“機(jī)械工程材料”課程基于CDIO模式的教學(xué)方法分析

[摘要]CDIO模式是一種較為新穎的教育模式，主要應(yīng)用于高等工科教育，具有非常強(qiáng)的先進(jìn)性、科學(xué)性、高效性和實(shí)用性，是培養(yǎng)高級工程人才的有效途徑。這種教育模式在我國仍處于試驗(yàn)性階段，各方面的應(yīng)用并不廣泛，因此有進(jìn)行更深入、具體的實(shí)踐研究的必要。本文將針對CDIO模式在“機(jī)械工程材料”這門學(xué)科中的應(yīng)用進(jìn)行分析，探析其應(yīng)用意義，并從綱要、方法、評價三方面進(jìn)行具體的應(yīng)用設(shè)計，希望能提高CDIO模式的應(yīng)用水平，促進(jìn)其在我國高等教育領(lǐng)域的進(jìn)一步發(fā)展。

[關(guān)鍵詞]CDIO模式；機(jī)械工程材料；教學(xué)方法

CDIO是構(gòu)思、設(shè)計、實(shí)現(xiàn)、運(yùn)作這四個概念英文單詞的首字母組合，代表一種結(jié)合了產(chǎn)品開發(fā)理念的工程教育模式。這種教育模式對我國的高等工科教育有很重要的意義，因?yàn)樯鐣髁x建設(shè)的飛快發(fā)展導(dǎo)致社會對實(shí)用型工程技術(shù)人才的需求量加大，而我國目前培養(yǎng)出的工程技術(shù)人才大多在實(shí)踐能力、合作能力、創(chuàng)新能力方面有所欠缺，無法滿足國際化的工程技術(shù)人才需求，這與我國重理論、輕實(shí)踐的傳統(tǒng)工科教育有很大關(guān)系，所以CDIO模式的應(yīng)用有助于從根本上解決我國的工程技術(shù)人才問題。

一、CDIO模式概述

CDIO是一種系統(tǒng)性的教育模式，也是一種工程技術(shù)人才的培養(yǎng)理論，這種培養(yǎng)理論結(jié)合了產(chǎn)品開發(fā)的相關(guān)理論，通過培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性、實(shí)踐性，保證課程之間形成有機(jī)聯(lián)系等一系列方法，培養(yǎng)目前國際社會需要的各種工程技術(shù)人才。

目前來看，企業(yè)界對工程師的能力要求非常高，這其中包括了對科學(xué)基礎(chǔ)的要求、對問題解決能力的要求、對價值觀的要求等傳統(tǒng)能力要求，也包括了對創(chuàng)新能力的要求、對實(shí)踐能力的要求、對學(xué)科綜合能力的要求、對合作能力的要求等新興能力要求。CDIO模式的工程教育非常注重對上述新要求能力的培養(yǎng)，通過項(xiàng)目教育訂立的教學(xué)目標(biāo)往往具有非常強(qiáng)的針對性，能夠?qū)⒔虒W(xué)孕育于實(shí)踐之中，既能提高教學(xué)效率，又能擴(kuò)大教學(xué)成果。

二、CDIO模式應(yīng)用于“機(jī)械工程材料”教學(xué)的意義

對機(jī)械專業(yè)的本科生來說，“機(jī)械工程材料”是一門基礎(chǔ)必修課，這門課程要求學(xué)生對工程常用的各種金屬、非金屬材料有一定的了解和掌握，這種掌握不只是材料的基礎(chǔ)性質(zhì)方面的，還要掌握材料的選用規(guī)律、材料的熱處理方法等技術(shù)實(shí)踐方面的知識，因此實(shí)踐性非常強(qiáng)。傳統(tǒng)的教學(xué)模式基本都是由教師進(jìn)行單純的講授，少量的實(shí)驗(yàn)也都是有教師嚴(yán)格引領(lǐng)的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，這導(dǎo)致學(xué)生往往吸收大量的基礎(chǔ)知識，但完全不知道如何應(yīng)用這些知識。

根據(jù)CDIO理念的12條標(biāo)準(zhǔn)，可以從根本上顛覆這種課堂模式。通過對教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)方法、教學(xué)評價的改變，“機(jī)械工程材料”的課堂可以具有更強(qiáng)的靈活性和可操作性，變傳統(tǒng)的知識灌輸為能力培養(yǎng)，這對該課程有極大的優(yōu)化作用。

三、應(yīng)用CDIO模式的“機(jī)械工程材料”教學(xué)綱要設(shè)計

舊式的“機(jī)械工程材料”教學(xué)大綱過于粗略，教學(xué)目標(biāo)的制定也過于偏頗，只強(qiáng)調(diào)了對理論知識的掌握，并不全面。CDIO模式下的教學(xué)大綱則分為四個級層：第一級層的教學(xué)目標(biāo)是針對技術(shù)知識與推理能力，在總體上與傳統(tǒng)教學(xué)目標(biāo)相同，但在目標(biāo)制定上更為細(xì)化，除了記憶、理解方面的教學(xué)目標(biāo)外，還增添了應(yīng)用和綜合分析方面的教學(xué)目標(biāo)。第二級層的教學(xué)目標(biāo)是針對職業(yè)技能與職業(yè)道德，這方面的教學(xué)目標(biāo)不重記憶和理解，重在實(shí)際的接觸和應(yīng)用。第三級層的教學(xué)目標(biāo)是針對團(tuán)隊(duì)合作能力，包括交流能力和協(xié)作能力兩方面。第四級層的教學(xué)目標(biāo)是針對創(chuàng)新、設(shè)計、構(gòu)思、運(yùn)作能力，與CDIO系統(tǒng)本身直接相關(guān)，往往很難通過校方本身實(shí)現(xiàn)，要適當(dāng)借助外部企業(yè)助力。

四、應(yīng)用CDIO模式的“機(jī)械工程材料”教學(xué)方法設(shè)計

為了強(qiáng)化學(xué)生的工程實(shí)踐能力，CDIO模式下的課堂教學(xué)必須為學(xué)生預(yù)留出一定的自行操作時間，因?yàn)榻虒W(xué)課時無法進(jìn)行調(diào)整，所以必須調(diào)整教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)比例。理論知識方面的教學(xué)內(nèi)容要進(jìn)一步精簡，刪減實(shí)用價值不大的部分，留下與基礎(chǔ)實(shí)踐息息相關(guān)的部分進(jìn)行精講。

為了便于設(shè)計教學(xué)方法，通常在設(shè)計教學(xué)過程時將教和學(xué)分成兩個不同的模塊，但這并不代表這兩個模塊是相互獨(dú)立的。從教的模塊來看，教師應(yīng)積極實(shí)行外部合作，利用社會講座、校企合作等契機(jī)，讓學(xué)生深入了解工程材料在實(shí)踐中的應(yīng)用價值和應(yīng)用方式；從學(xué)的模塊來看，教師要設(shè)法激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，主動思考、主動接觸、主動練習(xí)，以彌補(bǔ)有限的課堂學(xué)習(xí)時間；從教學(xué)結(jié)合的模塊來看，教師要在課堂上構(gòu)建一種討論交流式的教學(xué)氛圍，保證教、學(xué)、練的緊密結(jié)合，避免雙方各自為政，降低教學(xué)能效。

五、應(yīng)用CDIO模式的“機(jī)械工程材料”教學(xué)評價設(shè)計

應(yīng)用CDIO模式后，由于教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)目標(biāo)都發(fā)生了根本的比例變化，所以傳統(tǒng)的教學(xué)評價方法已經(jīng)不再適用，必須進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整和改進(jìn)。將學(xué)生的課堂表現(xiàn)和實(shí)際執(zhí)行能力都加入評價體系，尤其是實(shí)際執(zhí)行能力，可以通過安排一些執(zhí)行項(xiàng)目來加以考察。舉例來說，教師可以提出設(shè)計要求，讓學(xué)生自行設(shè)計某種常規(guī)合金的設(shè)計應(yīng)用方案，學(xué)生根據(jù)實(shí)際的性能需求，自行決定設(shè)計配方、熔鑄方式，并推理后續(xù)的合金組織、合金性能、熱處理方法，再由教師點(diǎn)評最終的設(shè)計結(jié)果。這種方法可以同時考察學(xué)生的創(chuàng)新能力、自主能力、實(shí)踐能力、合作能力，是一種綜合性的評價手段。

結(jié)語

“機(jī)械工程材料”在高等工科教育中屬于代表性較強(qiáng)的課程，具有很強(qiáng)的系統(tǒng)性、實(shí)踐性，非常適合用于試行CDIO模式。授課教師在實(shí)踐CDIO模式教學(xué)的過程中要積極了解實(shí)際的教學(xué)細(xì)節(jié)和教學(xué)效果，吸收實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，適當(dāng)調(diào)整CDIO模式的具體應(yīng)用，以強(qiáng)化該教學(xué)模式的適性，為其在其它工科課程中的進(jìn)一步應(yīng)用收集必要的參考依據(jù)。CDIO模式的教學(xué)重點(diǎn)在于激發(fā)學(xué)生的積極性，提高學(xué)生的實(shí)踐能力、合作能力和創(chuàng)新能力，因此在實(shí)際應(yīng)用時應(yīng)格外注意這些特性的發(fā)揮，令CDIO模式的優(yōu)勢能得到落實(shí)。

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作者簡介

劉紅華（1974—），男，湖南桃江人，碩士，講師，高級技師，主要從事機(jī)械設(shè)計與制造的科研和教學(xué)工作。

基金項(xiàng)目

受湖南省車輛工程重點(diǎn)建設(shè)學(xué)科資助，項(xiàng)目編號湘教通（2012）594號。