李增芳，鄭高安，王紅梅，方貴盛

(浙江水利水電學(xué)院 機械與汽車工程學(xué)院，浙江 杭州 310018)

CDIO(Conceive Design Implement Operate)是近年來提出的一種工程教育的新模式，它以工程產(chǎn)品研發(fā)到運行的生命周期為載體，使學(xué)生在實際項目的實踐過程中，直接體驗產(chǎn)品從構(gòu)思、設(shè)計、實施與運作的完整過程，以主動的、實踐的、課程之間有機聯(lián)系的方式進行學(xué)習(xí)，從而有效培養(yǎng)學(xué)生的知識能力、工程實踐能力、創(chuàng)新能力、人際交往能力和溝通能力.因此，由CDIO教育模型出發(fā)，對課程進行改革是學(xué)生獲得知識、培養(yǎng)學(xué)生進行復(fù)雜系統(tǒng)設(shè)計開發(fā)能力和職業(yè)能力的有力保證[1-3].

機械工程導(dǎo)論課是我校機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)的一門重要基礎(chǔ)課程，該課程根據(jù)專業(yè)教學(xué)基本要求，其主要目標是幫助學(xué)生了解專業(yè)的培養(yǎng)目標、學(xué)科概況、課程設(shè)置、就業(yè)前景和領(lǐng)域等，培養(yǎng)專業(yè)興趣，使學(xué)生對所學(xué)專業(yè)及從事的工作崗位有比較清晰的認識.為進一步提高本課程的教學(xué)效果，培養(yǎng)學(xué)生工程實踐能力，根據(jù)課程特點，本文以CDIO工程教育理念為指導(dǎo)，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)組織、考核方式等方面進行教學(xué)改革與創(chuàng)新[4-5].

1 傳統(tǒng)機械工程導(dǎo)論課存在的問題分析

傳統(tǒng)機械工程導(dǎo)論課程的教學(xué)內(nèi)容主要包括了專業(yè)概述和職業(yè)規(guī)劃、人才培養(yǎng)方案概述以及專業(yè)學(xué)科領(lǐng)域的前沿知識.課程教學(xué)的組織實施一般由專業(yè)帶頭人負責(zé)課程的總體規(guī)劃和考試考核工作，課程由專業(yè)骨干成員講授，每人結(jié)合自己的專業(yè)建設(shè)和科研學(xué)術(shù)方向，講授擅長的學(xué)科方向知識.注重學(xué)習(xí)過程考核，考核成績一般采用出勤、開卷考試、課程作業(yè)、課程文獻查找等方式相結(jié)合形成.通過開設(shè)導(dǎo)論課程，學(xué)生對專業(yè)及從事的崗位有了一定認識，也在一定程度上培養(yǎng)了專業(yè)興趣，然而由于導(dǎo)論課程的對象是大學(xué)一年級的新生，傳統(tǒng)的講課方式讓學(xué)生缺乏對專業(yè)的感性認識，這在一定程度上影響了導(dǎo)論課程的教學(xué)效果.

具體的表現(xiàn)有以下幾點：

(1)專業(yè)興趣培養(yǎng)不夠.由于剛?cè)胄５男律鄙傧闰炛R，尚缺乏機電產(chǎn)品實物和企業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場的真實感受，對老師講解的部分教學(xué)內(nèi)容可能很難接受和理解，教學(xué)內(nèi)容也會顯得空洞乏味，因此課程教學(xué)很難達到預(yù)期的效果，不能很好地培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)興趣愛好.

(2)工程素養(yǎng)培養(yǎng)缺乏.傳統(tǒng)導(dǎo)論課程主要采用課堂教學(xué)和理論考核的模式，教學(xué)過程以教師為中心，教學(xué)內(nèi)容上沒有引入以機電產(chǎn)品構(gòu)思、設(shè)計、實現(xiàn)和運行為全過程的項目實踐教學(xué)，所以學(xué)生的工程實踐能力、職業(yè)能力、團隊合作精神等工程素養(yǎng)缺少很好的培養(yǎng).

(3)教學(xué)缺乏整體認識.傳統(tǒng)導(dǎo)論課教學(xué)內(nèi)容一般概括了機械設(shè)計、機械制造、機電控制等專業(yè)學(xué)科領(lǐng)域知識，在講授中主要是每位老師結(jié)合自己的專業(yè)建設(shè)和科研學(xué)術(shù)方向，講授擅長的學(xué)科方向知識，這樣的安排很可能會讓學(xué)生孤立地看待和學(xué)習(xí)某一具體的專業(yè)課程，缺乏對專業(yè)領(lǐng)域的一個整體認識，不能正確理解課程之間的內(nèi)在聯(lián)系.

2 基于CDIO理念導(dǎo)論課程的教學(xué)改革

為進一步提高機械工程導(dǎo)論的教學(xué)效果，培養(yǎng)學(xué)生工程實踐能力，將CDIO工程教育理念引入到機械導(dǎo)論課程的教學(xué)實踐當(dāng)中，通過增加項目實踐教學(xué)，改革教學(xué)組織和考核方式，使學(xué)生更好地理解和掌握專業(yè)核心課程的主要知識點，實現(xiàn)培養(yǎng)學(xué)生實踐和創(chuàng)新能力及搭建合理知識結(jié)構(gòu)的教學(xué)目標.

2.1 課程教學(xué)內(nèi)容設(shè)計

根據(jù)CDIO教學(xué)大綱中對導(dǎo)論課程的教學(xué)要求，經(jīng)課程組精心討論，決定把機械工程導(dǎo)論課程的教學(xué)分為理論教學(xué)和項目實踐兩大部分.

2.1.1 理論教學(xué)內(nèi)容

機械工程導(dǎo)論課程強調(diào)教學(xué)的系統(tǒng)性、全面性、前沿性以及與國際化，重視學(xué)生工程能力的培養(yǎng).經(jīng)課程組精心設(shè)計，理論部分內(nèi)容為開設(shè)8次學(xué)科前沿及發(fā)展的講座，讓學(xué)生了解所學(xué)專業(yè)的最新發(fā)展及應(yīng)用領(lǐng)域.課程講解主要內(nèi)容為：機械工程發(fā)展簡史、機械加工技術(shù)發(fā)展、現(xiàn)代設(shè)計方法發(fā)展、模具技術(shù)發(fā)展、機械傳動技術(shù)、水利機械發(fā)展、機電一體化技術(shù)發(fā)展、機械工程師職業(yè)能力素質(zhì)要求等，每次講解均圍繞即將開展的實踐項目內(nèi)容，使項目實踐教學(xué)內(nèi)容成為貫穿課程教學(xué)的一條主線.在開展講座的同時有針對性地帶學(xué)生去機械制造類企業(yè)參觀見習(xí)，幫助學(xué)生進一步了解和認識專業(yè)特點、機械工程學(xué)科概況.

2.1.2 項目實踐內(nèi)容

項目實踐任務(wù)的設(shè)計主要包含項目對象選取、項目任務(wù)確定、項目教學(xué)組織和項目考核等內(nèi)容.在傳統(tǒng)理論教學(xué)的基礎(chǔ)上，適當(dāng)引入典型機電產(chǎn)品具體項目實踐，通過實踐讓學(xué)生基本理解本專業(yè)所涵蓋的范圍和機械工程師的主要工作責(zé)任，對專業(yè)將學(xué)習(xí)的課程、課程的目的和它們之間的相互聯(lián)系有一個較清楚的認識，從而促進學(xué)生能有目的、有興趣地對待今后的專業(yè)課程學(xué)習(xí).

選取的機電產(chǎn)品作為項目對象時主要的考慮因素有三方面[5]，一是要有趣味性，能很好地激發(fā)學(xué)生的專業(yè)學(xué)習(xí)興趣，產(chǎn)品與生活緊密相關(guān)；二是代表性，該機電產(chǎn)品各組成部分能較好地對應(yīng)與本專業(yè)主要課程的教學(xué)內(nèi)容目標，可以通過機電產(chǎn)品的不同功能部件理出專業(yè)課程之間的關(guān)系；三是真實性，產(chǎn)品必須是實物并配有相應(yīng)的設(shè)計任務(wù)書、說明書和圖紙等材料，產(chǎn)品通電后能正常運轉(zhuǎn)，提高學(xué)生的感性認識.根據(jù)上述主要考慮因素，課程組選取了往年浙江省機械設(shè)計大賽的“排除萬難”救援機器人作為項目實踐的對象，救援機器人分為機械部分和電子控制部分，其構(gòu)思、設(shè)計、制造、裝配、運行分別對應(yīng)了專業(yè)的主要課程(見圖1).

項目任務(wù)是要求各組學(xué)生根據(jù)分配的選題，在老師的全程指導(dǎo)下，達到以下三個目標，具體為：(1)對項目實物進行分析討論，通過查看實物、設(shè)計圖紙說明書，深入了解產(chǎn)品的功能和組成結(jié)構(gòu)；(2)查閱相關(guān)資料，學(xué)習(xí)了解產(chǎn)品機械部分和電子控制部分的工藝特點和工作原理，了解機械制圖、工程材料、機械設(shè)計、電工電子基礎(chǔ)、控制工程基礎(chǔ)和機械加工等專業(yè)課程及其在產(chǎn)品設(shè)計中的作用；(3)通過實際操作產(chǎn)品，分析產(chǎn)品關(guān)鍵部件的結(jié)構(gòu)功能特點和可能存在的問題，然后從提高產(chǎn)品的功能、安全和成本以及新技術(shù)的應(yīng)用等角度提出改進建議，畫出設(shè)計構(gòu)思的草圖，并編寫報告.

圖1 救援機器人項目和專業(yè)課程的關(guān)系

2.2 課程教學(xué)組織

理論教學(xué)部分主要通過課堂講授，期間組織學(xué)生參觀救援機器人的操作演示.項目實踐部分則放在課程的后期，將學(xué)生組成6人左右的團隊，指導(dǎo)學(xué)生嘗試構(gòu)思并設(shè)計一個改進型救援機器人.項目實踐教學(xué)分三個階段，主要在實驗室進行，考慮到學(xué)生還未開始專業(yè)課程的學(xué)習(xí)，所以采用了循序漸進的方法，如第一階段讓學(xué)生分析了解機器人的功能和組成結(jié)構(gòu)，有了一定學(xué)習(xí)基礎(chǔ)后，進入第二階段，查閱資料，學(xué)習(xí)了解機器人各組成部分對應(yīng)的機械、電子設(shè)計知識，并學(xué)習(xí)了解專業(yè)的課程體系，在第三階段，要求學(xué)生通過實踐操作發(fā)現(xiàn)機器人存在的一些問題，應(yīng)用所學(xué)知識對不合理部件提出改進的思路和方法.

在項目實踐全過程中，學(xué)生需要在導(dǎo)師全程指導(dǎo)下不斷完善構(gòu)思和設(shè)計，最終完成項目預(yù)定的任務(wù).通過實踐項目的訓(xùn)練，可進一步鞏固學(xué)生對專業(yè)課程體系的理解；在提高學(xué)生個人能力的同時，培養(yǎng)學(xué)生的團隊交流和創(chuàng)新思維的能力；同時也促使學(xué)生圍繞項目任務(wù)目標，提高主動獲取知識、應(yīng)用知識解決問題的工程實踐能力.

2.3 課程考核方法

在綜合傳統(tǒng)課程考核優(yōu)勢的基礎(chǔ)上，對導(dǎo)論課程考核進行了改革，將考核內(nèi)容分成了專業(yè)知識、專業(yè)技能和學(xué)習(xí)態(tài)度三項[6]，其中專業(yè)知識考核主要是要求學(xué)生完成一篇綜合理論教學(xué)知識、項目實踐教學(xué)、產(chǎn)品改進方案的書面報告，書面報告的評分標準(見表1)，占課程總成績40%，技能考核內(nèi)容主要包括資料文獻查閱、產(chǎn)品的功能分析、產(chǎn)品改進設(shè)計及繪圖、PPT制作匯報等能力，占課程總成績30%，學(xué)習(xí)態(tài)度考核內(nèi)容主要包括學(xué)生的出勤、每一學(xué)習(xí)階段活動的記錄、團隊成員之間的合作、與導(dǎo)師指導(dǎo)工作的配合等方面，占課程總成績的30%.

表1 課程考核書面報告評價標準

3 結(jié) 語

通過2013級導(dǎo)論課程的教學(xué)實踐表明，基于CDIO理念的機械工程導(dǎo)論課程改革取得了較好的效果，學(xué)生通過具體產(chǎn)品項目的設(shè)計實踐，更好地認識了機械工程專業(yè)學(xué)科領(lǐng)域的基本概況，理解了專業(yè)課程體系以及專業(yè)課程之間的內(nèi)在聯(lián)系，培養(yǎng)了學(xué)生的工程實踐能力.今后，我們將進一步深化機械工程導(dǎo)論課程的教學(xué)改革，在教學(xué)實踐中不斷完善課程教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式和考核方法，以培養(yǎng)適應(yīng)現(xiàn)代工程技術(shù)發(fā)展需要的機械工程應(yīng)用型人才，實現(xiàn)教學(xué)改革的最終目標.

參考文獻：

[1] 楊曉東,崔亞新,劉貴富.試論高等學(xué)校專業(yè)導(dǎo)論課的開設(shè)[J],

黑龍江高教研究,2010(7)：147-149.

[2] 丁桂芝.CDIO12個標準本土化應(yīng)用專題之四本——土化應(yīng)用標準4-工程導(dǎo)論[J].計算機教育,2012(15)：104-106.

[3] 汪菊英，孫曉輝，聶小春，等.基于CDIO工程教育理念的《專業(yè)導(dǎo)論》教學(xué)及考核方式改革[J].職業(yè)教育研究，2013(8):105-107．

[4] 李滟澤，張曉東，楊志勇．基于CDIO工程教育理念的《車輛工程專業(yè)導(dǎo)論課》教學(xué)研究與實踐[J].廣東技術(shù)師范學(xué)院學(xué)報，2013(7)：136-138．

[5] 劉文進，杜文才，陳明銳，等.基于CDIO理念的電子通信工程導(dǎo)論的教學(xué)研究與探討[J].海南大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2012(4)：389-392．

[6] 陳紅亮，王鐵流，盧孔寶，等.基于CDIO教學(xué)模式的《數(shù)控機床編程與操作》課程設(shè)計[J].浙江水利水電專科學(xué)校學(xué)報，2013(4)：67-70．