基于CDIO的《理論力學》教學改革探索

楊峰

【摘要】本課題較詳細地論述了《理論力學》教學課程體系、教學內容、教學方式、考核體系的改革，旨在跟隨工程教育理念，更好地培養大學生的工程實踐能力。

【關鍵詞】CDIO 《理論力學》 教學改革

近年來，隨著國際工程教育理念的逐漸深入，傳統的《理論力學》教學體系和內容、教學方法和手段已不能滿足新時期大學生培養的需要。電子科技大學成都學院機械教研室適應新形勢的需要，積極開展了《理論力學》CDIO教改，在這方面做了很多工作，初步建成了具有網絡教學手段和實施項目制教學特色的課程體系，在不斷調整和完善課程內容體系的前提下，重點加強了課程授課方式的改進、評價體系的改進，使學生在獲取知識的同時，可以提高學生在社會環境下構思、設計、實現、運行系統的能力，提高學生的團隊合作能力、認知能力和研究能力，同時可以培養學生的創新意識和創新能力。

1 梳理教學內容，制定基于CDIO的教學課程體系

結合工程教育理念，為了能夠使學生以主動的、實踐的，課程之間具有有機聯系的方式學習和獲取工程能力，在教學過程中，在理論課程的基礎上，結合必要的工程項目是必要的。根據CDIO的項目標準規定，課程項目屬于三級項目，是在課程綜合的基礎上引入了一個綜合的三級項目的同時，為了加強每一板塊知識的學習，在傳統理論力學三大知識板塊的基礎上，添加相應部分的三個課程小項目，從而形成一個完整的以項目為導向的《理論力學》課程體系。

2 明確改革方向，制定基于CDIO的《理論力學》教學大綱

為了能夠真正契合工程教育改革，制定了理論力學的教學改革目標：通過本課程的學習，使學生具有較強的項目開發、設計和建造的能力；較強的創新能力；較強的團隊精神和領導能力；較強的溝通能力。

為了實現這個改革目標，在整個教學改革的過程中，教學方式的改革起著舉足輕重的作用。

2.1基于項目的學習，提高學生學習的主動性

在教學過程中采用基于項目學習的教學模式，授課之前，先向學生展現課程三級項目和課程小項目的工程背景，強調課程項目需要完成的工作，從而提出課程學習要求。在這個過程中，首先，讓學生明確這門課程學習的目的，這門課程以及各板塊在工程實踐中的重要性。比如：在學習運動學部分時，首先，通過視頻播放的形式，介紹課程小項目中涉及的牛頭刨床，強調在工作過程中各部分之間的相對運動準確性的重要性。為了能夠準確得到執行部分刨刀的運行速度，對整個運動過程的分析是必要的；要進行各部分的運動分析，則運動學的學習是必要的。在該部分課程結束之后，在機構搭接實驗室，把學生按三人一組分組，對小組成員進行明確分工，構思牛頭刨床的運動部分搭接方案，小組討論選擇最優方案。最后用機構搭接實驗臺，進行牛頭刨床運動學模型的搭接。搭接完成之后，進行運動部分尺寸的測量，小組討論研究畫出運動模型，完成之后對各部分進行運動學分析。在整個課程小項目的過程中，既使學生能夠認識到團隊合作的重要性，也鍛煉了學生在社會條件下構思、設計、實施、運行的能力，讓同學能夠真正體會到“做中學，學中做”的樂趣。

2.2基于范例的學習，提高學生學習的積極性

在教學過程中，把工程實例貫穿到知識點的講解中，拉近了學生與工程實際的距離，有效地提高了學生的學習興趣和學習質量。比如在講解受力圖繪制一節中，涉及約束類型，舉例教室中學生可以見到的實例，如燈具受到的約束、粉筆盒受到的約束、椅子支架結構的約束類型等。學生可以觸摸到書本上比較生冷的字眼下所表示的工程約束類型，把感官上認識的約束和簡化的力學模型進行比較，真正讓學生能夠認識到簡化的力學模型所表示的工程實例約束，從而使學生不再對這種純理論的、看不到摸不著的知識望而卻步，激發學生學習理論力學課程的熱情，進而運用所學的理論知識來分析和解決工程實際問題

2.3基于“微課堂”的學習，提高學生學習的自主性

課堂學習的時間終究是有限的，為了給學生提供更好的學習條件，充分利用學院提供的網絡教學條件，設計一條全新的課外自主學習路線，將教學課件、課程知識點摘錄拍成小視頻，以及將重點章節中知識點的圖文并茂的圖片等資源上傳至網絡學堂，供全體學生進行復習或自主學習，遇到問題可以在網絡上展開深入討論，加深對知識點的理解和進一步的應用。

3 貼合工程教育改革，改革考核體系，綜合評定成績

在新形勢下，教學改革中注重教學過程中、學習過程中學生的動手能力，則考核體系應注重學生動手能力和在實踐中分析問題、解決問題能力的考核，采用階段評價、過程評價、理論與實踐一體化評價方式，全面綜合評價學生能力。本課程最終依然有考試部分，和傳統試卷相比，除了要考查學生對知識的掌握情況，同時加入學生對知識和工程實際結合應用能力的考察，因此在傳統試卷的基礎上添加自由發揮題目，比如“成都學院周圍力學問題分析”。

本課程的成績評定比例，期末筆試占總成績的40%，平時作業及出勤情況占15%，綜合項目參與情況及小論文撰寫占30%，各課程小項目參與情況及完成情況占15%。

4 結論

在學校大力倡導CDIO教改的過程中，機械教研室認真完成了《理論力學》課程的教學改革，重新制定了完善的、符合本課程教學目標的教學大綱，有可行性的劇本式教案，積極進行了其他教學輔助資料的建設，選用了合適的教學參考書，精選內容，堅實基礎，強化突出工程應用。

進行了教學改革之后，《理論力學》改革課程在2013級機械設計制造及其自動化專業中進行了試行講授，該年級已于2014年至2015年度第一學期結束了該課程的學習。這次試行之后，該年級學生大部分都認為新的教學方式的加入，相比于之前傳統的理論教學，更能夠激發他們的學習興趣，更能夠吸引他們參與到課堂中去。