融入CDIO理念的機械制圖教學改革

梁瑛娜

【摘 要】本文針對國內高校機械制圖教學中存在的問題，借鑒國際工程教育改革的最新成果，重新架構了具有CDIO特色的教學體系，采用多種現代化教學方法和基于實踐的項目式教學，激發學生的學習興趣，培養學生深度學習的能力、靈活運用多種思維方式的能力、解決實際問題的能力及團隊協作能力。

【關鍵詞】CDIO；機械制圖；教學改革；綜合能力培養

0 引言

對于機械類和近機械類學生來說，《畫法幾何與機械制圖》是一門重要的技術基礎課，它以圖示、圖解空間幾何問題和繪制、閱讀工程圖樣為主線，培養學生的空間思維能力、實踐能力及工程素質。

目前，我國大部分高校的機械制圖教學還沿用前蘇聯的“傳遞-接受式”教學模式，課堂上老師滔滔不絕、面面俱到，學生步步緊跟、被動接受；盡管安排有課堂繪圖指導，但學生測繪所用零件及裝配體規格、尺寸完全一致，導致表達方案千篇一律，學生的創新能力和表達能力得不到體現，學習積極性受到嚴重遏制。教育家葉圣陶先生說：“所謂教師之主導作用，蓋在善于引導啟迪，俾學生自奮其力，自致其知，非謂教師滔滔講說，學生默默聆聽。”因此，如何變“教學”為“導學”，變“以教師為主體”為“以學生為主體”，引導學生學會思考、表現、識別、想象，培養學生的創造能力，成為當前高校圖學教育中亟待解決的問題。

CDIO（Conceive-構思、Design-設計、Implement-實施、Operate-運行）是近年來國際工程教育改革的最新成果，它體現了現代工業產品從構思研發到運行乃至終結退休的全生命過程。CDIO工程教育理念以“學校培養有專業技能、有社會意識和有企業家敏銳性的工程師”為愿景；以產品生命全過程為載體培養學生工程科學和技術知識、終身學習能力、團隊交流能力、在社會和企業環境下建造產品、過程和系統的能力；更重要的是它還提出了包括對培養計劃、課程結構、教學方法、教學評估和學習構架的全面指引和對是否實踐CDIO教學理念的12條判定標準，可操作性極強[1]。

1 重構CDIO特色的機械制圖教學體系

現代企業要求工程人員必須具備專業的技術知識、精誠的團隊協作精神、良好的系統分析能力及熟練的動手操作能力，以適應現代化工程團隊開發新產品及新技術的需求。因此，我們應該摒棄過去那種理論化、教條化的教學模式，重新架構具有CDIO特色的啟發式、項目式、創新式的培養模式。

1.1 三維造型軟件的引入

我院《畫法幾何與機械制圖》課程共有104學時，第一學期畫法幾何部分40學時，講授點、線、面、體的投影及其交線等內容；第二學期機械制圖部分64學時，講授組合體、表達方法、零件圖及裝配圖等。我們選在學生剛開始接觸立體時，引入三維造型軟件，通過拉伸、旋轉等命令，幫助學生建立“體”的概念。截交線、相貫線是畫法幾何部分的重點和難點，對于初接觸的學生來說，往往感覺晦澀難想，通過合并、切割等方式，幫助學生理解“交線”的形成。組合體的形體分析法剛好又與復雜立體的三維造型過程不謀而合。一系列的課堂演示，再配以學生對典型實例的操作，掌握三維造型軟件便水到渠成，為后續零件圖、裝配圖及相關課程設計奠定了堅實的基礎。

1.2 舉辦競賽，激發學生學習興趣

所謂“興趣是最好的老師”，引導學生變單一的、枯燥的接受模式為發散的、趣味的創新活動，將事半功倍。我們認為組合體讀圖、構型設計及表達方案的選擇這部分內容，既是對截交線、相貫線等內容的綜合運用，又是零件圖、裝配圖的基礎，起著承上啟下的橋梁作用。而且，通過一個或兩個組合體視圖，想象出多個組合體形狀；或者，對一個組合體設計出多個表達方案，并進行對比選擇，是對學生發散性、創造性思維的絕佳訓練。因此，我們選擇這部分內容舉辦構型與制圖創新競賽。競賽中，學生的發散思維與創新能力得到了淋漓盡致的發揮，出現了“百花齊放，百家爭鳴”的場面。競賽優勝者還將代表學院參加省級競賽，獲獎帶來的成就感，大大激發了學生的學習興趣，也加深了對知識的理解和掌握。

1.3 多種教學手段并用，加強學生工程實踐背景

大一學生缺乏工程背景知識，大多數學生不清楚標準件、零件圖及裝配圖等知識的應用背景，學習興趣淡薄[2]，我們通過多種途徑來彌補這個不足。

學院的實體模型室中配有典型組合體、零部件及裝配體模型，供學生觀察、測繪使用。我們還設有虛擬模型庫，包括組合體模型、典型零部件及其加工視頻、零件測繪操作視頻、裝配仿真視頻、計算機繪圖教程視頻等。這些資源不僅通過課堂時間提供給學生，課下時間對學生也是開放的。

此外，采用課堂教學與工廠實踐相結合的方式，可極大增強學生的工程背景。學生通過對實際零件的觀察、思考，可以加深對軸套類、輪盤類、叉架類、箱體類零件結構特點及典型表達方案的理解；通過對各種加工方法及零件加工過程的參觀和實踐，可以掌握零件圖尺寸標注要正確、完整、清晰、合理的意義，體會不同加工方法所能形成的表面結構及組織結構，理解零件圖技術要求所規定內容的必要性。

1.4 項目式教學，培養學生的綜合能力

CDIO的培養計劃旨在設置豐富的實踐項目并輔以工業實習。我們積極與校工廠及校外科技園企業開展合作，精心選取實際的、典型的裝配體，安排學生分組對不同規格的裝配體進行測繪、三維造型、答辯、撰寫項目報告等。在這個過程中，學生通過查閱資料了解裝配體的用途、工作原理等；每人要對裝配體中一個典型零件進行測繪，并繪制二維工程圖樣；全組同學合作進行裝配體三維造型，分析裝配關系、拆裝順序、各零件結構特點和功用；撰寫項目日志、項目報告，制作PPT匯報答辯。

項目式教學通過設置任務，激發學生的學習自主性，通過各個環節培養學生深度學習的能力、靈活運用多種思維方式的能力、解決實際問題的能力、團隊協作的能力。

2 結束語

CDIO教育模式是以產品研發到產品運行為教學周期，以學生主動性學習、實踐性學習、課程之間有機聯系的學習方式為手段，以培養個人的科學與技術知識、終身學習能力、與人交流能力、團隊協作能力、進取心與拓展性思維，以及在社會與企業環境下建造產品與系統的能力為教學目標[3]。融入CDIO理念的機械制圖課程體系，改變了以往重理論輕實踐的培養模式，體現了“知行合一”。

【參考文獻】

[1]趙永生.論大學的功能與高等工程教育改革[R].秦皇島：燕山大學里仁學院教師培訓，2013，10，31.

[2]陳西府，惠學芹，吳進，等.基于卓越工程師計劃的工程圖學教學改革[J].考試周刊，2012，84：10-11.

[3]王鳳芹.CDIO工程教育模式下新建本科院校“雙師型”教師培養方法探析[J].吉林工商學院學報，2013，29（4）：111-113.

[責任編輯：丁艷]