劉麗　孫艷

摘要：根據(jù)CDIO工程教育模式，建立理論教學(xué)、實(shí)踐教學(xué)和教師CDIO技能的工程材料教學(xué)體系。改進(jìn)教學(xué)方法，生動(dòng)直觀地緊密結(jié)合工程實(shí)踐教學(xué)。實(shí)踐證明，教學(xué)改革優(yōu)化了工程材料課堂教學(xué)結(jié)構(gòu)，能夠培養(yǎng)和激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，提高課堂教學(xué)效率。

關(guān)鍵詞：CDIO模式；工程材料；教學(xué)改革；學(xué)習(xí)興趣

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2014）50-0119-02

一、引言

我國(guó)高等工科教育是培養(yǎng)與國(guó)際接軌的中國(guó)工程師，CDIO模式是現(xiàn)代工程教育領(lǐng)域先進(jìn)的具有代表性的方法之一?！豆こ滩牧稀肥且婚T隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)和材料技術(shù)進(jìn)步而不斷發(fā)展的學(xué)科，也是培養(yǎng)學(xué)生具有工程能力、獨(dú)立分析能力和動(dòng)手實(shí)踐能力的綜合課程[1，2]。目前，課程的理論性、實(shí)踐性強(qiáng)，知識(shí)點(diǎn)較瑣碎，學(xué)生缺乏實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和感性認(rèn)識(shí)[3]，教學(xué)中的工程實(shí)踐沒(méi)得到重視。在歐美國(guó)家的工程教育中，重視工程實(shí)踐訓(xùn)練和各種綜合能力的培養(yǎng)[4]。我國(guó)的高職院校，以“就業(yè)為導(dǎo)向”，進(jìn)行“基于工作過(guò)程、工結(jié)合、校企合作”的教學(xué)模式改革[5]。筆者在多年的教學(xué)工作中，將CDIO工程教育理念應(yīng)用在工程材料教學(xué)工作中，建立理論教學(xué)、實(shí)踐教學(xué)和教師CDIO技能的教學(xué)體系，即基于CDIO的人才培養(yǎng)方式。并在此基礎(chǔ)上，提出了一些新設(shè)想且進(jìn)行了實(shí)踐。

二、CDIO工程教育模式

CDIO工程教育模式將全生命周期作為工科學(xué)生學(xué)習(xí)環(huán)境，代表構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)和運(yùn)作（CDIO，Conceive design implement operate），由工程基礎(chǔ)知識(shí)、個(gè)人能力、人際團(tuán)隊(duì)能力和工程系統(tǒng)能力四部分組成，通過(guò)12條檢驗(yàn)測(cè)評(píng)標(biāo)準(zhǔn)為企業(yè)提供各種層次的合格人才。

《工程材料》課程涉及知識(shí)范圍較廣，其教學(xué)體系由理論教學(xué)（比如基本概念與基本原理）、實(shí)踐教學(xué)（比如實(shí)踐與工程應(yīng)用）和教師CDIO技能提高三部分組成。通過(guò)改進(jìn)緒論課、運(yùn)用多媒體和啟發(fā)發(fā)現(xiàn)式進(jìn)行理論教學(xué)，校內(nèi)實(shí)驗(yàn)與校外實(shí)習(xí)進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)，建立一體化學(xué)科課程體系。

（一）理論教學(xué)

1.做好緒論教學(xué)，在緒論課時(shí)，運(yùn)用多媒體、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)手段，通過(guò)觀看大量高新技術(shù)領(lǐng)域圖片資料，來(lái)吸引學(xué)生的直接興趣。用PPT講解人類社會(huì)工程材料的歷史發(fā)展，例如石器時(shí)代（如石斧等）、銅器時(shí)代（如青銅鼎等）、鐵器時(shí)代（如河北滄州鐵獅子等）和現(xiàn)代（如神舟九號(hào)飛船等）的發(fā)展脈絡(luò)，如圖1所示。可歸納出從常見(jiàn)的金屬材料到陶瓷等人工合成材料及復(fù)合材料的發(fā)展規(guī)律，了解了工程材料在機(jī)械、電子、建筑、化工和航空航天、軍事等領(lǐng)域的應(yīng)用，介紹高分子材料的快速發(fā)展與潛力；通過(guò)航空工業(yè)的螺旋槳式飛機(jī)、一般噴氣式飛機(jī)和發(fā)展到現(xiàn)在的超音速空客飛機(jī)為例，通過(guò)陸地的螺旋槳式飛機(jī)、一般噴氣式飛機(jī)和發(fā)展到現(xiàn)在的超音速空客飛機(jī)為例，從一個(gè)側(cè)面向?qū)W生展示金屬材料研究的巨大成就與重要意義。

這樣，從一開(kāi)始就提升學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，使其今后能堅(jiān)持努力、刻苦地學(xué)習(xí)“工程材料”課，避免感覺(jué)枯燥乏味從而產(chǎn)生抵觸心理。通過(guò)幾個(gè)年級(jí)的學(xué)生考試數(shù)據(jù)表明，對(duì)工程材料基本知識(shí)的把握程度越來(lái)越好。

2.運(yùn)用各種教學(xué)方法，《工程材料》的多媒體教學(xué)，將抽象的工程知識(shí)形象化、具體化，突出了重點(diǎn)、淡化了難點(diǎn)，調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性[6]。但是，多媒體教學(xué)也存在填鴨式教學(xué)，扼殺了學(xué)生創(chuàng)造的機(jī)會(huì)[7]。因此，采用多媒體教學(xué)和其他教學(xué)方法的有機(jī)結(jié)合，真正發(fā)揮多媒體教學(xué)的優(yōu)點(diǎn)。在《工程材料》的教學(xué)中，在金屬的結(jié)晶和材料選材與應(yīng)用的章節(jié)，在網(wǎng)絡(luò)上下載“提煉鐵和提煉鋼”和“龍泉?jiǎng)Φ募庸ぁ钡冉虒W(xué)視頻，使學(xué)生對(duì)金屬的結(jié)晶和材料的加工過(guò)程有清晰的感官認(rèn)識(shí)，從而鞏固了所學(xué)知識(shí)點(diǎn)。在關(guān)鍵內(nèi)容的部分（如鐵碳合金相圖），輔以適當(dāng)?shù)陌鍟?shū)來(lái)強(qiáng)調(diào)鐵碳合金相圖的點(diǎn)、線和區(qū)的重要性，并且同學(xué)們要在黑板上親自畫(huà)出來(lái)，如圖2所示。這樣，多媒體教學(xué)方法和傳統(tǒng)的板書(shū)的有機(jī)結(jié)合，充分考慮到學(xué)生的接受能力，調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

采用啟發(fā)式和發(fā)現(xiàn)式相結(jié)合的教學(xué)方法，創(chuàng)設(shè)情境，導(dǎo)入教學(xué)內(nèi)容。在講授“熱加工與冷加工”理論之前，向?qū)W生提出這樣的問(wèn)題：“在室溫下對(duì)鉛板進(jìn)行彎折，越彎越硬；而稍隔一段時(shí)間再行彎折，鉛板又像最初一樣柔軟?！痹趯W(xué)生預(yù)習(xí)的基礎(chǔ)上，教師進(jìn)行啟發(fā)發(fā)現(xiàn)式教學(xué)后，學(xué)生只需很少的時(shí)間就可充分理解并靈活運(yùn)用。筆者在講述為什么時(shí)，進(jìn)行有意識(shí)的停頓，創(chuàng)設(shè)出鮮活的教學(xué)情境呈現(xiàn)在學(xué)生面前，啟發(fā)學(xué)生積極參與，讓學(xué)生與教師同步思維。

（二）實(shí)踐教學(xué)

機(jī)械類專業(yè)的學(xué)生，主要從事企業(yè)的設(shè)計(jì)、制造和銷售工作。在某種意義上，真實(shí)的案例是最好的工程教育環(huán)境。在CDIO學(xué)生實(shí)踐場(chǎng)所這個(gè)平臺(tái)下，將“項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)”模式納入各個(gè)實(shí)踐環(huán)節(jié)，增加實(shí)驗(yàn)課的實(shí)用性。將實(shí)踐和理論環(huán)節(jié)結(jié)合，校內(nèi)實(shí)驗(yàn)與校外生產(chǎn)實(shí)習(xí)有機(jī)結(jié)合[8]。如熱處理概念包括表面熱處理和普通熱處理，普通熱處理（如淬火與回火等）是易混淆、難掌握的內(nèi)容，采用多媒體視頻W18Cr4V刀具淬火、回火熱處理工藝路線講解，如圖3所示。這樣，通過(guò)聯(lián)系刀具實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行思考，可使學(xué)生充分理解淬火與回火等熱處理概念。把工程設(shè)計(jì)中常用的材料知識(shí)、力學(xué)知識(shí)與具體零件設(shè)計(jì)結(jié)合起來(lái)，比如車床的演示及車床的工藝加工實(shí)驗(yàn)，C620車床主軸，要求綜合機(jī)械性能一般、大端軸頸等部位耐磨性高，選材45鋼，硬度220～250HB，軸頸52HRC，工藝路線為鍛造→正火→粗加工→調(diào)質(zhì)→精加工→表面淬火+低溫回火→磨削。把CDIO工程與課程實(shí)驗(yàn)結(jié)合起來(lái)，提高了學(xué)生的實(shí)際工作能力。

推廣CDIO模式，除了學(xué)校辦“卓越班”培養(yǎng)卓越工程師和在校辦工廠進(jìn)行校內(nèi)實(shí)習(xí)之外，還利用企業(yè)的豐富資源和經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行校企合作，建立了云內(nèi)動(dòng)力、刀具研究所和工程機(jī)械有限公司等三個(gè)校外實(shí)習(xí)基地，通過(guò)CDIO“項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)”的形式，完成相應(yīng)的校外實(shí)習(xí)基地實(shí)訓(xùn)。

（三）教師CDIO技能的提高endprint

心理學(xué)認(rèn)為，興趣是人認(rèn)識(shí)需要的情緒表現(xiàn)。教師的一言一行，都會(huì)通過(guò)這樣或那樣的方式，對(duì)學(xué)生產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。比如教師以第一人稱方式親切講述，易于學(xué)生產(chǎn)生身臨其境的感覺(jué)；比如學(xué)生身邊較為常見(jiàn)的座椅板凳、床鋪門窗等與工程材料有關(guān)的各種各樣實(shí)例入手，將“材料”與“工程”真正結(jié)合起來(lái)；再比如寓思想教育于“工程材料”課程教學(xué)之中，傳遞正能量，寓教與樂(lè)。當(dāng)然，學(xué)校應(yīng)把握企業(yè)對(duì)人才的實(shí)際需求，將學(xué)校的一線老師培養(yǎng)成合格的工程師和項(xiàng)目經(jīng)理，掌握適合于工程訓(xùn)練的企業(yè)實(shí)際項(xiàng)目案例，是實(shí)現(xiàn)CDIO工程教育模式的根本。素質(zhì)教育，教師先為。在整個(gè)學(xué)校生活與教學(xué)中，提高教師CDIO技能，學(xué)生必須是積極主動(dòng)的參與者，學(xué)生喜歡教師，老師熱愛(ài)學(xué)生。一名優(yōu)秀的教師，不應(yīng)該只把課堂當(dāng)作傳承知識(shí)的場(chǎng)所，更應(yīng)寓思想教育于課程教學(xué)之中。密切師生關(guān)系，使學(xué)生在輕松愉快、活躍的課堂氣氛中構(gòu)建學(xué)習(xí)興趣和產(chǎn)生學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，與學(xué)生心里距離拉近，師生關(guān)系變得更融洽。作為教師，要有團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，學(xué)校各環(huán)節(jié)相互配合，CDIO工程教育才會(huì)開(kāi)花結(jié)果。

三、結(jié)論

CDIO工程教育模式的核心是知識(shí)、能力和方法，教學(xué)改革的目的是培養(yǎng)學(xué)生工程基礎(chǔ)知識(shí)、個(gè)人能力、人際團(tuán)隊(duì)能力和工程系統(tǒng)能力等。經(jīng)濟(jì)科技行業(yè)的發(fā)展和新興產(chǎn)業(yè)的形成，要求我們?cè)凇肮こ滩牧稀苯虒W(xué)過(guò)程中，根據(jù)人才的培養(yǎng)目標(biāo)、社會(huì)需求及學(xué)生的身心特點(diǎn)不斷改變教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法。采用CDIO工程教育模式，讓更多的學(xué)生受益。同時(shí)，課程體系的建設(shè)、學(xué)風(fēng)的建立和培養(yǎng)師資隊(duì)伍等問(wèn)題，還需進(jìn)一步探索。

參考文獻(xiàn)：

[1]于永泗，齊民.機(jī)械工程材料[M].趙壁如，譯.大連理工大學(xué)出版社，2010.

[2]張新勝，胡習(xí)兵，馬遠(yuǎn)榮.土木工程材料教學(xué)體系建設(shè)探討[J].高等建筑教育，2012，（21）：6.

[3]劉軒.淺談如何加強(qiáng)高校實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的建設(shè)[J].新校園理論（上旬刊），2011，（7）：9.

[4]馬曉梅，張劍飛，喬付.CDIO模式下高等工程教育的改革與探索[J].計(jì)算機(jī)教育，2010，（12）.

[5]張勇.CDIO模式與高職素質(zhì)教育的關(guān)聯(lián)性研究[J].職業(yè)教育研究，2013，（7）.

[6]陳向陽(yáng).《機(jī)械工程材料》教學(xué)改革初探[J].科技信息，2013，（02）.

[7]陳彥伶.探析多媒體教學(xué)的利與弊[N].學(xué)習(xí)方法報(bào)教研周刊，2011，（12）.

[8]鄭瑞利.《機(jī)械工程材料》實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革初探[J].機(jī)械管理開(kāi)發(fā)，2012，（06）：174-176.endprint