“互聯(lián)網+”背景下CDIO教學模式研究
——以高職機電類學生綜合職業(yè)能力培養(yǎng)為例

朱敬花，莊燕，汪小涵

（九州職業(yè)技術學院 機電與汽車工程學院，江蘇 徐州 221116）

0 引 言

液壓傳動技術是高職機電一體化專業(yè)中實踐性較強的一門專業(yè)基礎課程，教學目的是讓學生掌握液壓五大元件的功能與使用方法，對液壓系統(tǒng)回路有一個系統(tǒng)全面的認識，為學生畢業(yè)后從事液壓相關工作打下堅實的基礎。在高等教育大眾化背景下，高職學生大多文化功底薄弱，學生的綜合素質能力也不高，以教師為中心傳統(tǒng)教學模式的弊病依然廣泛存在，尤其體現(xiàn)在理論性比較強的一些專業(yè)課程中，對于學生學習積極性的提高和學生綜合職業(yè)能力的提升有著嚴重的影響。針對當前存在的問題，借助“互聯(lián)網+”，將CDIO教學模式全方位融入課堂教學中是十分有必要的。

1 “互聯(lián)網+”背景下CDIO 教學模式研究

2015年5月4日，國務院政府辦公廳印發(fā)的《關于深化高等學校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育改革的實施意見》指出：職業(yè)教育要緊跟趨勢轉變觀念，結合專業(yè)特點創(chuàng)新教研模式和教學體系，有效提升學生的職業(yè)技能水平，促進學生綜合素質的全面提升，所培養(yǎng)的人才規(guī)格要貼合社會發(fā)展的需要。借助互聯(lián)網的東風，與時俱進，將“互聯(lián)網+”與高職教育進行全面、系統(tǒng)、深層次的融合，對教學的全過程（教學模式、教學內容、評價手段等）進行深層次的變革。根據(jù)學生和企業(yè)的需要進行精準教學，全面提升學生的職業(yè)技能和職業(yè)素養(yǎng)，是目前高職教育教學迫切需要解決和突破的問題。

CDIO 教學模式是由世界多所頂尖大學數(shù)位知名導師經過多年實踐探索共同提出的一種全新的工程教育理念和教學應用模式，CDIO 中C（Conceive）、D（Design）、I（Implement）和O（Operate）分別代表項目構思、項目設計、項目實現(xiàn)和項目運作，四個階段環(huán)環(huán)相扣，層層遞進，強調在學生的整個學習過程中學習應該是快樂的、積極的，在提高學生學習興趣的同時也要強化對學生專業(yè)技能的培養(yǎng)，以提高學生綜合利用所學知識發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、分析問題、解決問題的能力，同時使學生在學習和工作過程中提升其自身的集體榮譽感、團隊協(xié)作精神和溝通能力。

“互聯(lián)網+”要求高校結合自身特點和專業(yè)情況，利用信息化手段，讓學生在輕松愉悅的環(huán)境下掌握專業(yè)技能，并能融會貫通、與時俱進。這與CDIO 教學理念所要求的培養(yǎng)具有工程素質的人才在方式手段上是相互促進的，目標也是一致的。

2 “互聯(lián)網+”背景下CDIO 教學模式的具體實施過程

2.1 研究對象

我院的液壓傳動技術課程在二年級第二學期開設，該階段的學生已經熟悉大學生活并已具備了學習液壓傳動技術課程的專業(yè)基礎。選取我院機電一體化專業(yè)2020 班級學生實施CDIO 教學模式，對照學生為2020 級機械制造及其自動化班級學生。兩個班級人數(shù)相當，同時選取的教學資料、上課地點、課時量及授課教師均相同，而且兩組學生在前期課程的學習中成績都符合正態(tài)分布，具有可比性。

2.2 研究方法

對照班學生為統(tǒng)班上課，任課教師按照教學大綱要求采用傳統(tǒng)教學模式對課程理論知識和實驗仿真環(huán)節(jié)進行講解，學生按照傳統(tǒng)座次聽課，并按照老師的要求獨立完成課程作業(yè)。試驗班采用“互聯(lián)網+”背景下CDIO 教學模式授課。教學內容選取液壓傳動技術課程中的綜合能力運用部分——液壓基本回路分析中的方向控制回路，進行教學試驗。

在“互聯(lián)網+”背景下，基于CDIO 教育教學理念，從培養(yǎng)學生的專業(yè)基礎知識能力、綜合職業(yè)能力（個人能力素質和團隊協(xié)作能力）以及創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力入手，從課堂理論教學、實踐教學以及創(chuàng)建創(chuàng)新活動出發(fā)，對課堂教學模式進行合理設計，具體實施過程為：

（1）CDIO-C（Conceive）—項目構思。深入分析平面磨床工作臺液壓系統(tǒng)結構，如圖1所示。將液壓課程教學內容與企業(yè)用人需求、工程實踐要求緊密結合；對知識的傳授遵循：元件（單向閥、換向閥）—回路（換向回路、鎖緊回路）—系統(tǒng)（以平面磨床工作臺液壓系統(tǒng)為例），學習的過程遵循概念—原理—系統(tǒng)應用，層層遞進、拓展延伸。

圖1 平面磨床工作臺液壓系統(tǒng)圖

同時教師利用互聯(lián)網技術多方面搜集典型動畫回路（動畫回路體現(xiàn)知識的可視性，讓抽象的油路分析變得生動形象），供學生探討分析強化知識點的學習，同時分析總結兩種典型回路中的核心元件，分析兩種回路的特點及應用場合。學生“看中學”“學中做”，在整個教學過程中杜絕了教師滿堂灌的弊病，學生也不再是被動接受者，對于每一個回路教師都會進行有針對性的引導分析。

（2）CDIO-D（Design）—項目設計。教學內容的組織有別于傳統(tǒng)教學方式，將CDIO 強調的注重學生工程能力的培養(yǎng)應用到課程中。教師結合工程實例，通過學習通平臺上的“活動”下發(fā)任務工單，并在任務工單中明確設計內容、任務要求及任務目的，如圖2所示。

圖2 課堂任務工單

在教學過程中層層設疑，引導啟發(fā)學生獨立思考，培養(yǎng)學生主動發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力。

（3）CDIO-I（Implement）—項目實現(xiàn)。學生端連接到線上平臺下發(fā)的課程任務后，以項目小組的形式展開討論。對系統(tǒng)方案進行設計，設計內容包括系統(tǒng)調速方案、壓力控制方案以及順序工作方案，確定系統(tǒng)主要參數(shù)（工作壓力的選取、載荷的組成計算、液壓缸主要結構尺寸及所需流量），根據(jù)系統(tǒng)要求選擇液壓源、液壓泵、液壓閥、油箱等液壓元件。完成這些任務后，各小組將討論出的液壓系統(tǒng)原理圖通過FluidSIM 軟件進行繪制，由小組長通過線上平臺上傳，并對磨床液壓系統(tǒng)工作過程進行分析，如圖3所示。圖4為線上平臺提取出的學生搭建好的液壓系統(tǒng)原理圖。

圖3 線上平臺項目討論內容圖

圖4 磨床液壓系統(tǒng)原理圖

通過線上討論區(qū)實現(xiàn)師生、生生互動，促進思考，引導學習性投入，了解學生疑點，分析平臺數(shù)據(jù)反饋，優(yōu)化教學流程。

（4）CDIO-O（Operate）—項目運作。小組成員對提出的設計方案進行討論分析，通過FluidSIM4.2 虛擬仿真軟件對搭建好的系統(tǒng)原理圖進行模擬仿真，如圖5所示，利用系統(tǒng)的在線仿真功能查看液壓元器件的狀態(tài)圖，根據(jù)模擬動作情況驗證回路搭建的合理與否，根據(jù)元器件參數(shù)進行在線調試，反查已經搭建好的回路，并進行優(yōu)化設計。

圖5 平面磨床工作臺液壓系統(tǒng)模擬仿真圖

任務完成后小組組長將成果材料通過學習通平臺進行在線展示，小組成員之間互相點評，提出問題，并針對問題點進行討論分析。學生通過互聯(lián)網查閱相關文獻資料，進行組內交流、組間交流，以有效促進問題達成度。教師進行巡回指導，實時記錄學生的任務完成情況并及時給予指導。

3 考核與評價

學生的最終成績不以一張試卷分高下，建立以過程考核為主的綜合考核評價體系，同時將學生綜合職業(yè)技能納入考核范圍。百分制成績中線上學習討論占20%、線下實時互動情況占20%、任務實施過程占20%、理論成績考核占40%。綜合考核評分表如表1所示。

表1 綜合考核評分表

在項目完成后對兩個班級分別進行考核，結果如表2所示。

從表2可以看出，實驗班學生的綜合考核成績比普通班學生高，學生的學習狀態(tài)和教師的教學體驗感也比普通班好。

項目完成之后，小組對自己完成的成果進行自檢，明確項目的設計過程是否符合控制要求，是否存在安全隱患，完成技術文件的撰寫，并由小組組長匯報項目完成情況，同時進行小組成員之間的互相點評。根據(jù)小組匯報情況以及小組成員之間的相互點評，利用信息化教學平臺投票統(tǒng)計選出技能工匠組和規(guī)范小工匠，給予加分鼓勵。教師就學生在討論、查閱資料以及建模仿真過程中存在的問題進行集中點評糾錯，發(fā)布課后拓展題目及學習資源，引導學生運用新知識、新技能、新方案拓展創(chuàng)新思維，提升解決問題的綜合能力。

表2 實驗班、普通班考核成績對比表

4 結 論

在“互聯(lián)網+”背景下，將CDIO 教學模式應用于液壓傳動技術課程中，將課前測試、任務發(fā)布、小組討論、組間評價等方式貫穿于教學全過程，學生變成了學習的主體，在“學中想”“學中思”“學中做”，學生主動參與課堂活動，課堂氣氛活躍，有利于學生在輕松愉悅的環(huán)境下完成對專業(yè)基礎理論知識的掌握，教學效果相對傳統(tǒng)教學模式有顯著的提高。知識技能由淺入深、層層推進、螺旋上升，學生從識知到領悟、從模仿到創(chuàng)新，逐步構建了以職業(yè)素養(yǎng)、職業(yè)技能、知識水平為主的能力體系架構，有利于學生綜合職業(yè)能力的提高。