基于CDIO模式下數控三二分段《機械設計基礎》課程改革與創新

摘要：作為應用型人才培養基地，高職院校需要創新自己的人才培養模式，不斷改革專業課程，滿足當今社會對應用型人才的需求。基于此，本文就CDIO模式下數控三二分段《機械設計基礎》課程改革與創新展開研究，首先闡述了其價值，其次對當前我國高職院校人才培養現狀進行分析，最后提出來一些課程改革創新措施，以期能夠建立全面合理的人才培養模式。

關鍵詞：CDIO模式;數控三二分段;《機械設計基礎》課程革新

中圖分類號：G420 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-957X（2021）09-0254-02

0 ?引言

當今社會，科技發展迅速，產業更新速度快，轉崗就業現象十分普遍，對于學生而言，其不僅需要具備必要的理論以及實踐知識，同時還需要掌握其他特長，不斷豐富自己的應用能力，為未來生產建設和發展提供保障。通過對數控三二分段《機械設計基礎》課程創新的研究，將其作為基礎課程為其他科目改革以及專業教育改革起到銜接作用，進一步促進高職院校應用型人才培養改革工作。

1 ?基于CDIO模式下數控三二分段《機械設計基礎》課程革新價值

1.1 改革的意義

CDIO工程教育模式代表構思（Conceive）、設計（Design）、實現（Implement和運作（Operate），它是以產品研發到產品運行的生命周期為載體，讓學生以各課程之間有機聯系的方式進行學習。本研究融入了CDIO工程教育理念，實現了學生在校的理論學習、技能訓練與在企業的實際工作經歷有機結合，對高職類技術專業的建設具有較高的借鑒意義，適應社會對人才知識結構和能力的需要[1]。

1.2 改革數控三二分段教學

本研究針對當前的高等職業院校《機械設計基礎》教學中存在問題探索出一條建設優質、高效、應用性強的《機械設計基礎》課程教學體系的途徑。同時是對我院機械工程系數控三二分段《機械設計基礎》教學的一次改革性重構使《機械設計基礎》的教學內容能夠以職業技能的培養為根本，緊密結合企業對人才的需求，力求滿足知識、技能和教學三方面的需求，具有深遠的現實意義，不僅可以提高學生的實踐動手能力，還可以培養組與組之間的團隊協作能力，增加實訓基地的利用率。對其他課程的建設也有借鑒意見，有利于后續課程的教學。

1.3 培養工程科技人才

為響應新型經濟快速發展，我國迫切需要培養一大批新興工程領域科技人才。本項目是對我院機械工程系數控三二分段《機械設計基礎》教學的一次改革性重構。教學內容從原來的純理論到理論與實驗結合;教學模式從原來的以教師為主體到以教師為主導、以信息化教學為手段、以學生為主體;最終實現《機械設計基礎》的教學內容上的以職業技能的培養為根本，緊密結合企業對人才的需求，力求滿足知識、技能和教學三方面的需求。

2 ?我院高職教育人才培養模式現狀分析

現實中，我院高職教育還沒有建立一種全面的、合理的人才培養模式，具體表現在：

①任課教師對數控生產、數控加工企業的實際情況了解不多，缺乏實踐經驗，使理論教學與實踐脫節，直接影響企業對學生實踐能力的認可率，從而影響學生的就業率。

②課程體系結構不合理，各個課程固守自封，缺乏連貫和融合。本課程前期課程主要有《機械制圖》、《公差配合與技術測量》、《CAD》，后續課程主要有《機械設計基礎課程設計》、《數控編程加工》等。這些課程有著必然的聯系，一些常用件和標準件之間的聯系從畫圖—分析—標注—設計—加工，整個知識體系是完整的，但是目前的課程情況導致各個課程之間形成了單獨的科目系統，知識體系構建不了，或者構建不合理，對課程的教學質量造成了很大的影響[2]。

③學生基本功十分有限，教師與學生都缺乏創新意識和創新能力。

④工程實踐性環節薄弱。本研究的教學對象是“中高職貫通教育”的數控三二分段專業，實驗的基礎只有原來老實驗室的一些簡單的器材，教學內容太陳舊，教學方法單一，考試方法呆板。該專業的學生在中職期間學過的專業性理論課程有《機械制圖》、《金屬材料》、《機械基礎》、CAD等，給《機械設計基礎》這門課程做了良好的鋪墊，但是在講課過程中存在很多問題，大多數同學在中職學的課程都沒有得到良好的消化，教學內容缺乏交叉和融合，使得課程之間的關系不能很好的銜接，導致了《機械設計基礎》這門課施展很困難，對一些機械標準都很陌生。

3 ?基于CDIO模式下數控三二分段《機械設計基礎》課程革新方法

3.1 教學內容的改革

①構思（conceive）：從產品設計與研發展開，以任務驅動方式促使學生獲取學習知識點，并分析構思過程，見圖1所示。

②設計（Design）：細化知識點和技能點，將整體到局部的構件進行拆散分步設計。找出知識與技能難點，精講教學內容以機構和零件為主線。想要達到合理的授課方式及構建合理的知識體系，可根據課本知識適當調整課題順序。如在講解齒輪設計時由于日常生活實踐中齒輪、軸、鍵就是配合組裝在一起的，所以可以將后續的軸以及鍵和銷的知識點提到齒輪這一知識點進行整合來講解，更能與任務相結合，不會出現知識點斷層，見圖2所示。

③實現（Implement）：通過實驗與實訓將產品部件進行試驗調整，完善部件的加工。從平面到立體，從二維過渡到三維的演化過程。對比傳統實驗方式進行以下改革：

原實驗內容為：四桿機構的運動原理、四桿機構的演變、減速器拆裝等，這些實驗都只是在實驗室里觀察機構的運動，和已經拆卸了的減速器，實驗很單一，而實驗報告的完成是根據實驗教材抄原理、步驟等，根本沒有反映學生自己的想法。

調整后的實驗內容為：四桿機構的設計，凸輪機構的設計、減速器的設計等，這些實驗都是從設計的角度出發，真正的將課程知識運用到實際應用中，豐富了課堂和實驗的環節，使學生更容易接受新的知識。

④運作（Operate）：體現的是將產品部件進行最后的裝配與調試，由不動到動起來，也就是從靜態到動態的實現過程。小車動起來需要除設計課程之外的電動及通信課程的支撐與融合。

3.2 教學方式的改革

①轉變教學觀念。改變之前的教師主講，學生聽課的方式，充分利用信息化平臺，巧妙多媒體、手機、微信、QQ等信息化手段，搭建全方位、立體的教學環境。課后采用線上教學，采用學生們最熟悉的微信、QQ等對知識點進行鞏固和總結，或者用來解決學生提出來的問題。

CDIO工程教育理念提出了系統的能力培養，全面的實施指導，完整的實施過程和嚴格的結果檢驗等12條標準，是一種具有很強的可操作性的教育理念。

②在課堂教學中強調從具體-抽象-實際的過程，使學生的認識活動建立在具體感知的基礎上[3]。例如在講解四桿機構的演變的時候，可將自行車、起重機等模型進行實體展示，再利用多媒體展現機構的結構和工作原理，然后引導學生舉出其他應用于實際中的實例，再分析各類機構傳動的應用場合和特點。（圖3、圖4）

③聯系工程實際，利用實物模型，增加感性認識。

④采用啟發式教學，提高教學質量，培養創新意識。如在講授“鉸鏈四桿機構的演化”內容時，我們可以先要求學生自己動手制作四桿機構，然后再進行演化，在制作的過程中學生會遇到很多問題，帶著問題自己去查閱相關資料，或者尋求老師的講解，從而真正的解決問題，真正的學到新的知識。

⑤采用師生互動、類比等教學方式，激發學生創造性思維。教師可分享自己的工作經歷，分享往屆學生的創新作品和參賽情況，鼓勵學生積極參與各種創新大賽，同時培養學生的團結協作能力、社會責任感及愛國主義情懷。

3.3 考核方式的改革

以往我院《機械設計基礎》的考查方式都是以考試試卷的形式，這種考查形式使很多學生把考試當作是一種形式，只要60分就可以了，所以不利于對課程的講解。過去在我們校一般是以平時成績占30%，卷面成績占70%，或者平時成績占40%，卷面成績占60%來對學生進行考查的，而《機械設計基礎》是一門實踐性很強的課程，可以將實踐活動納入到考查范圍內。將學生制作教學道具引入到考查范圍，占考試比例的20%，這樣既能激發學生的興趣，又能培養學生的動手能力。數控三二分段專業的學生自身最大的問題就是對理論知識掌握的不夠好，基礎差，所以對考查方式的改革是很有必要的[4]。

4 ?結束語

在CDIO模式下改革職業教育，在課程學習周期中引入產品生命周期，這種創新的學習方式能夠將理論和技能學習結合起來，為高職院校技術專業建設改革奠定基礎，完善課程專項實踐技能訓練，提高了實訓基地和資源利用率，有利于培養學生的專業能力、思維構架能力以及社會能力，為社會應用型人才起到了積極的作用。

參考文獻：

[1]沈燕卿.基于CDIO的高職工業機器人技術專業課程體系改革探討[J].決策探索（下），2019（10）：53.

[2]耿葵花，謝紅梅.創新能力培養下的機械基礎系列課程體系的改革分析[J].高教學刊，2019（18）：39-41.

[3]李蕓.創新創業教育背景下《機械設計基礎》課程改革的探索與實踐[J].四川職業技術學院學報，2019，29（04）：131-134.

[4]景雯，張杰，傅文博.CDIO理念下軟件工程課程的教學改革與創新[J/OL].中國現代教育裝備，2019（21）：1-3.

作者簡介：劉旭（1986-），女，貴州萬山人，本科，專任教師，助教，研究方向為機械設計與制造。