基于CDIO理念的“工程材料與加工”課程教學模式改革

摘要：簡要介紹了在當前工程教育的一個新目標CDIO模式下的“工程材料與加工”課程在教學理念、教學目標、教學方法和評價體系上的改革和思考，探討課程CDIO培養模式，為CDIO教育模式在本課程的實踐及應用型人才培養提供參考。

關鍵詞：CDIO；工程材料與加工；教學改革

作者簡介：李彥霞（1979-），女，河南南陽人，廣東白云學院機電工程學院材料工程系副主任，講師；雷萍（1964-），女，四川都江堰人，廣東白云學院機電工程學院助理院長，講師。（廣東 廣州 510430）

基金項目：本文系廣東白云學院校級教研教改項目的研究成果。

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2012）26-0063-02

工科歷來是人們青睞和報考最熱門的學科之一。工程教育是最受重視的高等教育組成之一，工程教育的改革和發展也是工程界和教育界非常關注的問題。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，麻省理工學院和瑞典皇家工學院等四所大學組成的跨國研究，在1600萬美元資金資助下經過四年的探索研究，創立CDIO工程教育理念并成立CDIO國際合作組織。CDIO代表構思（Conceive）、設計（Design）、實現（Implement）和運作（Operate），它以產品研發到產品運行的生命周期為載體，讓學生以主動的、實踐的、課程之間有機聯系的方式學習工程。

隨著CDIO的引入，我國已經超過30所高校引入CDIO模式，部分高校正在進行CDIO的試點工作，廣東白云學院（以下簡稱“我校”）2010年引入CDIO模式，作為我校首批進入CDIO試點的課程“工程材料與加工”，在以下方面進行了一些探索，取得了一定的成績。

一、CDIO模式下“工程材料與加工”課程教學模式改革

1.教學理念

“工程材料與加工”是高校工科機械類必修的一門技術基礎課，也是大學階段接觸較早的一項工程實踐訓練，該課程工藝性和實踐性較強，內容有廣度而無深度，涉及設備繁多，但歷年來課時較少。結合本課程的特點，按照CDIO的工程教育理念，有針對性地加大實踐教學的力度，將“做中學”的教學理念引入課堂教學，從而激發學生學習的積極性和主動性，加強學生的能力培養。

2.教學目標

結合本專業的教學特點，將教學大綱的內容設計為兩大部分：理論知識掌握和能力培養。比如在“鑄造”這一篇，理論知識包括：了解液態合金的充型；了解鑄件的凝固與收縮；了解鑄造內應力、變形和裂紋以及質量控制；掌握鑄鐵件的生產；熟悉鑄鋼件的生產；了解特種鑄造；了解先進鑄造技術；重點掌握合理地控制鑄件的凝固、鑄造內應力及鑄造的工藝，掌握灰鑄鐵的生產包括牌號、組織、性能及其應用，熟悉球墨鑄鐵、可鍛鑄鐵的生產和應用。能力培養包括：具備查閱工藝手冊及合理選擇鑄造工藝參數的能力；具備閱讀并分析鑄造工藝圖的能力；能根據零件特點合理選擇鑄造方法及工藝；初步具備分析和解決鑄造生產過程的相關技術問題的能力。CDIO的教學目標包括：基礎知識理論，與本技術領域有關的自然科學知識，工程專業性知識，本專業前沿知識理論；個人專業技能和態度，問題解決能力，動手實驗能力，系統思考能力及專業態度；人際交往能力，即團隊協作和交流能力；構思-設計-實現-運作能力；在充分理解社會、商業背景下進行系統工程實施的能力。這些教學內容的設計顯然和CDIO的教學目標是一致的。

3.教學內容和教學方法

（1）綜合利用多種教學模式。“工程材料與加工”是一門技術基礎課，內容有廣度而無深度，敘述性的內容多，瑣碎、易懂，但難以形成深刻而具體的認識。學生在學習時，感到概念多，頭緒多，內容枯燥無味。而傳統的教學多是采用板書，輔以掛圖、投影的教學模式。這種教學模式的特點是效率低、課程信息量小，難以解決信息的快速更新，更難以引起學生對此門課的較大興趣。隨著計算機的普及及互聯網的發展，各種各樣的信息資源不斷涌入，也給教學注入了新的生機和活力。教師可充分利用網絡資源，做成多媒體課件，輔以動畫，生產現場視頻，讓學生更生動直觀地學習到更多的信息和內容，而且極大地調動學生的學習積極性。同時教師還可以利用網絡資源，收集盡可能新的課程相關資源，及時更新課程內容，正如CDIO要求的一樣提供該課程前沿知識理論。根據經驗人們一般能記住自己閱讀內容的10％，自己聽到內容的20％，自己看到內容的30％，自己同時聽到和看到內容的50％，而自己交流內容的70％。隨著CDIO教學方法的引入，學生普遍反映極大地強化了他們對知識的理解及掌握，而且學習積極性大大提高。

（2）課堂教學與課外自學相結合。隨著我校“3+1”教學改革的全面展開，課程教學時間相對更加有限。如何在有限的課時內將重點內容講解透徹又能顧及到基本信息面，這成了每一位教師面臨的難題。筆者結合課程特點，進行課內講解與課外自學相結合，課內時間解決學生需要重點掌握的知識點，對于易于理解的部分略講，難點的部分教師進行詳細講解，引導學生自學和教師講解相結合；重點難點突出，詳略得當。同時把學生分成不同小組，指定部分內容，由各組推選學生代表進行內容的設計、講解，教師再進行詳細地內容解析和點評，讓學生體會教師的感覺，學會換位思考，尊重教師的勞動成果，同時起到教學相長的目的。

（3）增加工程實踐的內容。學科知識是按照知識體系的邏輯進行分類的，工程實踐是綜合的。大學生綜合資質的提高和創新能力的培養依賴于各個教學環節的支撐，其中實踐性教學是工科院校教學中相當重要的一環。因此在課程中能采用實例講解的盡量不用文字說明；能夠創造條件進行動手操作的盡量不采用理論講解；沒有條件實際動手、操作性又很強的盡量采用生產現場操作視頻。由于“工程材料與加工”課程的特點是在總結長期實踐的基礎上形成的，各種技術的操作性強，根據此特點設計工程實踐基地，盡可能讓學生能動手體驗技術特點及要領。比如金相顯微鏡的使用及材料的組織觀察中，傳統教學中這個實驗是驗證性實驗，學生很難了解這項實驗在將來生產實際中有何用處。在課外實驗中，讓學生借助金相顯微鏡對斷裂的零件進行各方面分析，進而確定材料及斷裂原因，并形成書面報告。這就要求學生綜合設計流程，進行斷口分析，磨金相，觀察金相，這樣的實驗不僅讓學生通過主動學習把零散的知識有機結合起來，綜合利用，而且有效地提升了學生解決問題、分析問題的能力。

（4）評價體系設計。傳統的單一試卷考核方式，命題多采用填空、選擇、簡答等題型，這種考核方式雖然能考核學生的理論知識掌握，但很難考核學生動手能力和創新能力，而且部分學生通過考前突擊記憶的方式也能拿到高分，很難考查學生的綜合能力。我校初步將考核成績分為三部分，一部分是平時作業部分和考勤，第二部分是設計性實驗部分成績，第三部分是試卷成績。試卷命題改變傳統記憶性的內容，增加應用性內容和客觀題部分，比如工藝分析和計算等，實際生產的材料選擇及熱處理工藝路線設計等。這樣三部分結合不僅考核出學生的知識掌握，而且客觀題及設計部分又可以反映出學生解決實際問題的能力，這種考核方式符合CDIO標準中關于學生考核中能力考核的標準。

二、結束語

我校在CDIO教學模式的指導下，進行了“工程材料與加工”課程在教學理念、教學目標、教學方法和評價體系上的改革和探索，探討了該課程CDIO培養模式。然而CDIO是一個系統工程，教師將深入此模式，在實踐中不斷完善教學模式，優化教學方法，為CDIO教育模式在本課程的實踐及應用型人才培養提供參考。

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（責任編輯：宋秀麗）