基于CDIO模式的互換性與測量技術教學改革探討

摘要：《互換性與測量技術》是一門具有“四多一廣兩強”特點的基礎課程，常規的教學模式存在過于偏重理論教學導致學生工程實踐能力較差，本文基于CDIO教學模式，根據杭州職業技術學院《互換性與測量技術》課程特點，結合高職院校學情分析，在理論課程教學、實驗指導等多個方面進行教學改革探討。

關鍵詞：CDIO;互換性與測量技術;學情分析;課程教學;實驗指導

在21世紀的今天，由于經濟的飛速發展，科學技術的不斷進步，對社會的經濟和產業結構造成了重大沖擊，不僅需要培養出具有高水平的研發、設計和管理等人才;而且更需要培養出具有一定的理論知識、較強的實踐操作的綜合性應用人才。[12]通過近些年的發展，我國高等職業教育雖然取得了初步成效，但課堂教學方式還是以“填鴨式教學”為主，其主要特點是：1）教學偏重“知識”傳授，不注重職業能力培養;2）教師主動，學生被動;3）學生課中聽不懂，課后不實踐;4）參考教材較少，學生毫無興趣;5）教學方法較落后，僅有板書和PPT。傳統的課程教學難以滿足當今社會高速發展所需高級技術技能型人才的需求，所以必須對教學方式進行改革。CDIO教學模式是國際上普遍認可的，可用于工程教育中的一種創新型模式。[3]本文基于CDIO教學模式，根據高職院校學生特點，結合杭州職業技術學院的互換性與測量技術課程，對該課程進行教學改革探討。

1 教學改革背景分析

1.1 CDIO教學模式

CDIO教學模式是當今國際教育界公認的可用于工程教學改革方面的先進理念。CDIO教學模式表示為：C為構思（Conceive）、D為設計（Design）、I為實施（Implement）、O為運作（Operate）;于2000年由麻省理工學院（MIT）、瑞典皇家工學院（KTH）等四所高等院校共同聯合創立;它是以產品開發至產品維保的產品全周期為載體，始終以學生為主體，師生合作互動，課程與實踐有機結合的一種先進教學模式。[3]其培養大綱的目標是在對學生進行系統化培養后，使得學生能夠在工程基礎知識、個人能力、團隊意識和工程系統能力等四個方面有大幅提高。[4]

為加強我國職業化和職業道德等方面教育，汕頭大學于2005年引進CDIO教學模式，經過近幾年發展，制定了CDIO大綱、CDIO相關標準，并于2016年成立CDIO工程教育聯盟，截止2018年9月，全國已有成員高校、企業單位144個加入該聯盟。[5]

1.2 互換性與測量技術課程特點

《互換性與測量技術》是高職院校機械類專業的一門必修的專業基礎課，[6]其主要目標是通過理論和實踐讓學生能夠正確處理本課程的基礎知識與國際標準之間的相互關系;能夠正確處理好設計、制造以及檢驗中公差和誤差之間的關系;能夠掌握幾種常規量具的使用方法，培養學生能夠初步獨立選擇零部件精度、檢測方法和儀器的綜合能力。本課程在機械類專業的職業能力培養中起到承前啟后的重要作用，不僅是前導專業課程《機械制圖》、《機械工程材料及成形工藝基礎》等的延續，而且是后續課程《機械設計基礎》、《機械零部件拆裝與測繪》、《工裝夾具設計》、《畢業設計》等的前提。

目前杭州職業技術學院機械設計與制造專業的《互換性與測量技術》課程的主要內容有：1）互換性概述;2）常見量具及數據處理;3）光滑圓柱的公差與配合;4）形位公差與檢測;5）表面粗糙度與檢測;6）光滑極限量規的設計;7）常用結合件的公差與檢測;8）齒輪的公差與檢測;9）尺寸公差鏈。從課程內容可分析得出，本課程具有“四多一廣兩強”的特點，具體為專業名詞術語多、涉及的國家標準多、抽象概念多、符號公式多，知識面廣，理論性和實踐性均較強。本課程安排52個課時，教師如何在有限的時間內完成高質量的教學任務是亟需考慮的問題。

1.3 學生情況分析

提高教學質量很重要的就是需要進行學生情況分析，只有認真分析才能“對癥下藥”。以近幾年浙江省生源為例，被高職院校機械類專業錄取的學生呈現如下特點：1）被錄取分數差異大，高分可達500多分，低則可達300多分;客觀上造成了教學的困難性和復雜性。2）學生生源較為復雜，主要有普高生、三校生和中職生等。3）學生自我學習能力較弱，普遍存在自卑心理。4）大部分學生的邏輯思維能力較差。5）班級多數學生為男生。6）學生多來自農村，吃苦耐勞能力稍強。

若采用常規的教學，學生往往出現如下狀況：1）課堂中難以聽懂，課后難以復習;2）符號認不清，公式算不了;3）理論知識不理解，實驗原理不深究;4）部分學生邊學邊忘，整個學期下來可能存在“全忘”現象;5）厭學氣氛時常有，掛科人數年年現。

所以，根據《互換性與測量技術》課程的基本特點，結合高職院校機械類專業的學情分析，利用CDIO等先進教學模式對《互換性與測量技術》進行教學改革，使培養出來的學生在基礎知識、專業技能、職業素養等方面適應現代企業的要求。

2 基于CDIO教學模式的改革實施方案

根據課程特點和學情分析，基于CDIO教學模式對互換性與測量技術進行教學改革探討。

2.1 培養自信心，提升學習興趣

教師在教學過程中，應該重視培養學生的自信心，主要手段有：1）以身作則，言教不如身教。2）重點關注學生的優點以及亮點。3）堅持在教學過程中以學生為主體。4）經常夸獎和贊美學生。5）對缺乏自信心的學生進行態度、情感上的交流，同時與家長緊密配合，共同增強學生自信心。

2.2 堅持“學中做，做中學”的理念教學

《互換性與測量技術》課程知識繁多，教師在教學過程中應該堅持以學生為主，引導學生邊學邊做，邊做邊學。學生在學的時候，教師應該利用板書、PPT、視頻、實物等手段將抽象的內容具體化。每當講解到新的概念或公式時，課程如果用工廠的實際項目導入，讓學生能夠有直觀、清晰地感受，這樣可降低學生的認知困難。比如，當講到“螺紋公差”時，本文作者首先以某工廠需檢測螺紋公差的實際項目引入，說明本節課要講的內容，然后邊看工廠實際的檢測方法邊講解，充分調動學生的積極性。所以在教學前需要充分調研，收集圖片、實物、案例、視頻等教學資源并建立《互換性與測量技術》的教學資源庫。學生在做的時候，教師應該設置從易到難的案例或項目，引導和鼓勵學生勇于實踐。每當學習一個新知識后，讓學生及時去做、去實踐。比如，當學習了“誤差和公差”的相關概念后，給學生提供同一批次不同尺寸的主軸，讓學生用游標卡尺實際去測量，在測量過程中加深對“誤差和公差”概念的學習。

對于一些難以理解的理論知識，可以采用視頻、圖片、實物模型等進行輔助性教學。因為圖片、實物模型較為直觀，學生容易接受。比如在講解形位公差時，課堂中如果使用不同形位公差的變化圖片、甚至是實物模型來演示，可使得學生能夠直觀掌握該知識點，清楚地掌握不同形位公差的細微差別。

課堂課后的練習也非常重要，通過做典型的習題可以鞏固學生所學的知識，所以教師在選擇習題的過程中要多加思考。主要原則有：1）代表性較強;2）難易程度適中;3）具有一定的思考性;4）網絡中難以找出標準答案;5）基本覆蓋重要知識點。所選擇的習題能夠讓學生在練習的過程中，掌握解題的思路鍛煉學生的解決問題的能力，并能鞏固所學的新知識。比如在復習光滑極限量規設計時，結合工廠的實際案例設計一道難度適當的工作量規設計與計算題，有量規公差帶查表、計算和工作尺寸的計算等，在講解時可用啟發式提問的方式進行展開，讓學生主動、積極的思考，不僅能讓學生順序掌握相關知識點，而且能夠培養學生分析以及解決實際問題的綜合能力。

2.3 重視實驗指導，提高學生的動手能力

根據《互換性與測量技術》課程特點，可大致分為互換性以及測量技術兩部分，互換性部分比較側重理論知識的理解，而測量技術則側重于實驗的操作。目前我校機械設計與制造專業在原基礎上新增實驗課8學時，實驗的主要目標有：1）認識并正確使用常用的幾種測量儀器。2）對誤差和公差有直觀認識，初步掌握數據分析的能力。3）能夠理解不同類型的形狀公差和位置公差，并掌握其檢測方法。4）掌握表面粗糙度的實際含義，并掌握其檢測方法。5）了解幾種常用結合件的檢測方法。

在指導學生進行實驗前，應該查閱大量的相關資料進行實驗設計并按學情分析結果進行差異化分組;實驗中應該鼓勵學生進行獨立自主地進行實踐;實驗后引導學生帶著疑問等方式去學會總結和提高。教師應該勇敢改變其教學方式，摒棄以前的“自導自演”式的教學方式，改變為“教師傾力引導，學生全力表演”的教學方式。

2.4 構建“崗位標準為依據，技能為核心，項目為手段，考核為準則”課程教學模式

《互換性與測量技術》是一門綜合性強的基礎課程，特別是形位公差與檢測部分的教學目標是讓學生能夠了解并掌握不同形位公差的差異，并能在實際生產中進行應用。所以在教學過程中，如果采用崗位職業標準為依據，關注學生技能為核心，依托工廠實際項目，綜合考核來評價學生的課程教學模式，可以培養出具有一定的理論知識、較強的實踐動手能力的綜合性應用人才。

機械設計與制造專業的首崗為“工藝技術員”，學好《互換性與測量技術》是“工藝技術員”的必備前提。課程內容依據“工藝技術員”的崗位職業標準來確定，教學過程中，始終以學生的技能為核心，精心準備大量符合生產的實際項目，多方面對學生進行綜合考核。比如講到光滑圓柱的公差與配合時，可以選擇某工廠齒輪箱主軸檢測項目來進行教學，選擇實際的工廠項目，能夠大大增強學生的興趣，將該章有關知識進行綜合運用，培養學生自主查表和計算能力，考慮功能和經濟性選擇檢測儀器，同時檢測流程遵循國家標準等習慣，這些都是一個合格的技術人員所必備的，能夠讓學生快速適應該崗位，也有利于解決學生從學生身份轉變為技術員的銜接問題。通過這種崗位職業標準為依據、技能為核心、項目為手段、考核為準則的教學模式能夠讓學生更好地掌握基礎知識，并且鍛煉了學生的動手能力，是典型的理論和實踐教學結合較好的案例，且能夠讓學生畢業后快速融入實際工作。

3 結論

《互換性與測量技術》課程是高職院校機械類專業的基礎課程，學生學習并掌握互換性的相關知識以及常見的檢測方法和手段后，才能將后續課程學習和今后實際工作打好基礎。對《互換性與測量技術》課程進行基于CDIO教學不僅能夠增強學生的自信心，激發其內在的學習興趣;而且在做實際項目的過程中，以學生為主體，培養學生查閱標準、手冊等能力，獨立選擇檢測工具和分析數據的能力，以及分析和解決工廠實際問題的綜合能力。

參考文獻：

[1]孫澤文.論我國高等職業教育的歷史發展與未來趨勢[J].寧波職業技術學院學報，2009，13（1）：711.

[2]余新.論我國高等職業教育發展的現狀及趨勢[J].繼續教育研究，2003（3）：5961.

[3]朱曉東，顧榕蓉，吳立保.基于CDIO理念的創新創業教育與專業教育融合發展研究[J].江蘇高教，2018（2）：7780.

[4]王麗君，王欣欣.基于CDIO理念的機械設計制造及其自動化專業培養模式的探索[J].華北水利水電大學學報（社會科學版），2012，28（1）：166168.

[5]馬建軍.我校加入CDIO工程教育聯盟[C/OL].http：//news.xupt.edu.cn/info/1004/13515.htm，20180402[20180923].

[6]熊建武.互換性與測量技術[M].南京大學出版社，2011.

基金項目：2018年度校級教育教學改革研究項目“基于CDIO理念的《互換性與測量技術》課程教學改革實踐研究”（JG201801），主持人：雷陽

作者簡介：雷陽（1989），男，江西九江人，碩士，工程師。