基于CDIO教育模式的金屬工藝學教學改革與實踐

摘要：結合課程教學現狀和金工實習實踐教學環節，分析了教學中存在的問題。以CDIO工程教育模式為基礎，對“金屬工藝學”課程教學進行了改革與創新，理論教學與實踐環節有機融合為一整體，改進了教學方法，取得了良好的效果。

關鍵詞：CDIO；教育模式；金屬工藝學；教學改革

作者簡介：郭國林（1976-），男，山西晉城人，常熟理工學院機械工程學院，講師；徐正亞（1973-），男，江蘇常熟人，常熟理工學院機械工程學院，副教授。（江蘇常熟215500）

基金項目：本文系常熟理工學院教改項目（項目編號：JG2011022）的研究成果。

中圖分類號：G642.0#8195;#8195;#8195;#8195;#8195;文獻標識碼：A#8195;#8195;#8195;#8195;#8195;文章編號：1007-0079（2012）13-0090-02

我國大多數高校的課程設置采用傳統的課程教學模式，該模式的主要特點是由淺入深，循序漸進地使學生掌握專業知識和技能，但無法解決課程間交叉、理論與實踐脫節的問題；同一專業課程設置缺乏系統性，造成了一些課程中知識重復講授，浪費了寶貴的課時，使學生知識面狹窄、綜合創新能力弱。為了適應現代工程教育的需要，我國許多高校吸收歐美先進的CDIO工程教育理念，結合一般工科院校應用型本科人才培養的特點，開展以CDIO為特色的工程教育模式的研究與實踐。

CDIO工程教育模式是近年來國際工程教育改革的最新成果。CDIO作為當今世界高等工程教育的一種新型人才培養模式，正在各工科院校進行試點和推廣。CDIO代表構思（Conceive）、設計（Design）、實現（Implement）和運作（Operate），它以產品研發到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的理論、技術與經驗。

一、課程教學現狀

“金屬工藝學”是工科類院校的一門專業技術基礎課。課程內容涉及金屬材料及熱處理、鑄造、鍛造、焊接、切削加工、特種加工的特點、工藝過程和零件結構設計的工藝原則等，其特點是既有系統的理論又有較強的實踐性。目前該教學包括兩個階段：第一個階段先進行金工實習（3~4周）；第二個階段理論授課（一般32學時左右）。金工實習安排在理論授課的前一個學期進行。

1.理論教學

由于高校教學改革，理論教學課時被壓縮，如何在較短的時間內使學生掌握所學知識、提高教學效果是目前工科教學普遍遇到的課題。如果刪除或略講一些章節內容，學生很難系統地學習和了解課程內容，教師也很難完成大綱要求的教學任務，實現教學目的，因此傳統的教學模式已經不能適應目前的教學改革要求。由于工科課程本身的特點，理論內容枯燥乏味，且學生沒有實踐經驗。即使經過第一階段的金工實習，由于理論教學和實踐教學放在不同時間段，因此兩個教學過程被分割開，很難使理論和實踐相結合，理論教學收不到應有的效果。

2.實踐教學

“金屬工藝學”的實踐教學主要是金工實習，一般安排在理論教學的前一學期進行，時間為3～4周。通過實習，學生熟悉金屬材料主要加工方法及其所用的各種設備和工具，對主要的工種具有一定的操作能力，并對零件和毛坯的加工工藝過程有一定的了解，以利于后續理論課程的學習，這是開展課堂理論教學的必要前提。實習過程包括冷加工、熱加工和熱處理等工藝，各種加工方法較多、工藝復雜。實習時主要是實訓中心的工人師傅進行實踐指導，他們缺乏相應的理論知識，學生很難在較短的實習期間理清各種工藝方法的頭緒，把理論知識融入到實踐中。在后面的課堂理論教學中，學生回憶實習細節還存在一些困難，從而影響他們對知識的認識深度和綜合能力的提高，不利于他們對知識的鞏固和記憶。實踐教學和課堂教學有機結合，提高學生對知識的理解程度和接受能力，是教學改革研究的主要任務。

二、基于CDIO教育模式的教學改革與實踐

1.金工實習與理論教學相結合，把理論知識貫穿于工程實踐中

傳統的“金屬工藝學”課程教學模式是理論教學和實踐教學獨立安排，雖然課程設置較為系統，但是理論與實踐聯系不緊密，學生較難深入地學習和掌握工程知識。因此，基于CDIO教育模式，本著“做中學”原則和“基于項目的教育和學習方式”，讓學生自覺地、主動地在實踐中學習課程內容，通過自身思考和請教師傅，解決遇到的問題和難題，使知識和技術綜合提高，記憶深刻，且永久難忘。

有了理論的實踐才可以掌握真正的工程技術，為了體現理論來自于實踐并且對實踐有指導作用，將理論教學與金工實習進行整合，使二者穿插進行，有機結合，可以提高教學質量，發揮出工科教育的最大潛能。在車、銑、刨、磨、鉗、鉆、鏜等冷加工實習時，先到機床上操作，然后進行理論學習，再返回到機床上運用理論知識進行操作，通過實踐—理論—實踐的教學模式，學生可以掌握專業知識的精髓，加深內容理解的深度。在熱加工工藝實習時，先集中講解鑄造、鍛造、焊接工藝，暫停理論教學，讓學生到現場操作，熟悉設備和工藝，要求學生操作時思考問題。例如，教師提出“砂型鑄造時，分型面的選擇原則”、“澆注系統為什么要設置冒口”等問題讓學生思考，學生也可以自己提出問題，通過自學或者請教老師解決這些問題和疑慮。學生在完成工藝操作（項目）的同時，也有目的地學到了知識，并解決了難題，為以后的工作奠定了基礎，這就是CDIO教育理念要達到的目標。

2.合理整合教學內容

“金屬工藝學”內容較多，任課教師可以根據自身學校課程設置和相關課程開課次序，對本課程教學內容進行合理整合與調整。要精選教學內容，剔除陳舊、老化的知識，如刪除一些陳舊的加工工藝和設備的教學內容，做到少而精。要盡可能選用新教材，補充、豐富教學內容，注重知識的更新；適當增加一些新技術、新工藝以及一些特種加工知識，使教學內容處于學科發展前沿，增強學生畢業后對工作的適應能力。

3.教學方法的改革與創新

該課程內容龐雜，知識面廣，概念多且抽象復雜，學生學起來感到枯燥無味，由此產生厭學和懼學情緒。因此在多年教學經驗的基礎上，對教學理念和教學方法進行改革和創新。

（1）采用類比法教學。對于不容易理解的抽象理論，通過一個貼切的比方，變成形象、具體、易掌握的知識，使學生看得見、學得快、記得牢，易于正確理解教學難點和重點。一門枯燥的課程會因一個生動的例子而使學生感興趣，采用生動有趣的生活實例類比講授內容，會大大降低理論學習的難度，使學生在娛樂之中掌握學習內容。例如講到金屬材料在淬火過程中容易變形和開裂時，教師以冬天向一個玻璃杯里倒開水為例，當玻璃杯中倒入開水時，由于杯壁內外溫差過大，膨脹率不同，有可能造成杯子破裂。在教學過程中，把每堂課講授的內容盡量變為淺顯易懂的生活實例，學生更容易理解和接受。

（2）采用啟發式教學。教學既要注重傳授知識，又要啟發學生的思維和培養學生分析問題的能力。啟發式教學是在教師的提示引導下，學生獨立思考，自我發現，分析和解決問題，獲得知識和發展能力的一種教學方法。在課堂教學中，經常提出一些日常生活中碰到的有趣的問題，激發學生去獨立思考，獲取知識，以提高其學習興趣。例如講授熱處理方法內容時，首先引入一個學生感興趣的話題，古代的兵器棠溪寶劍為什么具有彈、韌、強、硬四大性能，斬鐵不卷刃，彎曲不折斷？學生一下子興趣高漲，集中注意力聽完這堂課，講完課后，留出幾分鐘時間讓學生就這個問題進行討論。這樣不僅調動了學生思維的積極性，還提高了獲取知識的能力，收到了良好的教學效果。

（3）采用討論式教學。討論式教學法，就是將“討論”作為一種方法運用于教學，通過教師預先的設計與組織，學生課前的預習與思考，課堂上學生就某一問題各抒己見，從而使師生之間、學生之間處于相互探討、相互辯駁的教學互動狀態，將學生從被動接受知識變為主動探尋的一種教學方法。在討論教學過程中師生之間、學生之間可就問題進行平等的對話，學生的自主性、創造性得到激發，學生的思維產生碰撞，潛能得到發揮。在問題的相互質疑、共同探討的過程中，學生的心理素質、學習技巧、研究能力和表達能力均可得到培養和提高，在討論的同時也有利于參與者相互理解及溝通。可讓部分學生上講臺發言，活躍課堂氣氛，變教師一言堂為師生互動堂，教學效果相當好。

在課堂教學中，除了采用上面幾種教學方法外，還有很多教學方法有助于學生接受知識和理解教學內容，例如利用教具使教學形象化；運用現代化教學手段；善于總結，融會貫通，運用學過的知識分析問題等。盡量避免采用“教師講，學生聽”填鴨式教學，這很難激起學生聽課的興趣和積極性，收不到良好的教學效果，也無法提高教學質量。

三、結論

“金屬工藝學”是一門實踐性和應用性很強的課程。在CDIO教育模式的指導下，提出了實踐教學和理論教學同時進行，相互促進，有機結合的方法，在課堂教學中，要不斷創新教學方法，改變教學理念，培養符合社會需求的高素質工程技術人才。

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（責任編輯：宋秀麗）