基于CDIO的項(xiàng)目化課程體系構(gòu)建

摘要：本文介紹了機(jī)械設(shè)計(jì)與制造專業(yè)基于CDIO的項(xiàng)目化課程體系構(gòu)建。根據(jù)培養(yǎng)目標(biāo)，開發(fā)了3個(gè)層次的項(xiàng)目，一級(jí)項(xiàng)目為包含本專業(yè)主要核心課程和能力要求的項(xiàng)目；二級(jí)項(xiàng)目為包含一組相關(guān)核心課程、能力要求的項(xiàng)目；三級(jí)項(xiàng)目為單門課程內(nèi)為增強(qiáng)該門課程能力與理解而設(shè)的項(xiàng)目。整個(gè)課程體系以一級(jí)項(xiàng)目“風(fēng)能推料機(jī)的設(shè)計(jì)與制造”為主線，4個(gè)二級(jí)項(xiàng)目為支撐，9個(gè)三級(jí)項(xiàng)目為基礎(chǔ)，將課程教育同專業(yè)認(rèn)識(shí)統(tǒng)一起來，從而提高學(xué)生的工程創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)。

關(guān)鍵詞：CDIO 課程體系 項(xiàng)目設(shè)計(jì)

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)組成的跨國研究獲得Knut and Alice Wallenberg基金會(huì)近2000萬美元巨額資助，經(jīng)過四年的探索研究，創(chuàng)立了CDIO工程教育理念，并成立了以CDIO命名的國際合作組織。CDIO代表構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計(jì)（Design）、實(shí)施（Implement）和運(yùn)行（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，它是一種以項(xiàng)目為引導(dǎo)的工程教育模式。

1 CDIO的項(xiàng)目劃分

根據(jù)CDIO以項(xiàng)目為引導(dǎo)的工程教育模式，把CDIO項(xiàng)目按規(guī)模和范圍劃分為三級(jí)。一級(jí)為包含本專業(yè)主要核心課程和能力要求的項(xiàng)目。每個(gè)專業(yè)至少有一個(gè)一級(jí)項(xiàng)目，學(xué)生分成團(tuán)隊(duì)5-8個(gè)人，從方案設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、零部件制造、裝配調(diào)試到運(yùn)行，經(jīng)歷CDIO的整個(gè)過程。

二級(jí)項(xiàng)目是基于課程群的，每個(gè)課程群都有一個(gè)項(xiàng)目，這些項(xiàng)目相當(dāng)于綜合性的課程設(shè)計(jì)，把相關(guān)聯(lián)的課程知識(shí)有機(jī)地結(jié)合起來，使學(xué)生學(xué)習(xí)到有機(jī)和關(guān)聯(lián)的知識(shí)群而不是孤立的知識(shí)點(diǎn)。

三級(jí)項(xiàng)目是課程項(xiàng)目，每個(gè)教師都要知道自己的課程在整個(gè)專業(yè)課程體系中的作用，包括在知識(shí)、能力、素質(zhì)培養(yǎng)中的貢獻(xiàn)，每門課程中應(yīng)有20%～30% 時(shí)間用于互動(dòng)、啟發(fā)式、探究式的學(xué)習(xí)，引導(dǎo)學(xué)生提出問題，找到解決問題的方法，提取概念和有規(guī)律性的知識(shí)。

整個(gè)課程體系以一級(jí)項(xiàng)目為主線，以二級(jí)項(xiàng)目為支撐，三級(jí)項(xiàng)目與核心課程為基礎(chǔ)，將核心課程的教育同專業(yè)和系統(tǒng)的整體認(rèn)識(shí)統(tǒng)一起來，并結(jié)合學(xué)生的自我更新能力，人際和團(tuán)體交流能力以及大系統(tǒng)的掌握，運(yùn)行和調(diào)控能力一起進(jìn)行系統(tǒng)的培養(yǎng)。

2 機(jī)械設(shè)計(jì)與制造專業(yè)基于CDIO的項(xiàng)目化課程體系構(gòu)建

我院機(jī)械設(shè)計(jì)與制造專業(yè)借鑒了CDIO的以項(xiàng)目為引導(dǎo)的培養(yǎng)理念，根據(jù)CDIO 的基本原理，對(duì)課程體系設(shè)置進(jìn)行了探索，按照“構(gòu)思，設(shè)計(jì)，實(shí)施，運(yùn)行”的思路，進(jìn)行課程體系的構(gòu)建。根據(jù)專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)，選擇 “風(fēng)能推料機(jī)的設(shè)計(jì)與制造”作為一級(jí)項(xiàng)目，為了完成風(fēng)能推料機(jī)的設(shè)計(jì)與制造，需要4個(gè)二級(jí)項(xiàng)目來支撐，分別為“整體設(shè)計(jì)”、“零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)”、“零部件制造”和“裝配與調(diào)試”，不同的二級(jí)項(xiàng)目需要不同的能力來完成，所需的能力通過9個(gè)三級(jí)課程項(xiàng)目來培養(yǎng)。

3 項(xiàng)目示例

3.1 一級(jí)項(xiàng)目的實(shí)施 從一年級(jí)第二學(xué)期開始，學(xué)生5-8人組成各自的項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)，設(shè)小組組長1名。每組由三位老師指導(dǎo)，一位為機(jī)類專業(yè)的老師，一位為電類專業(yè)的老師，還有一位為實(shí)踐環(huán)節(jié)的老師。在指導(dǎo)老師組的指導(dǎo)下，要求每個(gè)學(xué)生團(tuán)隊(duì)選擇一個(gè)具體項(xiàng)目，比如“風(fēng)能推料機(jī)的設(shè)計(jì)與制造”，從市場分析與技術(shù)需求分析開始，做項(xiàng)目的“市場調(diào)研與技術(shù)分析報(bào)告”。在市場調(diào)研報(bào)告、技術(shù)分析報(bào)告的基礎(chǔ)上，以逐步學(xué)習(xí)的專業(yè)知識(shí)，通過與指導(dǎo)教師討論、內(nèi)部討論、查資料等各種方式，提出總體設(shè)計(jì)方案，即構(gòu)思階段。在總體設(shè)計(jì)方案的基礎(chǔ)上，通過進(jìn)一步的專業(yè)知識(shí)學(xué)習(xí)，開始進(jìn)行零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，這是一級(jí)項(xiàng)目II（D），即設(shè)計(jì)階段。通過前面一級(jí)項(xiàng)目I至II的實(shí)踐，設(shè)計(jì)完善后，開始加工、制造，這是一級(jí)項(xiàng)目III（I），即實(shí)施階段。這是最為有意義的一個(gè)階段，學(xué)生必須在自己設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，利用機(jī)電系（開放全部的金工車間、數(shù)控機(jī)床、加工中心等設(shè)備）、學(xué)校外部等多方面的條件，進(jìn)行原材料采購、加工等多個(gè)過程，開始一級(jí)項(xiàng)目中最艱難的階段。通過前面一級(jí)項(xiàng)目I至III階段實(shí)踐工作的積累，最后進(jìn)入再加工、安裝以及綜合調(diào)試運(yùn)行的階段，即一級(jí)項(xiàng)目Ⅳ（O），運(yùn)行階段。這樣的一個(gè)一級(jí)項(xiàng)目經(jīng)歷了一個(gè)完整的CDIO過程，學(xué)生在項(xiàng)目進(jìn)行的過程中學(xué)會(huì)了探索知識(shí)、綜合應(yīng)用知識(shí)、鍛煉了團(tuán)隊(duì)精神、培養(yǎng)了CDIO工程能力。

3.2 二級(jí)項(xiàng)目的設(shè)計(jì) 二級(jí)項(xiàng)目是基于課程群的，是為一級(jí)項(xiàng)目服務(wù)的，為此根據(jù)一級(jí)項(xiàng)目的需求，我們精心設(shè)計(jì)了4個(gè)二級(jí)項(xiàng)目，如表1所示。

這4個(gè)二級(jí)項(xiàng)目分別是“整體設(shè)計(jì)”、“零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)”、“零部件制造”和“裝配與調(diào)試”，說明了每一個(gè)二級(jí)項(xiàng)目涵蓋的課程群，設(shè)計(jì)了每一個(gè)二級(jí)項(xiàng)目的具體內(nèi)容，規(guī)定了每一個(gè)二級(jí)項(xiàng)目實(shí)施的學(xué)期，闡述了每一個(gè)二級(jí)項(xiàng)目的意義。經(jīng)過這4個(gè)二級(jí)項(xiàng)目的實(shí)踐，為一級(jí)項(xiàng)目“風(fēng)能推料機(jī)的設(shè)計(jì)與制造”做了知識(shí)儲(chǔ)備、技術(shù)支撐和能力培養(yǎng)。

3.3 三級(jí)項(xiàng)目的設(shè)計(jì) 要完成二級(jí)項(xiàng)目，需要相應(yīng)的能力支撐，為了獲得這樣的能力，需要三級(jí)課程項(xiàng)目來培養(yǎng)。比如要完成二級(jí)項(xiàng)目“零部件制造”，需要“工藝制定能力”和“產(chǎn)品制造能力”，那么就需要在課程《機(jī)械制造工藝與裝備》、《零件編程與加工》和《數(shù)控機(jī)床》中設(shè)計(jì)相應(yīng)的課程項(xiàng)目來獲取這種能力。例如在《機(jī)械制造工藝與裝備》這門課程中設(shè)計(jì)3個(gè)小項(xiàng)目：“軸套類零件的工藝制定”、“箱體類零件的工藝制定”和“葉輪類零件的工藝制定”。學(xué)生通過這3個(gè)小項(xiàng)目的實(shí)踐獲得了典型零件的工藝制定能力，為二級(jí)項(xiàng)目的順利實(shí)施奠定了基礎(chǔ)。

4 小結(jié)

我院機(jī)械設(shè)計(jì)與制造專業(yè)根據(jù)高素質(zhì)技能型專門人才的培養(yǎng)需要，進(jìn)行了基于CDIO 的項(xiàng)目體系化課程開發(fā)。對(duì)試點(diǎn)班制定了特殊的培養(yǎng)計(jì)劃，圍繞三個(gè)級(jí)別的項(xiàng)目實(shí)施基于CDIO理念的教學(xué)過程，其中一級(jí)項(xiàng)目貫穿整個(gè)“構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)施、運(yùn)行”的全過程。根據(jù)專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)，選取了“風(fēng)能推料機(jī)的設(shè)計(jì)與制造”作為一級(jí)項(xiàng)目。為支撐一級(jí)項(xiàng)目的順利實(shí)施，開發(fā)了4個(gè)二級(jí)項(xiàng)目，為了二級(jí)項(xiàng)目的順利開展，設(shè)計(jì)了9個(gè)三級(jí)項(xiàng)目。一級(jí)項(xiàng)目的初始階段是在一年級(jí)開始進(jìn)行的，此時(shí)的學(xué)生尚未掌握太多的專業(yè)知識(shí)，因此項(xiàng)目設(shè)計(jì)主要側(cè)重“構(gòu)思”（C） 和“設(shè)計(jì)”（D） 環(huán)節(jié)的實(shí)踐；在一級(jí)項(xiàng)目后續(xù)的教學(xué)環(huán)節(jié)中，根據(jù)課程的進(jìn)展與深入，再逐步開展“實(shí)施”（I） 和“運(yùn)行”（O） 方面的訓(xùn)練，從而使得學(xué)生得到了CDIO 所要求的四大能力的完整訓(xùn)練。

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基金項(xiàng)目：河北省高等教育學(xué)會(huì)2013年度高等教育科學(xué)研究課題（HJXH2013-250）。

作者簡介：張軍翠（1975-），女，河北石家莊人，講師，工學(xué)碩士，研究方向：機(jī)械制造與自動(dòng)化。