姚敏娟 辛紹杰 / 上海電機(jī)學(xué)院機(jī)械學(xué)院

基于CDIO理念的“機(jī)械原理”課程教學(xué)改革研究

姚敏娟 辛紹杰 / 上海電機(jī)學(xué)院機(jī)械學(xué)院

本文闡述CDIO理念在“機(jī)械原理”課程教學(xué)的應(yīng)用，以項目為主線、貫徹CDIO教學(xué)模式的構(gòu)思-設(shè)計-實現(xiàn)-運(yùn)作四個環(huán)節(jié)，把應(yīng)達(dá)到的知識目標(biāo)、能力目標(biāo)和素質(zhì)目標(biāo)融入到項目教學(xué)中，對課程的綜合考核實施提出了一些改革的策略和方法。

CDIO；項目構(gòu)思；項目設(shè)計；項目評價；課程考核

前言

以知識傳授為主導(dǎo)的“機(jī)械原理”課程教學(xué)方法制約了學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性及其創(chuàng)新潛能的發(fā)揮，往往學(xué)生在碰到具體工程問題時就不知所措，自己不能分析問題并解決問題。因此，如何在課程教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力，是本課程教學(xué)急待解決的問題。

CDIO即代表構(gòu)思（Conceive）－設(shè)計（Design）－實現(xiàn)（Implement）－運(yùn)作（Operate），其教育理念的核心是培養(yǎng)學(xué)生基礎(chǔ)知識、個人學(xué)習(xí)能力、合作能力、創(chuàng)新能力四個層面的能力。將教學(xué)內(nèi)容與工程緊密聯(lián)系，激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新意識及創(chuàng)新能力，滿足社會對工程人才知識結(jié)構(gòu)和素質(zhì)能力需求的新型課程教學(xué)模式是解決當(dāng)下工科高校人才培養(yǎng)中出現(xiàn)的重理論教學(xué)輕實踐教學(xué)，學(xué)生眼高手低理論聯(lián)系實踐能力不強(qiáng)和自主學(xué)習(xí)能力差等問題。CDIO教育模式倡導(dǎo)在職業(yè)環(huán)境下根據(jù)人才培養(yǎng)目標(biāo)和能力培養(yǎng)體系，采用教學(xué)做一體化方式，通過以實際項目為載體的教學(xué)任務(wù)，達(dá)成教學(xué)目標(biāo)的基本理念和方法。強(qiáng)調(diào)在真實的項目中“做中學(xué)”、“學(xué)中做”，更加強(qiáng)調(diào)在真實的職業(yè)環(huán)境中開展教學(xué)，培育人才。

一、基于CDIO理念的“機(jī)械原理”課程教學(xué)改革實踐措施方法

以項目為主線，把應(yīng)達(dá)到的知識目標(biāo)、能力目標(biāo)和素質(zhì)目標(biāo)融入到項目教學(xué)中，其項目分為三級，一級項目以章節(jié)的主要知識點(diǎn)為基礎(chǔ)進(jìn)行設(shè)置，項目的題目及要求由老師根據(jù)課程內(nèi)容設(shè)置，學(xué)生必須根據(jù)所給定項目的要求，采用CDIO的構(gòu)思－設(shè)計－實現(xiàn)－運(yùn)作完成項目。例如：凸輪機(jī)構(gòu)廓線設(shè)計，學(xué)生拿到題目后首先“構(gòu)思”該一級項目可以由兩種方法完成：1.圖解法，采用按比例作圖的方法獲得凸輪的廓線；2.解析法，采用數(shù)學(xué)建模并利用計算機(jī)編程最后得到凸輪的廓線。再根據(jù)自己所選擇的方法“設(shè)計”制定廓線設(shè)計的路線方法，步驟，最后得到設(shè)計結(jié)果：圖解法繪制的廓線和解析法獲得的廓線，“實現(xiàn)”完成本項目。由老師最后打分評價項目完成的優(yōu)劣。完成課題的“運(yùn)作”。一級項目由教師設(shè)定項目并由學(xué)生單獨(dú)完成。二級項目一般以章為單位進(jìn)行設(shè)置，例如連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計、凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計、齒輪機(jī)構(gòu)設(shè)計等，對于二級項目題目的選擇，學(xué)生可以選擇老師給定的題目，也可自行擬定項目，只要最終能達(dá)到項目要求。完成對項目的‘構(gòu)思’－‘設(shè)計’－‘實現(xiàn)’，最后由老師作出評價，完成項目的‘運(yùn)作’環(huán)節(jié)。三級項目一般放在課程的后半段實施，由學(xué)生自行構(gòu)思設(shè)計一裝置，至少包含學(xué)過的兩個或以上機(jī)構(gòu)，并要求來源于工程實際，以小組形式合作共同完成。為了確保各級項目的順利完成，項目設(shè)置的難度把控就尤為重要，在每一級專項目都必須提供足夠的樣例示例，以各種方式進(jìn)行展示：多媒體、動畫、實物等，并在相應(yīng)的項目完成階段提供足夠的資料查詢和必要的輔導(dǎo)。使學(xué)生循序漸進(jìn)，從易到難完成課程要求的各級項目，最后完成項目目標(biāo)。對于三級項目，項目的‘實現(xiàn)’環(huán)節(jié)除需要完成項目報告外，必須提供項目模擬樣機(jī)，考慮到實際的可操作性，一般要求學(xué)生采用計算機(jī)技術(shù)通過及建模軟件來實現(xiàn)。

二、課程綜合考核方法的改革與實踐

為了使項目教學(xué)有效的激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的動力，傳統(tǒng)的以“知識量化記憶考察”為主的、期末閉卷單一的考核方法必須改變，采用課堂參與度、課程實驗、課外項目和期末考試相結(jié)合的全方位多元化綜合考核方法（如表1），具體基于CDIO理念的“機(jī)械原理”課程教學(xué)考核的辦法如下。

（一）學(xué)習(xí)態(tài)度及基礎(chǔ)能力的課堂參與度考核

端正學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提高課堂教學(xué)質(zhì)量，是實現(xiàn)像兼具理論性、系統(tǒng)性及工程實踐性的機(jī)械原理課程教學(xué)目標(biāo)的有效保證。出勤率10分，缺勤扣1分∕1次，缺勤超過總課時1∕3者，取消課程考評資格；作業(yè)5分，有教師綜合評定；課堂問題回答5分，有教師根據(jù)每位學(xué)生的課堂回答問題等表現(xiàn)綜合評分?？己藰?biāo)準(zhǔn)公開，通過這種方法考核計算學(xué)生的平時成績，方法較客觀，可操作性強(qiáng)。

（二）課內(nèi)實驗的考核標(biāo)準(zhǔn)

課內(nèi)實驗主要訓(xùn)練學(xué)生的基本實驗動手能力。總分10分，最后由實驗教師根據(jù)學(xué)生實驗完成情況及實驗報告完成情況綜合評定，為保證每位學(xué)生都能得到基本實驗動手技能的訓(xùn)練，規(guī)定若未完成實驗或未交實驗報告者取消課程考評資格。

（三）課外項目的考核驗收

課程中的一級及二級子項目要求每位學(xué)生獨(dú)立完成，考核分值為20分，以項目報告形式提交教師評閱。三級項目以小組形式進(jìn)行，小組成員間必須有明確的分工協(xié)作，嚴(yán)禁不勞而獲，濫竽充數(shù)。項目完成后提交研究報告，并組織3～5位任課教師進(jìn)行項目答辯，對項目進(jìn)行驗收評分?？己朔种禐?0分，答辯小組根據(jù)項目小組的分工不同針對性進(jìn)行給分，主要從項目匯報、問題回答及項目程序演示多角度綜合評分。重點(diǎn)考核學(xué)生應(yīng)用所學(xué)知識對工程實際問題的分析解決能力，創(chuàng)新開發(fā)能力、自主學(xué)習(xí)、團(tuán)隊協(xié)作、交流溝通等能力。

（四）課程基本知識考核

期末考試重點(diǎn)考核學(xué)生對課程的基本知識、基本理論、基本技能掌握情況。具體包括機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析、運(yùn)動分析、力分析；常用機(jī)構(gòu)的設(shè)計：連桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、齒輪機(jī)構(gòu)及輪系。采用閉卷筆試的方式進(jìn)行，題型包括填空題、是非題、選擇題、計算題、作圖題及問答題等多種題型。

[1]胡占軍.基于CDIO模式的項目教學(xué)實施方案[J].中國職業(yè)技術(shù)教育,2009（3）.

[2]陳文杰.新加坡理工學(xué)院基于CDIO模式的項目教學(xué)改革[J].職業(yè)技術(shù)教育,2009（35）.

[3]張峻琿.發(fā)揮項目教學(xué)法在“工科”職業(yè)教育中的作用[J].高職高專教育,2008（12）.

[4]王知行.機(jī)械原理[M].北京：高等教育出版社,2006.

姚敏娟 （1970—）女，上海電機(jī)學(xué)院機(jī)械學(xué)院，講師，碩士，研究方向：機(jī)械設(shè)計及理論。

辛紹杰 （1963—）男，上海電機(jī)學(xué)院機(jī)械學(xué)院，教授，博士，研究方向：機(jī)械設(shè)計及理論、機(jī)器人技術(shù)。