“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下CDIO教學(xué)模式研究
——以高職機(jī)電類學(xué)生綜合職業(yè)能力培養(yǎng)為例

朱敬花，莊燕，汪小涵

（九州職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機(jī)電與汽車工程學(xué)院，江蘇 徐州 221116）

0 引 言

液壓傳動(dòng)技術(shù)是高職機(jī)電一體化專業(yè)中實(shí)踐性較強(qiáng)的一門(mén)專業(yè)基礎(chǔ)課程，教學(xué)目的是讓學(xué)生掌握液壓五大元件的功能與使用方法，對(duì)液壓系統(tǒng)回路有一個(gè)系統(tǒng)全面的認(rèn)識(shí)，為學(xué)生畢業(yè)后從事液壓相關(guān)工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。在高等教育大眾化背景下，高職學(xué)生大多文化功底薄弱，學(xué)生的綜合素質(zhì)能力也不高，以教師為中心傳統(tǒng)教學(xué)模式的弊病依然廣泛存在，尤其體現(xiàn)在理論性比較強(qiáng)的一些專業(yè)課程中，對(duì)于學(xué)生學(xué)習(xí)積極性的提高和學(xué)生綜合職業(yè)能力的提升有著嚴(yán)重的影響。針對(duì)當(dāng)前存在的問(wèn)題，借助“互聯(lián)網(wǎng)+”，將CDIO教學(xué)模式全方位融入課堂教學(xué)中是十分有必要的。

1 “互聯(lián)網(wǎng)+”背景下CDIO 教學(xué)模式研究

2015年5月4日，國(guó)務(wù)院政府辦公廳印發(fā)的《關(guān)于深化高等學(xué)校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育改革的實(shí)施意見(jiàn)》指出：職業(yè)教育要緊跟趨勢(shì)轉(zhuǎn)變觀念，結(jié)合專業(yè)特點(diǎn)創(chuàng)新教研模式和教學(xué)體系，有效提升學(xué)生的職業(yè)技能水平，促進(jìn)學(xué)生綜合素質(zhì)的全面提升，所培養(yǎng)的人才規(guī)格要貼合社會(huì)發(fā)展的需要。借助互聯(lián)網(wǎng)的東風(fēng)，與時(shí)俱進(jìn)，將“互聯(lián)網(wǎng)+”與高職教育進(jìn)行全面、系統(tǒng)、深層次的融合，對(duì)教學(xué)的全過(guò)程（教學(xué)模式、教學(xué)內(nèi)容、評(píng)價(jià)手段等）進(jìn)行深層次的變革。根據(jù)學(xué)生和企業(yè)的需要進(jìn)行精準(zhǔn)教學(xué)，全面提升學(xué)生的職業(yè)技能和職業(yè)素養(yǎng)，是目前高職教育教學(xué)迫切需要解決和突破的問(wèn)題。

CDIO 教學(xué)模式是由世界多所頂尖大學(xué)數(shù)位知名導(dǎo)師經(jīng)過(guò)多年實(shí)踐探索共同提出的一種全新的工程教育理念和教學(xué)應(yīng)用模式，CDIO 中C（Conceive）、D（Design）、I（Implement）和O（Operate）分別代表項(xiàng)目構(gòu)思、項(xiàng)目設(shè)計(jì)、項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)和項(xiàng)目運(yùn)作，四個(gè)階段環(huán)環(huán)相扣，層層遞進(jìn)，強(qiáng)調(diào)在學(xué)生的整個(gè)學(xué)習(xí)過(guò)程中學(xué)習(xí)應(yīng)該是快樂(lè)的、積極的，在提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的同時(shí)也要強(qiáng)化對(duì)學(xué)生專業(yè)技能的培養(yǎng)，以提高學(xué)生綜合利用所學(xué)知識(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、提出問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，同時(shí)使學(xué)生在學(xué)習(xí)和工作過(guò)程中提升其自身的集體榮譽(yù)感、團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神和溝通能力。

“互聯(lián)網(wǎng)+”要求高校結(jié)合自身特點(diǎn)和專業(yè)情況，利用信息化手段，讓學(xué)生在輕松愉悅的環(huán)境下掌握專業(yè)技能，并能融會(huì)貫通、與時(shí)俱進(jìn)。這與CDIO 教學(xué)理念所要求的培養(yǎng)具有工程素質(zhì)的人才在方式手段上是相互促進(jìn)的，目標(biāo)也是一致的。

2 “互聯(lián)網(wǎng)+”背景下CDIO 教學(xué)模式的具體實(shí)施過(guò)程

2.1 研究對(duì)象

我院的液壓傳動(dòng)技術(shù)課程在二年級(jí)第二學(xué)期開(kāi)設(shè)，該階段的學(xué)生已經(jīng)熟悉大學(xué)生活并已具備了學(xué)習(xí)液壓傳動(dòng)技術(shù)課程的專業(yè)基礎(chǔ)。選取我院機(jī)電一體化專業(yè)2020 班級(jí)學(xué)生實(shí)施CDIO 教學(xué)模式，對(duì)照學(xué)生為2020 級(jí)機(jī)械制造及其自動(dòng)化班級(jí)學(xué)生。兩個(gè)班級(jí)人數(shù)相當(dāng)，同時(shí)選取的教學(xué)資料、上課地點(diǎn)、課時(shí)量及授課教師均相同，而且兩組學(xué)生在前期課程的學(xué)習(xí)中成績(jī)都符合正態(tài)分布，具有可比性。

2.2 研究方法

對(duì)照班學(xué)生為統(tǒng)班上課，任課教師按照教學(xué)大綱要求采用傳統(tǒng)教學(xué)模式對(duì)課程理論知識(shí)和實(shí)驗(yàn)仿真環(huán)節(jié)進(jìn)行講解，學(xué)生按照傳統(tǒng)座次聽(tīng)課，并按照老師的要求獨(dú)立完成課程作業(yè)。試驗(yàn)班采用“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下CDIO 教學(xué)模式授課。教學(xué)內(nèi)容選取液壓傳動(dòng)技術(shù)課程中的綜合能力運(yùn)用部分——液壓基本回路分析中的方向控制回路，進(jìn)行教學(xué)試驗(yàn)。

在“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下，基于CDIO 教育教學(xué)理念，從培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)能力、綜合職業(yè)能力（個(gè)人能力素質(zhì)和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力）以及創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力入手，從課堂理論教學(xué)、實(shí)踐教學(xué)以及創(chuàng)建創(chuàng)新活動(dòng)出發(fā)，對(duì)課堂教學(xué)模式進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，具體實(shí)施過(guò)程為：

（1）CDIO-C（Conceive）—項(xiàng)目構(gòu)思。深入分析平面磨床工作臺(tái)液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，如圖1所示。將液壓課程教學(xué)內(nèi)容與企業(yè)用人需求、工程實(shí)踐要求緊密結(jié)合；對(duì)知識(shí)的傳授遵循：元件（單向閥、換向閥）—回路（換向回路、鎖緊回路）—系統(tǒng)（以平面磨床工作臺(tái)液壓系統(tǒng)為例），學(xué)習(xí)的過(guò)程遵循概念—原理—系統(tǒng)應(yīng)用，層層遞進(jìn)、拓展延伸。

圖1 平面磨床工作臺(tái)液壓系統(tǒng)圖

同時(shí)教師利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)多方面搜集典型動(dòng)畫(huà)回路（動(dòng)畫(huà)回路體現(xiàn)知識(shí)的可視性，讓抽象的油路分析變得生動(dòng)形象），供學(xué)生探討分析強(qiáng)化知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)，同時(shí)分析總結(jié)兩種典型回路中的核心元件，分析兩種回路的特點(diǎn)及應(yīng)用場(chǎng)合。學(xué)生“看中學(xué)”“學(xué)中做”，在整個(gè)教學(xué)過(guò)程中杜絕了教師滿堂灌的弊病，學(xué)生也不再是被動(dòng)接受者，對(duì)于每一個(gè)回路教師都會(huì)進(jìn)行有針對(duì)性的引導(dǎo)分析。

（2）CDIO-D（Design）—項(xiàng)目設(shè)計(jì)。教學(xué)內(nèi)容的組織有別于傳統(tǒng)教學(xué)方式，將CDIO 強(qiáng)調(diào)的注重學(xué)生工程能力的培養(yǎng)應(yīng)用到課程中。教師結(jié)合工程實(shí)例，通過(guò)學(xué)習(xí)通平臺(tái)上的“活動(dòng)”下發(fā)任務(wù)工單，并在任務(wù)工單中明確設(shè)計(jì)內(nèi)容、任務(wù)要求及任務(wù)目的，如圖2所示。

圖2 課堂任務(wù)工單

在教學(xué)過(guò)程中層層設(shè)疑，引導(dǎo)啟發(fā)學(xué)生獨(dú)立思考，培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。

（3）CDIO-I（Implement）—項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)。學(xué)生端連接到線上平臺(tái)下發(fā)的課程任務(wù)后，以項(xiàng)目小組的形式展開(kāi)討論。對(duì)系統(tǒng)方案進(jìn)行設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)內(nèi)容包括系統(tǒng)調(diào)速方案、壓力控制方案以及順序工作方案，確定系統(tǒng)主要參數(shù)（工作壓力的選取、載荷的組成計(jì)算、液壓缸主要結(jié)構(gòu)尺寸及所需流量），根據(jù)系統(tǒng)要求選擇液壓源、液壓泵、液壓閥、油箱等液壓元件。完成這些任務(wù)后，各小組將討論出的液壓系統(tǒng)原理圖通過(guò)FluidSIM 軟件進(jìn)行繪制，由小組長(zhǎng)通過(guò)線上平臺(tái)上傳，并對(duì)磨床液壓系統(tǒng)工作過(guò)程進(jìn)行分析，如圖3所示。圖4為線上平臺(tái)提取出的學(xué)生搭建好的液壓系統(tǒng)原理圖。

圖3 線上平臺(tái)項(xiàng)目討論內(nèi)容圖

圖4 磨床液壓系統(tǒng)原理圖

通過(guò)線上討論區(qū)實(shí)現(xiàn)師生、生生互動(dòng)，促進(jìn)思考，引導(dǎo)學(xué)習(xí)性投入，了解學(xué)生疑點(diǎn)，分析平臺(tái)數(shù)據(jù)反饋，優(yōu)化教學(xué)流程。

（4）CDIO-O（Operate）—項(xiàng)目運(yùn)作。小組成員對(duì)提出的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行討論分析，通過(guò)FluidSIM4.2 虛擬仿真軟件對(duì)搭建好的系統(tǒng)原理圖進(jìn)行模擬仿真，如圖5所示，利用系統(tǒng)的在線仿真功能查看液壓元器件的狀態(tài)圖，根據(jù)模擬動(dòng)作情況驗(yàn)證回路搭建的合理與否，根據(jù)元器件參數(shù)進(jìn)行在線調(diào)試，反查已經(jīng)搭建好的回路，并進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。

圖5 平面磨床工作臺(tái)液壓系統(tǒng)模擬仿真圖

任務(wù)完成后小組組長(zhǎng)將成果材料通過(guò)學(xué)習(xí)通平臺(tái)進(jìn)行在線展示，小組成員之間互相點(diǎn)評(píng)，提出問(wèn)題，并針對(duì)問(wèn)題點(diǎn)進(jìn)行討論分析。學(xué)生通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料，進(jìn)行組內(nèi)交流、組間交流，以有效促進(jìn)問(wèn)題達(dá)成度。教師進(jìn)行巡回指導(dǎo)，實(shí)時(shí)記錄學(xué)生的任務(wù)完成情況并及時(shí)給予指導(dǎo)。

3 考核與評(píng)價(jià)

學(xué)生的最終成績(jī)不以一張?jiān)嚲矸指呦?，建立以過(guò)程考核為主的綜合考核評(píng)價(jià)體系，同時(shí)將學(xué)生綜合職業(yè)技能納入考核范圍。百分制成績(jī)中線上學(xué)習(xí)討論占20%、線下實(shí)時(shí)互動(dòng)情況占20%、任務(wù)實(shí)施過(guò)程占20%、理論成績(jī)考核占40%。綜合考核評(píng)分表如表1所示。

表1 綜合考核評(píng)分表

在項(xiàng)目完成后對(duì)兩個(gè)班級(jí)分別進(jìn)行考核，結(jié)果如表2所示。

從表2可以看出，實(shí)驗(yàn)班學(xué)生的綜合考核成績(jī)比普通班學(xué)生高，學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)和教師的教學(xué)體驗(yàn)感也比普通班好。

項(xiàng)目完成之后，小組對(duì)自己完成的成果進(jìn)行自檢，明確項(xiàng)目的設(shè)計(jì)過(guò)程是否符合控制要求，是否存在安全隱患，完成技術(shù)文件的撰寫(xiě)，并由小組組長(zhǎng)匯報(bào)項(xiàng)目完成情況，同時(shí)進(jìn)行小組成員之間的互相點(diǎn)評(píng)。根據(jù)小組匯報(bào)情況以及小組成員之間的相互點(diǎn)評(píng)，利用信息化教學(xué)平臺(tái)投票統(tǒng)計(jì)選出技能工匠組和規(guī)范小工匠，給予加分鼓勵(lì)。教師就學(xué)生在討論、查閱資料以及建模仿真過(guò)程中存在的問(wèn)題進(jìn)行集中點(diǎn)評(píng)糾錯(cuò)，發(fā)布課后拓展題目及學(xué)習(xí)資源，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用新知識(shí)、新技能、新方案拓展創(chuàng)新思維，提升解決問(wèn)題的綜合能力。

表2 實(shí)驗(yàn)班、普通班考核成績(jī)對(duì)比表

4 結(jié) 論

在“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下，將CDIO 教學(xué)模式應(yīng)用于液壓傳動(dòng)技術(shù)課程中，將課前測(cè)試、任務(wù)發(fā)布、小組討論、組間評(píng)價(jià)等方式貫穿于教學(xué)全過(guò)程，學(xué)生變成了學(xué)習(xí)的主體，在“學(xué)中想”“學(xué)中思”“學(xué)中做”，學(xué)生主動(dòng)參與課堂活動(dòng)，課堂氣氛活躍，有利于學(xué)生在輕松愉悅的環(huán)境下完成對(duì)專業(yè)基礎(chǔ)理論知識(shí)的掌握，教學(xué)效果相對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)模式有顯著的提高。知識(shí)技能由淺入深、層層推進(jìn)、螺旋上升，學(xué)生從識(shí)知到領(lǐng)悟、從模仿到創(chuàng)新，逐步構(gòu)建了以職業(yè)素養(yǎng)、職業(yè)技能、知識(shí)水平為主的能力體系架構(gòu)，有利于學(xué)生綜合職業(yè)能力的提高。