基于CDIO教學(xué)模式的機(jī)械設(shè)計(jì)課程實(shí)施方案

王素玲 劉彩玉 張勇

摘 要 CDIO 工程教育模式是近年來(lái)國(guó)際工程教育改革的成果，隨著我院CDIO課程改革的推進(jìn)，機(jī)械設(shè)計(jì)作為機(jī)械類學(xué)生的專業(yè)基礎(chǔ)課，從教學(xué)理念、教學(xué)方法及教學(xué)模式等方面進(jìn)行調(diào)整與改革，把CDIO 工程教育的核心思想貫穿于整個(gè)機(jī)械設(shè)計(jì)課程的建設(shè)中，提出機(jī)械設(shè)計(jì)課程改革的實(shí)施方法，尤其是針對(duì)課程實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)提出了新的探索，為工程價(jià)值教育提供了新的思路。

關(guān)鍵詞 CDIO 教學(xué)模式 機(jī)械設(shè)計(jì) 工程教育

中圖分類號(hào)：G424 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

The Mechanical Design Course Embodiments

Based on CDIO Teaching Mode

WANG Suling， LIU Caiyu， ZHANG Yong

（Northeast Petroleum University， School of Mechanical Science and Engineering， Daqing， Heilongjiang 163318）

Abstract CDIO engineering education model is the result of an international engineering education reform in recent years， with the progress of our hospital CDIO curriculum reform， mechanical design as mechanical students basic course， adjustment and reform of teaching philosophy， teaching methods and teaching mode， etc.， the core idea of CDIO engineering education throughout the entire building courses in mechanical design， mechanical design implementation methods proposed curriculum reform， especially for courses and practice teaching experiment proposed new exploration， provides a new way of thinking for the value of education for the project .

Key words CDIO； teaching mode； mechanical design； engineering education

0 引言

機(jī)械類人才是典型的工程型人才，隨著經(jīng)濟(jì)全球化的發(fā)展，要求各高校提高工程教育，注重學(xué)生實(shí)踐能力的提高，在國(guó)際工程教育改革的作用下產(chǎn)生的CDIO 工程教育模式，其基本理念為：充分利用大學(xué)具有的豐富的學(xué)習(xí)資源，及學(xué)科齊全等條件，以涉及技術(shù)經(jīng)濟(jì)，接近工程實(shí)際，提高社會(huì)和企業(yè)團(tuán)隊(duì)綜合設(shè)計(jì)項(xiàng)目為核心載體，并且與專業(yè)核心課程的學(xué)習(xí)相結(jié)合，使學(xué)生在學(xué)習(xí)中能夠提高個(gè)人理論知識(shí)，發(fā)展能力及個(gè)人綜合素質(zhì)，同時(shí)協(xié)作能力與對(duì)大環(huán)境的適應(yīng)和調(diào)控能力都能夠得到訓(xùn)練和提高，其思想與我國(guó)目前高校的改革深化與發(fā)展相吻合。

1 機(jī)械設(shè)計(jì)課程結(jié)構(gòu)的改革

常規(guī)機(jī)械設(shè)計(jì)課程包括五篇十三章內(nèi)容，涉及了與機(jī)械零件相關(guān)的設(shè)計(jì)理論及設(shè)計(jì)方法，在內(nèi)容上有40%以上的內(nèi)容是規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)，它是機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。同時(shí)機(jī)械設(shè)計(jì)又涉及到了制圖、材料及力學(xué)等相關(guān)內(nèi)容，涉及的知識(shí)較廣。

結(jié)合CDIO的教學(xué)理論及機(jī)械設(shè)計(jì)課程的特點(diǎn)，在教學(xué)理念上，我們應(yīng)改變過(guò)去的教學(xué)方法，將以知識(shí)為重點(diǎn)轉(zhuǎn)向以知識(shí)為主干，注重應(yīng)用能力和綜合素質(zhì)的全面提高。在課程結(jié)構(gòu)的調(diào)整上，采用了理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)的結(jié)合，具體實(shí)施辦法是將機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)與機(jī)械設(shè)計(jì)的理論課學(xué)習(xí)相結(jié)合，在整個(gè)學(xué)期內(nèi)貫穿機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)，根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)理論課的講解，對(duì)相應(yīng)的課程設(shè)計(jì)進(jìn)行檢查與討論。在機(jī)械設(shè)計(jì)理論課程的講解上采用了學(xué)生自學(xué)討論及老師主講相結(jié)合的方式，將標(biāo)準(zhǔn)零件的準(zhǔn)則規(guī)范及設(shè)計(jì)方法作為學(xué)生的自學(xué)內(nèi)容，例如連接部分、帶傳動(dòng)及鏈傳動(dòng)部分、滾動(dòng)軸承部分。對(duì)于非標(biāo)準(zhǔn)件的設(shè)計(jì)方法，如齒輪設(shè)計(jì)、軸的設(shè)計(jì)等作為教師主講內(nèi)容。這樣可有效解決學(xué)時(shí)有限的問(wèn)題，同時(shí)可以將機(jī)械設(shè)計(jì)理論課程的學(xué)習(xí)融入在課程設(shè)計(jì)題目進(jìn)行訓(xùn)練與體會(huì)，這樣所學(xué)知識(shí)可得到有效的應(yīng)用。

2 機(jī)械設(shè)計(jì)課程教學(xué)模式的改革

過(guò)去的教學(xué)方式，以教師、課堂和教材為中心，改變這種教學(xué)方式為以課堂教學(xué)為主線，以學(xué)生為主體、教師起主導(dǎo)作用，學(xué)生理論與實(shí)踐相結(jié)合主要體現(xiàn)在學(xué)生課外自主實(shí)踐上，教師指導(dǎo)學(xué)生根據(jù)掌握的理論知識(shí)，利用現(xiàn)有的實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)場(chǎng)地和教學(xué)實(shí)驗(yàn)資源進(jìn)行實(shí)踐創(chuàng)新設(shè)計(jì)，為了實(shí)現(xiàn)這樣的教學(xué)目標(biāo)，應(yīng)適當(dāng)降低課堂理論教學(xué)在課程教學(xué)體系中所占的比例，同時(shí)增大課程設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)所占的比例，在整個(gè)課程教學(xué)中加強(qiáng)教師的指導(dǎo)地位，建立開放的網(wǎng)絡(luò)化實(shí)驗(yàn)與教學(xué)環(huán)境，加強(qiáng)對(duì)課程優(yōu)質(zhì)資源的建設(shè)，促進(jìn)學(xué)生積極參與自主實(shí)踐活動(dòng)，激勵(lì)學(xué)生積極參與創(chuàng)新設(shè)計(jì)，成為實(shí)踐的主體，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)創(chuàng)新型設(shè)計(jì)人才的培養(yǎng)計(jì)劃。

結(jié)合課程設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，設(shè)置學(xué)生自學(xué)內(nèi)容，將自學(xué)情況采用課堂討論及總結(jié)的方式進(jìn)行，這樣既消除了講解的枯燥性，又可以調(diào)動(dòng)學(xué)生對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)這門課程的探究性，更深刻地體會(huì)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范，并將此標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范應(yīng)用到設(shè)計(jì)中。例如在連接部分的講解過(guò)程中主要采用了課堂探討，老師設(shè)問(wèn)的方式，最后以小組形式進(jìn)行總結(jié)，并將課堂的（下轉(zhuǎn)第110頁(yè)）（上接第107頁(yè)）表現(xiàn)作為平時(shí)成績(jī)進(jìn)行記錄。

3 實(shí)踐培養(yǎng)體系的構(gòu)建

在實(shí)驗(yàn)教學(xué)模塊中，將實(shí)驗(yàn)課設(shè)置成獨(dú)立設(shè)置的實(shí)驗(yàn)課和附屬于理論課的實(shí)驗(yàn)課這兩種形式。而在具體實(shí)驗(yàn)中，又分別設(shè)置了“基礎(chǔ)性、綜合性、設(shè)計(jì)性、科研創(chuàng)新型”實(shí)驗(yàn)。例如齒輪的范成實(shí)驗(yàn)、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖測(cè)繪實(shí)驗(yàn)及帶傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)主要是以驗(yàn)證為主，因此設(shè)定為基礎(chǔ)型實(shí)驗(yàn)，機(jī)械系統(tǒng)綜合性能試驗(yàn)臺(tái)屬于設(shè)計(jì)性及綜合性實(shí)驗(yàn)，因?yàn)樵搶?shí)驗(yàn)為學(xué)生提供了機(jī)械設(shè)計(jì)課程中所涉及到的各種傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，讓學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求自己設(shè)計(jì)運(yùn)動(dòng)方案，通過(guò)測(cè)試的力、 力矩、 轉(zhuǎn)速、 振動(dòng)、 效率等物理量并進(jìn)行數(shù)據(jù)分析， 還可進(jìn)行動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)和振動(dòng)分析。這樣學(xué)生通過(guò)這一個(gè)實(shí)驗(yàn)，在機(jī)械設(shè)計(jì)、 機(jī)構(gòu)、 傳動(dòng)、 檢測(cè)等方面就得到了一個(gè)實(shí)在的綜合性創(chuàng)新的訓(xùn)練機(jī)會(huì)。科研創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)主要是在虛擬實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行，現(xiàn)代教育技術(shù)包括虛擬仿真技術(shù)的飛速發(fā)展，為教學(xué)環(huán)境改革提供了一定的技術(shù)支持。這些技術(shù)將一些僅僅依靠實(shí)驗(yàn)設(shè)備無(wú)法完成或難以完成的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行虛擬仿真，主要體現(xiàn)在在課程設(shè)計(jì)中學(xué)生完成課題創(chuàng)新的分析等，這樣就可以通過(guò)計(jì)算機(jī)虛擬來(lái)替代原來(lái)的傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)，從而提高實(shí)驗(yàn)效果，節(jié)約實(shí)驗(yàn)時(shí)間。同時(shí)也訓(xùn)練和豐富了學(xué)生利用計(jì)算機(jī)的模擬手段。

在實(shí)踐綜合訓(xùn)練模塊中，結(jié)合課程設(shè)計(jì)的設(shè)置及要求，主要有工程制圖綜合實(shí)踐、工程力學(xué)綜合實(shí)踐、專業(yè)綜合實(shí)踐等，學(xué)習(xí)應(yīng)用三維設(shè)計(jì)軟件和優(yōu)化分析軟件，進(jìn)行零部件測(cè)繪、表達(dá)、力學(xué)應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)分析，以企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)的典型零件出發(fā)，將零件圖形表達(dá)、工藝分析和路線、數(shù)控編程加工等綜合起來(lái)，進(jìn)行“真槍真刀”的實(shí)踐綜合訓(xùn)練。

4 結(jié)論

CDIO教學(xué)模式有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維、工程意識(shí)、競(jìng)爭(zhēng)意識(shí)、有利于培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作精神，有利于提高教學(xué)質(zhì)量，推動(dòng)教學(xué)改革，同時(shí)對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生理論學(xué)習(xí)與實(shí)踐相結(jié)合具有重要的意義，開展機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)實(shí)踐教學(xué)改革，從課程設(shè)計(jì)各個(gè)環(huán)節(jié)以及實(shí)踐教學(xué)環(huán)境等方面的改革和創(chuàng)新出發(fā)，探討了對(duì)學(xué)生創(chuàng)新思維能力、工程實(shí)踐能力及動(dòng)手能力，以理論和實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，進(jìn)而進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)訓(xùn)練，增強(qiáng)學(xué)生創(chuàng)新設(shè)計(jì)意識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力，是有別于學(xué)科知識(shí)本位的培養(yǎng)模式，課程的研究和實(shí)踐成果可為機(jī)械基礎(chǔ)類課程實(shí)踐教學(xué)提供借鑒。

資助課題：以創(chuàng)新能力為導(dǎo)向的車輛工程專業(yè)多維為教學(xué)新模式研究，校級(jí)教改項(xiàng)目。以應(yīng)用創(chuàng)新能力為核心，柔性建構(gòu)車輛工程專業(yè)教學(xué)新體系，省教育廳規(guī)劃課題

參考文獻(xiàn)

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