《機械制造工藝學》課程CDIO教育教學模式探索

李西兵 陳學永

【摘要】傳統教育已經不能滿足現代教學的需求，以機械制造工藝學課程為研究對象，引入CDIO國際工程教育思想，從產品加工的整個周期出發，讓學生以主動的、實踐的、團隊協作的精神參與其中，以一個批次教學的80名學生為研究對象，與同一屆學生在傳統教學中一個批次教學中隨機抽取80名學生進行對比研究，通過實施，結果表明，學生的理論知識與實踐能力都得到了很大的提升。

【關鍵詞】機械制造工藝學CDIO教育教學對比研究一、引言

CDIO（Conceive、Design、Implement、Operate）是通過讓學生以基于項目為對象，在實際操作中進行學習的一種學習理念與方法，CDIO提出了以CDIO為基本環境、學習目標、一體化教學計劃、工程導論、設計-實現經驗、工程實踐場所、綜合性學習經驗、主動學習、教師教學能力的提高、學生考核、專業評估等12條標準。CDIO理念創建10多年來，不僅保留了歐美幾十年的工程教育改革理念，而且系統地提出具有可操作性的能力培養、全面實施及檢驗測評的標準。自2005年顧佩華院士首次將CDIO教學理念引入中國以來，教育部成立了CDIO研究與實踐課題組，全國高校中有大量教師在進行CDIO教學模式改革的研究。

工程教育必須考慮兩個中心問題，即如何使工科學生畢業時具備比較高的能力水平與比較好的素質素養、如何保證學生學到這些知識與能力，因此，教育工作者必須面對“做什么”與“如何做”的問題，CDIO直接從這兩個問題出發，制定了對應標準與教學大綱。近年來，國內很多高校探索CDIO教育教學模式，如中國石油大學通過對數理公共基礎課課程采用CDIO工程教育模式后，學生所具備的能力與學習興趣得到了明顯提高，同時教師的理論水平與能力也得到了明顯提升，從而提高了人才培養的質量。

二、《機械制造工藝學》課程應用CDIO的必要性

在人才競爭如此激烈的時代，當今衡量一個人素質的基本標準是看其是否具有扎實的基礎及其自主學習能力，在知識更新周期只有3～4年的時代，如果沒有自主學習能力，將會很快被社會淘汰。自主學習能力包括發現問題和解決問題的能力、信息收集與分析的能力、團隊分享與合作的能力。因大學生的前期教育都處于老師填鴨式的教育，老師講解與學生練習都面面俱到，學生作業多，沒有多余時間分析問題與解決問題，沒有多余時間同學之間共同合作探討問題與分析問題，只是純粹的做題機器，因此目前的大學生大部分都習慣于這種填鴨式教學方式，非常缺乏獨立學習與團隊合作學習這種自主學習能力，更談不上具有深入學習與全面學習這種自主學習能力了。因此，在大學時代要學習的內容如此豐富，要在這短短四年中是不可能再采用這種填鴨式教學方式，而要采用一種行之有效的教學方式，并使學生完成脫離中學時代的填鴨式教學方式，只有這樣，才能夠培養出既具有扎實理論基礎，又具有一定的實踐能力，同時還具有深入學習與全面學習這種自主學習能力。CDIO教育教學模式是從產品的研發階段到產品的運行階段的生命周期為載體，讓學生以主動的、實踐的、課程之間有機聯系的方式進行學習的工程，要求畢業在工程基礎知識、個人能力、人際團隊能力和工程系統能力等四個方面達到預定的目標，可見CDIO教育教學模式正好可以滿足這種要求。

三、基于CDIO的《機械制造工藝學》教學內容設計

1.理論教學與實驗教學內容設計

為達到機械制造工藝學課程的理論教學、課程設計與實驗教學目標及其相應大綱的要求，要求學生在學習機械制造工藝學的基本知識外，還要求以連桿、主軸、箱體、齒輪、活塞、套筒、叉桿等典型零件為例進行理論教學與課程設計，完成一項包括構想、設計、實施、改進和展示全過程的團隊能力，以使學生在團隊合作中進行探究式學習，提升自己的知識水平與能力，在學習中體會并發現樂趣。基于CDIO的機械制造工藝學課程理論教學、課程設計與實驗教學模式如圖1所示。

由于機械制造工藝學課程需要大量增加學生的項目執行和運作時間，而以往都是先進行理論課教學與實驗教學，然后進行三周的課程設計，學生在總課時不變情況下，為了保證教學質量，需要采取靈活多樣的教學方法與增加適當的自學來提高學習效率。常采用的教學方法有：提出一些關鍵知識點或具有綜合性知識的主題讓學生搜集資料并自學相關知識，課堂上進行發言討論，同學與老師進行點評；采用如圖1所示的案例教學；培養學生自主學習的能力；課堂上注重師生之間的交流，注重活躍課堂氣氛，促進學生自主思考提出問題、解答問題與激發學生潛能等；在成績評定時要綜合考慮學生的實際表現，不僅僅以考試成績與出勤率評判。

2.實踐教學內容設計

實踐教學是為了對學生課堂教學中理論知識的鞏固和增強學生理論知識學習的能力，是培養學生發現問題并解決問題的能力、同時獲得創新意識與創新能力，因此實踐教學是為理論教學服務的，在整個機械制造工藝學教學環節中起著至關重要的作用。為達到機械制造工藝學課程的實踐教學及其相應大綱的要求，要求學生實踐環節中要結合理論知識，在每個實踐環節中，對所學知識的應用進行具體分析并提出自己的方案設計，與實踐應用中的方案進行比較性研究并提出自己的見解，以提升自己的知識水平與能力。基于CDIO的機械制造工藝學實踐教學模式如圖2所示，實踐教學基地為某商用車有限公司。

四、成效及分析

分別對同一屆的兩個教學批次進行成績統計，每個教學批次隨機抽取學生80人，成績統計如下圖3所示。其理論教學中采用CDIO模式教學的成績平均分77.56，方差8.13，而采用傳統模式教學的成績平均分68.17，方差7.85；實驗教學中CDIO模式教學的成績平均分79.69，方差5.99，而采用傳統模式教學的成績平均分74.02，方差5.87；其課程設計中采用CDIO模式教學的成績平均分79.19，方差6.31，而采用傳統模式教學的成績平均分72.31，方差5.91；實踐教學中CDIO模式教學的成績平均分80.38，方差6.93，而采用傳統模式教學的成績平均分76.12，方差5.97。可見采用的采用CDIO模式教學不僅讓學生的理論知識水平得到大幅提升，而且實踐能力也得到了很大的提高。

五、結束語

“CDIO”工程教學模式與目前的工程教育認證要求是一致的，是以產出為導向的。本專業結合“CDIO”教育理念對機械制造工藝學進行了具體實踐，取得了比較好的效果，但是整個實施過程中的工作量非常大，可以讓機械專業的研究生一年級學生參與其中，這樣不僅幫助教師分擔一定的工作，而且研究生自己也學到了自主學習能力與實踐動手能力等很多知識，為其以后的科研奠定了基礎。通過結合“CDIO”教育理念進行教學，不僅保留了傳統理論教學體系的完整性，同時將“CDIO”教學模式融入到課程教學中，達到了理論與實踐相結合，使培養的學生適應現代工程技術發展的需要。

參考文獻：

[1]顧佩華，包能勝，康全禮.CDIO在中國（上）.高等工程教育研究，2012，（03） ：24.

[2]顧佩華，包能勝，康全禮.CDIO在中國（下）.高等工程教育研究，2012，（5） ：34.

[3]鐘壽仙，張瑛，郭紹輝.MPC-CDIO教育教學模式的探索與實踐.高等工程教育研究，2015，（02） ：169.

[4]陳艷，魏星，李志梅.CDIO工學教學模式在數據庫應用技術教學中的應用.教育探索，2013，（3） ：136.

[5]王曉敏，崔巍，宋燕林.迭代式CDIO工程教育模式的研究與實踐.實驗技術與管理，2015，（5） ：200.

[6]陳琳.基于CDIO模式的網絡工程專業“工程能力”培養.實驗室研究與探索，2016，（2） ：211.

[7]崔貫勛，王勇，王柯柯.基于CDIO的物聯網工程專業實踐教學體系的研究與實踐.實驗技術與管理，2013，（5） ：111.

基金項目：福建農林大學2016年本科教育教學改革研究項目（111416173）；2016年福建農林大學研究生教育改革研究項目（112516005、112516009）。