基于CDIO的液壓與氣壓傳動(dòng)技術(shù)應(yīng)用性教學(xué)研究與實(shí)踐①

張軍 張衛(wèi)忠 李文謹(jǐn)

[摘 ? ? ? ? ? 要] ?液壓與氣壓傳動(dòng)技術(shù)是一門實(shí)踐性很強(qiáng)又很抽象的專業(yè)基礎(chǔ)課程，為解決課程教學(xué)過程中理論與實(shí)踐難以平衡的問題，在液壓教學(xué)中采用以項(xiàng)目和應(yīng)用性為目標(biāo)，以CDIO理念的研究性教學(xué)為導(dǎo)向的教學(xué)方法引導(dǎo)學(xué)生在理論學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上進(jìn)行工程實(shí)踐和創(chuàng)新實(shí)踐。通過基于CDIO理念的研究性教學(xué)在課前作品觀摩、課堂教學(xué)方法、模擬仿真實(shí)踐、課后研究性實(shí)踐的實(shí)施與運(yùn)行促進(jìn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，縮短高校教育與企業(yè)需求之間的差距及為培養(yǎng)合格的應(yīng)用型新工科人才提供教學(xué)思路。

[關(guān) ? ?鍵 ? 詞] ?CDIO;教學(xué)研究;項(xiàng)目導(dǎo)向

[中圖分類號(hào)] ?G642 ? ? ? ? ? ? ? ? [文獻(xiàn)標(biāo)志碼] ?A ? ? ? ? ? ?[文章編號(hào)] ?2096-0603（2019）16-0090-02

液壓與氣壓傳動(dòng)技術(shù)是一門實(shí)踐性很強(qiáng)又很抽象的專業(yè)基礎(chǔ)課程，該課程非常重視專業(yè)知識(shí)的工程應(yīng)用和實(shí)踐技能的培養(yǎng)，目的是使學(xué)生對液壓元器件、液壓回路有全面的認(rèn)識(shí)，根據(jù)設(shè)備的使用環(huán)境和要求，根據(jù)該課程的知識(shí)框架結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，結(jié)合國家“新工科”的人才培養(yǎng)目標(biāo)和實(shí)際工作需求情況，我們在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)手段和考核模式等方面做一些改進(jìn)和完善，加快應(yīng)用型工科人才的培養(yǎng)。

一、課程改革的意義

傳統(tǒng)的“知識(shí)傳授型”教學(xué)模式主要強(qiáng)調(diào)教師的“講”，學(xué)生被動(dòng)“聽”和“記”，學(xué)生對所學(xué)的知識(shí)應(yīng)用到哪些領(lǐng)域及如何應(yīng)用感到很迷茫，從而導(dǎo)致學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和動(dòng)力不足，使教學(xué)效果大打折扣。現(xiàn)有教材大多是以大量的文字或圖表的形式對知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行靜態(tài)描述，專業(yè)術(shù)語多、難理解、內(nèi)容枯燥乏味、理論性強(qiáng)。現(xiàn)有的考核制度中“記”和“計(jì)算”的理論性和客觀性內(nèi)容過多，考核內(nèi)容比較片面，差異化不明顯，很少涉及學(xué)生對知識(shí)運(yùn)用、分析和創(chuàng)造力等方面的考核，導(dǎo)致學(xué)生平時(shí)學(xué)習(xí)積極性不高，全靠期末幾天的死記硬背應(yīng)付考試，以達(dá)到獲取學(xué)分的目的。

CDIO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(dòng)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工程教育理念不僅能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性，增強(qiáng)學(xué)生的動(dòng)手能力，提高學(xué)生綜合利用所學(xué)知識(shí)發(fā)現(xiàn)—提出—分析—解決問題的能力，而且能夠培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神和人際溝通能力。在液壓與氣壓傳動(dòng)技術(shù)這門課程的理論與實(shí)踐教學(xué)中，能夠有效地將教學(xué)內(nèi)容與工程實(shí)踐緊密結(jié)合起來，充分發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)新思維，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力以及創(chuàng)新能力。借鑒CDIO工程教育理念，構(gòu)建理論與實(shí)踐有效結(jié)合的教學(xué)模式，著力實(shí)現(xiàn)三個(gè)轉(zhuǎn)變，即從學(xué)科導(dǎo)向向目標(biāo)導(dǎo)向轉(zhuǎn)變、從教師中心向?qū)W生中心轉(zhuǎn)變和從知識(shí)課堂向能力課堂的轉(zhuǎn)變。以滿足社會(huì)對應(yīng)用型、創(chuàng)新型人才知識(shí)結(jié)構(gòu)和素質(zhì)能力的需求。

二、課程改革的內(nèi)容

（一）結(jié)合CDIO理念中先進(jìn)的教學(xué)方法轉(zhuǎn)變教學(xué)觀念

以提高學(xué)生運(yùn)用知識(shí)的能力為教學(xué)導(dǎo)向，突出知識(shí)的應(yīng)用性

和運(yùn)用方法，引導(dǎo)學(xué)生對知識(shí)的認(rèn)識(shí)理解和思考，明白所學(xué)知識(shí)在未來工作中的應(yīng)用價(jià)值，從而激發(fā)學(xué)生的求知欲，使學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)并能夠收集查閱最新的知識(shí)資料;引導(dǎo)學(xué)生對教學(xué)內(nèi)容的認(rèn)知過程從低層次的記憶、理解、應(yīng)用向高層次的分析、評價(jià)、創(chuàng)造等方向發(fā)展，從而實(shí)現(xiàn)知識(shí)課堂向能力課堂的轉(zhuǎn)變。在教學(xué)中越是常見的實(shí)例，學(xué)生對知識(shí)的接受和理解越容易，越能激發(fā)學(xué)生在課堂教學(xué)中討論和學(xué)習(xí)的熱情，促使學(xué)生主動(dòng)思考問題。如講述換向回路時(shí)，可以先讓學(xué)生通過PPT等多媒體動(dòng)態(tài)了解挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)的功用和特點(diǎn)及動(dòng)作順序，然后將復(fù)雜的液壓控制系統(tǒng)分解成若干個(gè)子項(xiàng)目單元——升降控制回路、回轉(zhuǎn)回路、行走回路等子單元，通過觀察執(zhí)行元件的動(dòng)作提出問題，再引入教材內(nèi)容，介紹回路的組成、結(jié)構(gòu)、原理及應(yīng)用等內(nèi)容，幫助學(xué)生了解理論知識(shí)如何在生活中應(yīng)用，有效地活躍了課堂氣氛，提高了教學(xué)質(zhì)量。

（二）豐富教學(xué)環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的習(xí)慣

在教學(xué)過程中除了采用PPT教學(xué)外，還要充分利用動(dòng)畫演示、實(shí)例視頻、3D仿真等教學(xué)方式激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。并結(jié)合課堂練習(xí)、自測試題庫等資源使學(xué)生更好地開展自學(xué)，讓學(xué)生懂得教學(xué)內(nèi)容的重難點(diǎn)及其應(yīng)用;也要善于利用仿真軟件程序幫助學(xué)生學(xué)習(xí)相關(guān)知識(shí)，例如，通過AMESim仿真，用戶可以使用已有的模型和子模型元件建立新的系統(tǒng)，更改元件背后的子模型，也可以裝載AMESim系統(tǒng)，執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)或設(shè)置批運(yùn)行，完成線性分析，輸出模型用在AMESim外運(yùn)行，完成設(shè)計(jì)探索研究，界面友好，操作方便。如圖1、圖2所示。

根據(jù)學(xué)習(xí)內(nèi)容，可以從圖1元件庫中選取液壓元件模型組成圖2液壓系統(tǒng)仿真圖，將靜止的二維知識(shí)點(diǎn)轉(zhuǎn)變成三維圖可視仿真圖，學(xué)生可以完成從液壓系統(tǒng)的構(gòu)思、設(shè)計(jì)，最后實(shí)現(xiàn)液壓系統(tǒng)的運(yùn)作等操作，并通過對結(jié)果的分析找出問題所在，從而減輕學(xué)生學(xué)習(xí)的難度，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，學(xué)生就會(huì)主動(dòng)搜索教學(xué)內(nèi)容和解決相關(guān)問題的方式方法，從而養(yǎng)成自主學(xué)習(xí)的習(xí)慣。

根據(jù)新工科的建設(shè)要求，本科教育除傳授知識(shí)外，主要任務(wù)是培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)和應(yīng)用實(shí)踐的能力。隨著產(chǎn)業(yè)的更新?lián)Q代和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，知識(shí)更新日新月異，要求學(xué)生必須具備對已學(xué)知識(shí)的運(yùn)用能力或者查找資料的能力。因此，在教學(xué)過程中，教師在精心設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容與過程的同時(shí)，引入“以考代講”“考評結(jié)合”等教學(xué)環(huán)節(jié)。運(yùn)用常見的案例考核課前知識(shí)的形式代替部分講授，或引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)知識(shí)內(nèi)容分析案例、教師點(diǎn)評的模式代替部分講授課程。此外，積極引導(dǎo)學(xué)生參加各類學(xué)科競賽活動(dòng)，參與教師的教科研項(xiàng)目，提高學(xué)生對知識(shí)的理解和應(yīng)用能力，促使學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力的形成。

（三）加強(qiáng)理論與實(shí)踐的聯(lián)系

為了解決學(xué)生“學(xué)而不思則罔”的問題，在教學(xué)過程中講述相關(guān)知識(shí)內(nèi)容時(shí)，可多介紹知識(shí)點(diǎn)的應(yīng)用領(lǐng)域與實(shí)際應(yīng)用，并講解實(shí)際應(yīng)用中可能出現(xiàn)的問題和解決問題的方法，也可以鼓勵(lì)學(xué)生自己分析出現(xiàn)問題的原因并找出解決方法，結(jié)合液壓實(shí)驗(yàn)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)、學(xué)科競賽等實(shí)踐環(huán)節(jié)中涉及的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，加強(qiáng)與學(xué)生的教學(xué)討論交流。另外，為了便于學(xué)生理解和消化理論知識(shí)，在專業(yè)實(shí)驗(yàn)室講授液壓與氣壓傳動(dòng)技術(shù)課程，將理論知識(shí)借助實(shí)物或者模型進(jìn)行充分講解，在此方式下，講課內(nèi)容不會(huì)顯得空洞乏味，將抽象知識(shí)點(diǎn)具體化和形象化，加深和強(qiáng)化了學(xué)生對知識(shí)點(diǎn)的理解和掌握。提高學(xué)生運(yùn)用理論知識(shí)的能力，我們教師的教科研項(xiàng)目也吸引一部分學(xué)生參與。

（四）引入多元化考核標(biāo)準(zhǔn)

“評估學(xué)習(xí)產(chǎn)出”是CDIO理念非常重要的內(nèi)容，所以合理設(shè)計(jì)考核內(nèi)容并對學(xué)生各方面能力進(jìn)行客觀評價(jià)和檢測是不斷改進(jìn)完善課程的重要內(nèi)容。液壓與氣壓傳動(dòng)技術(shù)課程主要考查學(xué)生對液壓元器件特性、液壓回路和液壓系統(tǒng)組成等內(nèi)容的掌握情況，原來的考核方式是平時(shí)成績（30%）+期末卷面考試成績（70%），考核方式過于傳統(tǒng)及內(nèi)容過于單一，不能全面反映學(xué)生對知識(shí)的理解和掌握程度，不符合應(yīng)用型人才的教育要求，不利于提高學(xué)生分析問題、解決問題的能力。改革后的課程考核標(biāo)準(zhǔn)的構(gòu)成為：出勤（10%）+課堂互動(dòng)（20%）+課外作業(yè)（20%）+期末考試成績（50%），并且期末考試的內(nèi)容也大幅增加了對典型案例進(jìn)行分析、計(jì)算及標(biāo)注等實(shí)踐性較強(qiáng)的知識(shí)點(diǎn)比例，增強(qiáng)了對學(xué)生分析和解決問題能力及查找工具資料能力的考核。經(jīng)過采取以上所述的考核模式，課程改革初步取得了成效，學(xué)生對課程學(xué)習(xí)的重視程度明顯提高，學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力也得到較大提升，學(xué)生在課堂中積極查找手冊，并踴躍提問，并且學(xué)生在試卷中分析解題的思路和方法多樣化了。隨著學(xué)生成績評價(jià)體系的逐步建立和完善，2016級機(jī)械學(xué)生成績得到大幅提高，如下表所示。

除此以外，我們還積極探討“以證代考”的考核模式，即以職業(yè)證書、發(fā)表論文、申請專利等形式代替部分考試成績，從而提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和創(chuàng)造性，達(dá)到學(xué)以致用的教學(xué)目的。

三、結(jié)語

總之，深刻理解CDIO教育理念并進(jìn)行實(shí)踐和探索，引入多樣化的授課方式和多元化考核模式，以企業(yè)需求與職業(yè)發(fā)展為導(dǎo)向確立培養(yǎng)目標(biāo)，以“產(chǎn)出導(dǎo)向”模式改革液壓與氣壓傳動(dòng)技術(shù)課程，重構(gòu)教學(xué)課程內(nèi)容、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和考核模式，強(qiáng)化學(xué)生對知識(shí)的理解和運(yùn)用能力，促進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新型和應(yīng)用型人才的培養(yǎng)。

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編輯 馮永霞