基于CDIO工程教育模式的《機(jī)械制造技術(shù)》教學(xué)改革探索

王艷 錢煒

摘要：眾所周知，傳統(tǒng)教育已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代教學(xué)的需求，文章以《機(jī)械制造技術(shù)》課程為研究對象，引入CDIO國際工程教育思想，重新建立了教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)體系，利用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，建立了跨越時(shí)空、方便學(xué)生自主學(xué)習(xí)的“外延式”教學(xué)模式，從產(chǎn)品加工的整個(gè)周期出發(fā)，讓學(xué)生以主動(dòng)的、實(shí)踐的、團(tuán)隊(duì)協(xié)作的精神參與其中，實(shí)踐結(jié)果表明：學(xué)生的理論知識與實(shí)踐能力都得到了很大的提升。

關(guān)鍵詞：機(jī)械制造技術(shù);CDIO工程教育;教學(xué)改革

中圖分類號：G642.0? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ?文章編號：1674-9324（2019）40-0072-02

一、引言

CDIO工程教育模式是近年來國際工程教育改革的最新成果。從2000年起，麻省理工學(xué)院和瑞典皇家工學(xué)院等四所大學(xué)組成的跨國研究經(jīng)過四年的探索研究，創(chuàng)立了CDIO新型工程教育理念。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(gè)人能力、人際團(tuán)隊(duì)能力和工程系統(tǒng)能力四個(gè)層面，大綱要求以綜合的培養(yǎng)方式使學(xué)生在這四個(gè)層面達(dá)到預(yù)定目標(biāo)，強(qiáng)調(diào)“少講、多做、勤練”，充分挖掘?qū)W生的自主創(chuàng)新能力和自學(xué)意識。本科階段的工程教育必須考慮兩個(gè)中心問題，即如何使工科學(xué)生畢業(yè)時(shí)具備良好的能力水平和素質(zhì)素養(yǎng)，如何保證學(xué)生能很好地學(xué)到這些知識與能力。那么，對于教師而言，就要面對“做什么”與“如何做”的問題?！稒C(jī)械制造技術(shù)》是一門理論性及實(shí)踐性都很強(qiáng)、且具有重要工程應(yīng)用價(jià)值的課程，該課程整合了過去《機(jī)械制造工藝學(xué)》、《金屬切削原理與刀具》、《金屬切削機(jī)床》和《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)》四門主干課程的內(nèi)容，涉及面廣，理論性、綜合性、實(shí)踐性都很強(qiáng)。

二、基于CDIO的《機(jī)械制造技術(shù)》的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)體系建立

《機(jī)械制造技術(shù)》課程教學(xué)體系包括理論教學(xué)體系和實(shí)踐教學(xué)體系，它們都是以工藝和夾具課程設(shè)計(jì)這一實(shí)踐環(huán)節(jié)為目的和檢驗(yàn)手段。《機(jī)械制造技術(shù)》課程設(shè)計(jì)安排在理論教學(xué)和生產(chǎn)實(shí)習(xí)之后，通過對某零件進(jìn)行工藝過程分析，讓學(xué)生親自編制給定零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程，以提高學(xué)生對機(jī)械零件幾何特征和技術(shù)要求的綜合分析能力，加深學(xué)生對工藝規(guī)程編制原則的理解，提升學(xué)生對這些原則的綜合應(yīng)用能力，最終達(dá)到提高學(xué)生編制工藝規(guī)程能力的目的，通過某工藝過程的夾具設(shè)計(jì)，構(gòu)成一個(gè)課程設(shè)計(jì)的總?cè)蝿?wù)。

1.理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)的內(nèi)容設(shè)計(jì)。為達(dá)到《機(jī)械制造技術(shù)》課程的理論教學(xué)、課程設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)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(jī)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(jìn)行相應(yīng)的工藝及夾具課程設(shè)計(jì)，完成包括構(gòu)想、設(shè)計(jì)、實(shí)施、改進(jìn)和展示的全過程的團(tuán)隊(duì)合作，促使學(xué)生在團(tuán)隊(duì)合作中進(jìn)行探究式學(xué)習(xí)，提升自己的知識水平與能力，并在學(xué)習(xí)中體會(huì)并發(fā)現(xiàn)樂趣。基于CDIO的《機(jī)械制造技術(shù)》課程理論教學(xué)、課程設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式如圖1所示。

2.實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)。實(shí)踐教學(xué)是為了鞏固課堂教學(xué)中的理論知識和增強(qiáng)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(shí)獲得創(chuàng)新意識與創(chuàng)新能力，因此實(shí)踐教學(xué)是為理論教學(xué)服務(wù)的，在整個(gè)機(jī)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。機(jī)制專業(yè)的學(xué)生實(shí)習(xí)通常分三次進(jìn)行：一是金工實(shí)習(xí)，在學(xué)校內(nèi)部工程訓(xùn)練中心進(jìn)行，通過實(shí)習(xí)對金屬材料加工的主要工藝方法和工藝過程形成初步感性認(rèn)識。二是認(rèn)識實(shí)習(xí)，主要是到不同類型的機(jī)械制造類企業(yè)的生產(chǎn)現(xiàn)場參觀，使學(xué)生對企業(yè)中使用的各種機(jī)械加工方法以及工藝過程形成進(jìn)一步的感性認(rèn)識。三是生產(chǎn)實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)，緊跟在理論教學(xué)之后進(jìn)行，是更加深入和全面的實(shí)習(xí)。學(xué)生經(jīng)過理論課學(xué)習(xí)之后，帶著驗(yàn)證理論觀點(diǎn)以及用所學(xué)理論去分析問題的愿望和要求，到生產(chǎn)現(xiàn)場實(shí)習(xí)，可以很好地鞏固所學(xué)的知識和理論，實(shí)習(xí)地點(diǎn)一般安排在發(fā)動(dòng)機(jī)廠，主要了解曲軸、凸輪軸、連桿、曲軸和箱體五大件的詳細(xì)生產(chǎn)工藝流程和裝配方法，以及相應(yīng)工裝夾具等內(nèi)容。基于CDIO的《機(jī)械制造技術(shù)》實(shí)踐教學(xué)模式如圖2所示。

三、利用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，建立跨越時(shí)空、方便學(xué)生自主學(xué)習(xí)的“外延式”教學(xué)模式

學(xué)院的《機(jī)械制造技術(shù)》自實(shí)施“卓越計(jì)劃”后，課程的實(shí)踐教學(xué)學(xué)時(shí)將大幅度增加，這將導(dǎo)致課堂理論教學(xué)學(xué)時(shí)一定程度的減少。目前機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)的《機(jī)械制造技術(shù)》總學(xué)時(shí)減少為48學(xué)時(shí)，這必然導(dǎo)致課堂上老師講解的時(shí)間減少。利用多媒體網(wǎng)絡(luò)教學(xué)、模擬仿真教學(xué)等現(xiàn)代信息技術(shù)，建設(shè)基于校園網(wǎng)的資源平臺、教學(xué)平臺和管理平臺，豐富網(wǎng)上教學(xué)資源，是解決這一矛盾的有效方法。目前課堂教學(xué)中廣泛采用的多媒體教學(xué)相對于傳統(tǒng)的板書教學(xué)方法而言，可以在有限的授課時(shí)間內(nèi)傳授更多的內(nèi)容。但其信息傳遞是單方向的，學(xué)生被動(dòng)地接受知識，很難在課堂上全部消化吸收。利用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺開展網(wǎng)絡(luò)輔助教學(xué)，使課堂教學(xué)和網(wǎng)絡(luò)教學(xué)有機(jī)地結(jié)合起來，課堂教學(xué)中確立教師的主導(dǎo)作用，課外借助于網(wǎng)絡(luò)平臺發(fā)揮學(xué)生的自主作用，將課堂教學(xué)延伸到了課外，使《機(jī)械制造技術(shù)》的教與學(xué)突破了時(shí)間和地點(diǎn)的限制。另外，網(wǎng)絡(luò)教學(xué)交互性強(qiáng)，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)教學(xué)方式存在的不足，給教學(xué)和學(xué)習(xí)帶來了新鮮感和樂趣，培養(yǎng)了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)、協(xié)作學(xué)習(xí)和探究、創(chuàng)新的能力。

四、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，兩者都是以產(chǎn)出為導(dǎo)向的。本學(xué)院機(jī)械制造及其自動(dòng)化專業(yè)結(jié)合CDIO教育理念對《機(jī)械制造技術(shù)》進(jìn)行了具體的實(shí)踐，取得了比較好的效果，《機(jī)械制造技術(shù)》順利通過了2017年的中國工程教育論證。總之，通過結(jié)合CDIO教育理念進(jìn)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(shí)將CDIO教學(xué)模式融入課程教學(xué)中，做到了理論與實(shí)踐相結(jié)合，使培養(yǎng)的學(xué)生更加適應(yīng)現(xiàn)代工程技術(shù)發(fā)展的需要。

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