“機械工程材料”課程基于CDIO模式的教學方法分析

劉紅華 李紅梅

湖南涉外經濟學院 湖南長沙 410205

“機械工程材料”課程基于CDIO模式的教學方法分析

劉紅華 李紅梅

湖南涉外經濟學院 湖南長沙 410205

CDIO模式是一種較為新穎的教育模式，主要應用于高等工科教育，具有非常強的先進性、科學性、高效性和實用性，是培養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性階段，各方面的應用并不廣泛，因此有進行更深入、具體的實踐研究的必要。本文將針對CDIO模式在“機械工程材料”這門學科中的應用進行分析，探析其應用意義，并從綱要、方法、評價三方面進行具體的應用設計，希望能提高CDIO模式的應用水平，促進其在我國高等教育領域的進一步發展。

CDIO模式；機械工程材料；教學方法

CDIO是構思、設計、實現、運作這四個概念英文單詞的首字母組合，代表一種結合了產品開發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，因為社會主義建設的飛快發展導致社會對實用型工程技術人才的需求量加大，而我國目前培養出的工程技術人才大多在實踐能力、合作能力、創新能力方面有所欠缺，無法滿足國際化的工程技術人才需求，這與我國重理論、輕實踐的傳統工科教育有很大關系，所以CDIO模式的應用有助于從根本上解決我國的工程技術人才問題。

一、CDIO模式概述

CDIO是一種系統性的教育模式，也是一種工程技術人才的培養理論，這種培養理論結合了產品開發的相關理論，通過培養學生學習的主動性、實踐性，保證課程之間形成有機聯系等一系列方法，培養目前國際社會需要的各種工程技術人才。

目前來看，企業界對工程師的能力要求非常高，這其中包括了對科學基礎的要求、對問題解決能力的要求、對價值觀的要求等傳統能力要求，也包括了對創新能力的要求、對實踐能力的要求、對學科綜合能力的要求、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，通過項目教育訂立的教學目標往往具有非常強的針對性，能夠將教學孕育于實踐之中，既能提高教學效率，又能擴大教學成果。

二、CDIO模式應用于“機械工程材料”教學的意義

對機械專業的本科生來說，“機械工程材料”是一門基礎必修課，這門課程要求學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性質方面的，還要掌握材料的選用規律、材料的熱處理方法等技術實踐方面的知識，因此實踐性非常強。傳統的教學模式基本都是由教師進行單純的講授，少量的實驗也都是有教師嚴格引領的驗證性實驗，這導致學生往往吸收大量的基礎知識，但完全不知道如何應用這些知識。

根據CDIO理念的12條標準，可以從根本上顛覆這種課堂模式。通過對教學目標、教學方法、教學評價的改變，“機械工程材料”的課堂可以具有更強的靈活性和可操作性，變傳統的知識灌輸為能力培養，這對該課程有極大的優化作用。

三、應用CDIO模式的“機械工程材料”教學綱要設計

舊式的“機械工程材料”教學大綱過于粗略，教學目標的制定也過于偏頗，只強調了對理論知識的掌握，并不全面。CDIO模式下的教學大綱則分為四個級層：第一級層的教學目標是針對技術知識與推理能力，在總體上與傳統教學目標相同，但在目標制定上更為細化，除了記憶、理解方面的教學目標外，還增添了應用和綜合分析方面的教學目標。第二級層的教學目標是針對職業技能與職業道德，這方面的教學目標不重記憶和理解，重在實際的接觸和應用。第三級層的教學目標是針對團隊合作能力，包括交流能力和協作能力兩方面。第四級層的教學目標是針對創新、設計、構思、運作能力，與CDIO系統本身直接相關，往往很難通過校方本身實現，要適當借助外部企業助力。

四、應用CDIO模式的“機械工程材料”教學方法設計

為了強化學生的工程實踐能力，CDIO模式下的課堂教學必須為學生預留出一定的自行操作時間，因為教學課時無法進行調整，所以必須調整教學內容和教學比例。理論知識方面的教學內容要進一步精簡，刪減實用價值不大的部分，留下與基礎實踐息息相關的部分進行精講。

為了便于設計教學方法，通常在設計教學過程時將教和學分成兩個不同的模塊，但這并不代表這兩個模塊是相互獨立的。從教的模塊來看，教師應積極實行外部合作，利用社會講座、校企合作等契機，讓學生深入了解工程材料在實踐中的應用價值和應用方式；從學的模塊來看，教師要設法激發學生學習的積極性，主動思考、主動接觸、主動練習，以彌補有限的課堂學習時間；從教學結合的模塊來看，教師要在課堂上構建一種討論交流式的教學氛圍，保證教、學、練的緊密結合，避免雙方各自為政，降低教學能效。

五、應用CDIO模式的“機械工程材料”教學評價設計

應用CDIO模式后，由于教學內容、教學目標都發生了根本的比例變化，所以傳統的教學評價方法已經不再適用，必須進行適當的調整和改進。將學生的課堂表現和實際執行能力都加入評價體系，尤其是實際執行能力，可以通過安排一些執行項目來加以考察。舉例來說，教師可以提出設計要求，讓學生自行設計某種常規合金的設計應用方案，學生根據實際的性能需求，自行決定設計配方、熔鑄方式，并推理后續的合金組織、合金性能、熱處理方法，再由教師點評最終的設計結果。這種方法可以同時考察學生的創新能力、自主能力、實踐能力、合作能力，是一種綜合性的評價手段。

結語

“機械工程材料”在高等工科教育中屬于代表性較強的課程，具有很強的系統性、實踐性，非常適合用于試行CDIO模式。授課教師在實踐CDIO模式教學的過程中要積極了解實際的教學細節和教學效果，吸收實踐經驗，適當調整CDIO模式的具體應用，以強化該教學模式的適性，為其在其它工科課程中的進一步應用收集必要的參考依據。CDIO模式的教學重點在于激發學生的積極性，提高學生的實踐能力、合作能力和創新能力，因此在實際應用時應格外注意這些特性的發揮，令CDIO模式的優勢能得到落實。

[1]陳春林,朱張青.基于CDIO教育理念的工程學科教育改革與實踐[J].教育與現代化,2010(3).

[2]李庚英,趙曉華,熊光晶.“土木工程材料”CDIO模式的設計與實現[J].高等工程教育,2009(5).

[3]胡志剛,任勝兵.構建基于CSIO理念的一體化課程教學模式[J].中國高等教育,2010(22).

[4]厲威成.CDIO模式的教育理念及其實踐研究[D].四川師范大學,2012.

受湖南省車輛工程重點建設學科資助，項目編號湘教通(2012)594號。

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