shè)置在第五個學(xué)期，對學(xué)生而言，還未能熟練運(yùn)用基礎(chǔ)知識以及專業(yè)知識，在學(xué)習(xí)過程中表現(xiàn)出強(qiáng)烈的困難性，一方面需要本課程將多學(xué)科交叉串聯(lián)起來，另一方面也體現(xiàn)學(xué)生知識結(jié)構(gòu)的不完整而導(dǎo)致的學(xué)習(xí)效率低、學(xué)習(xí)積極性差。此外，對于應(yīng)用型的本科院校，本門課程對學(xué)生的應(yīng)用實(shí)踐能力要求比較高，但大多數(shù)學(xué)生都沒有參與到實(shí)踐中去。

1.3 教學(xué)內(nèi)容單一陳舊且實(shí)踐性差

應(yīng)用型本科是以應(yīng)用為辦學(xué)定位，其對于滿足中國經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展，對高層次應(yīng)用型人才需要以及推進(jìn)中國高等教育大眾化進(jìn)程起到了積極的促進(jìn)作用。因此應(yīng)重視實(shí)踐教學(xué)、強(qiáng)化應(yīng)用型人才培養(yǎng)。國內(nèi)的諸多高校近年也紛紛在教育教學(xué)改革的探索中注重實(shí)踐環(huán)境的強(qiáng)化，因?yàn)槿藗円言絹碓角逍训恼J(rèn)識到，實(shí)踐教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的重要環(huán)節(jié)，也是提高學(xué)生社會職業(yè)素養(yǎng)和就業(yè)競爭力的重要途徑。但是在探索階段，很多高校找不準(zhǔn)定位，同時因?yàn)閷?shí)踐教學(xué)的難以實(shí)施，依然采用原有陳舊的教學(xué)內(nèi)容，并且實(shí)踐環(huán)節(jié)進(jìn)展過于簡單，很多液壓傳動的課程還是在平臺上只是進(jìn)行簡單的線路連接，學(xué)生難以對原理靈活應(yīng)用到實(shí)踐中去。

2 基于CDIO并以項(xiàng)目為導(dǎo)向的液壓傳動教學(xué)

2.1 課程定位

液壓傳動是機(jī)械類專業(yè)的一門專業(yè)課程，重點(diǎn)在于培養(yǎng)學(xué)生掌握液壓的基本知識、基本原理和基本算法，熟練掌握液壓元器件以及典型的液壓系統(tǒng)，初步具備從事簡單液壓回路設(shè)計(jì)、機(jī)床等液壓系統(tǒng)的安裝調(diào)整、使用維護(hù)、故障診斷和排除的職業(yè)能力，為今后解決生產(chǎn)實(shí)際問題及繼續(xù)學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。

本課程的學(xué)習(xí)對學(xué)生的創(chuàng)新能力、思維方式、科學(xué)研究以及實(shí)踐中解決工程問題的能力都得到極大地培養(yǎng)，并且對后續(xù)課程的學(xué)習(xí)具有十分重要的作用，液壓傳動可實(shí)現(xiàn)本科教學(xué)的培養(yǎng)目標(biāo)，能滿足機(jī)電一體化專業(yè)人才培養(yǎng)的要求。

2.2 基于CDIO的培養(yǎng)目標(biāo)

CDIO以工程化的角度確定了人才培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)，這些標(biāo)準(zhǔn)以一種明晰的方式刻畫出合格的工程師所應(yīng)該具備的能力。在課程教學(xué)改革的過程中，首先要制定CDIO能力培養(yǎng)目標(biāo)矩陣，以便清晰地給出課程的學(xué)習(xí)目標(biāo)，明確課程服從了CDIO中的哪些標(biāo)準(zhǔn)，培養(yǎng)了學(xué)生CDIO中哪些相關(guān)的能力。這樣做一方面可以使得教學(xué)設(shè)計(jì)者能夠從微觀的層面來綜合考量專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)的合理性，另一方面也使得學(xué)生的能力評估有了可靠的依據(jù)。 通過液壓傳動課程的課程群設(shè)置，在CDIO模式下，液壓傳動課程教學(xué)的學(xué)習(xí)目標(biāo)由兩個部分組成，分別是技術(shù)目標(biāo)和CDIO能力培養(yǎng)目標(biāo)。技術(shù)目標(biāo)側(cè)重于在教學(xué)過程中，學(xué)生技術(shù)水平的提高。技術(shù)目標(biāo)主要是學(xué)生在課程中所需要掌握的技術(shù)的具體要求，由6個方面組成：(1)液壓傳動系統(tǒng)基本參數(shù)的計(jì)算能力；(2)液壓回路設(shè)計(jì)；(3)實(shí)際應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)；(4)液壓元器件、回路基本概念等相關(guān)知識點(diǎn)與技術(shù)；(5)分析液壓系統(tǒng)故障的能力；(6)液壓傳動與其他知識(如機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械制圖等)的綜合應(yīng)用。在CDIO能力培養(yǎng)目標(biāo)方面，液壓傳動課程在4個大層次中的28個微觀層次上建立了培養(yǎng)目標(biāo)如表1所示。

表1 CDIO能力培養(yǎng)目標(biāo)

2.3 項(xiàng)目實(shí)施環(huán)節(jié)

液壓傳動實(shí)施環(huán)節(jié)在理論教學(xué)的基礎(chǔ)上以項(xiàng)目為導(dǎo)向作為教學(xué)環(huán)節(jié)的重要實(shí)施環(huán)節(jié)。根據(jù)CDIO的基本思想實(shí)施教學(xué)，具體實(shí)施過程如下四個主要環(huán)節(jié)：第一，液壓傳動的理論教學(xué)環(huán)節(jié)；第二，將設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)的相關(guān)任務(wù)的下達(dá)給學(xué)生，讓學(xué)生自行組隊(duì)；第三和第四階段則貫穿于CDIO中液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)

到制作的完整的過程并進(jìn)行驗(yàn)證系統(tǒng)。由于通過傳統(tǒng)的教學(xué)只是傳授知識給學(xué)生，對學(xué)生各方面綜合能力的培養(yǎng)比較薄弱，難以實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)能力目標(biāo)，因此CDIO中的能力目標(biāo)培養(yǎng)需經(jīng)過項(xiàng)目驅(qū)動來實(shí)現(xiàn)，通過讓學(xué)生在設(shè)計(jì)過程以及團(tuán)隊(duì)合作中學(xué)習(xí)基礎(chǔ)知識并綜合應(yīng)用各項(xiàng)能力，既可培養(yǎng)專業(yè)技術(shù)能力、也可提高自身內(nèi)化的非技術(shù)能力。此外，每個環(huán)節(jié)有重點(diǎn)性地對應(yīng)學(xué)生的學(xué)習(xí)培養(yǎng)目標(biāo)。

3 結(jié)束語

本文提出以及CDIO的液壓傳動課程教學(xué)改革，將液壓傳動的教學(xué)結(jié)合CDIO教育模式的教育過程進(jìn)行本科教學(xué)深化知識系統(tǒng)化，應(yīng)用以實(shí)踐教學(xué)探討課堂教學(xué)、結(jié)合項(xiàng)目為導(dǎo)向的培養(yǎng)過程的教學(xué)方法，從而提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)興趣、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力、實(shí)踐能力以及職業(yè)素質(zhì)等，為應(yīng)用型人才的培養(yǎng)提供了一種行之有效的教育方式。