杜 靜，張 慧，陳 劍

(1.西安工程大學(xué) 機電工程學(xué)院，陜西 西安 710048;2.西安工程大學(xué) 學(xué)生工作部，陜西 西安 710048)

0 引言

CDIO工程教育模式是近年來國際工程教育改革的最新成果，CDIO代表構(gòu)思(Conceive)、設(shè)計(Design)、實現(xiàn)(Implement)和運作(Operate)[1]。CDIO模式實踐性較強，以產(chǎn)品設(shè)計研發(fā)、制造、裝配以及產(chǎn)品運行的一個完整生命周期為載體，以真實工作環(huán)境為依托，建立一個理論與實踐相結(jié)合的實踐課程體系，通過構(gòu)思、設(shè)計、實施、運行體驗真實項目過程，使學(xué)生主動參與獲取知識，培養(yǎng)學(xué)生的工程基礎(chǔ)知識能力、個人能力、團隊意識以及工程實踐能力。

SolidWorks是一款基于Windows系統(tǒng)開發(fā)，采用參變量式CAD計算機輔助設(shè)計軟件，應(yīng)用范圍涉及航空航天、汽車、模具制造等各個領(lǐng)域，是本科院校機械類以及近機械類學(xué)生必修的CAD軟件之一[2]。為了滿足制造企業(yè)人才需求，大部分高校相關(guān)專業(yè)均開設(shè)了SolidWorks軟件應(yīng)用課程，目的是為了培養(yǎng)學(xué)生三維建模、裝配、運動仿真及工程制圖等能力。以工程教育認(rèn)證為契機，在教學(xué)中引入CDIO工程教育理念，以SolidWorks機械設(shè)計課程為依托，深入挖掘課程涵蓋的各類思政元素，將課程思政元素融入教學(xué)的每一個環(huán)節(jié)，從教學(xué)設(shè)計、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)實施及考核評價體系等方面進行改革，從理論教學(xué)和實踐環(huán)節(jié)挖掘思政元素，通過多個項目構(gòu)建知識、能力和課程思政相互融合的教學(xué)體系。教學(xué)過程以學(xué)生為中心，充分發(fā)揮教師的示范、診斷、評價作用，引導(dǎo)、協(xié)助學(xué)生達成預(yù)期目標(biāo)，提高大學(xué)生工程設(shè)計能力、創(chuàng)新實踐能力以及團隊合作意識，促進創(chuàng)新實踐型人才培養(yǎng)[3]。

1 SolidWorks機械設(shè)計課程思政教學(xué)設(shè)計思路

目前，大部分高校均開設(shè)SolidWorks軟件課程，但是教學(xué)內(nèi)容是按照各個功能命令分開講解，知識點過于單一，理論與實踐脫節(jié)。教學(xué)過程往往以教師講解為主，學(xué)生練習(xí)為輔，教學(xué)方法單一，采用“一講一做”的模式，導(dǎo)致教學(xué)效果不佳，學(xué)生缺少自主學(xué)習(xí)、獨立思考的能力，忽略了學(xué)生創(chuàng)新實踐能力和團隊合作能力的培養(yǎng)，不能充分調(diào)動學(xué)生的主動性和創(chuàng)造性，無法滿足工程教育培養(yǎng)大學(xué)生的要求。

課堂教學(xué)改革是高等教育發(fā)展的永恒課題，課堂教學(xué)方法無固定模式，課程教學(xué)內(nèi)容應(yīng)服務(wù)于行業(yè)、企業(yè)發(fā)展要求，高校需加強對SolidWorks軟件課程教學(xué)改革、明確教學(xué)目標(biāo)、改進教學(xué)內(nèi)容，優(yōu)化教學(xué)方法、完善考核體系，充分發(fā)揮教師的引導(dǎo)作用，深化教育教學(xué)改革。而項目化教學(xué)是一種適合于實踐教學(xué)的教學(xué)方法，以項目作為課程知識的載體，由師生共同實施一個完整的項目而展開的教學(xué)活動。同時，將課程思政元素融入專業(yè)知識的授課過程中，實現(xiàn)專業(yè)課程內(nèi)容和思政育人的互相融合，有意識、有計劃地對學(xué)生進行思想政治教育，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識，為社會、企業(yè)培養(yǎng)有知識、有技術(shù)、有情懷的工程技術(shù)員。

SolidWorks機械設(shè)計是機械類學(xué)生一門實踐性較強的專業(yè)課程，結(jié)合課程特點，為了提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣及主動性，SolidWorks機械設(shè)計課程實踐內(nèi)容以齒輪泵、活塞等具有代表性的作品項目作為教學(xué)載體，讓學(xué)生通過學(xué)習(xí)具體化的項目內(nèi)容掌握機械設(shè)計專業(yè)知識。通過體驗企業(yè)實際生產(chǎn)任務(wù)，將SolidWorks軟件的建模、工程圖、裝配以及仿真等知識貫穿其中，將理論知識與實踐操作有機結(jié)合。教學(xué)過程強調(diào)以學(xué)生為主體，讓學(xué)生帶著興趣、問題去學(xué)習(xí)，教師負(fù)責(zé)指導(dǎo)、引導(dǎo)學(xué)生，針對學(xué)生提出的問題進行答疑，培養(yǎng)學(xué)生完成單項工作能力、復(fù)雜工作能力，以及解決實際問題的綜合能力，改變原本枯燥的實踐環(huán)節(jié)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性，增強實踐環(huán)節(jié)趣味性與專業(yè)性[4]，使專業(yè)課程知識更具有活力，充分發(fā)揮課堂育人的重要作用。

2 SolidWorks機械設(shè)計課程思政教學(xué)設(shè)計與實踐

2.1 教學(xué)項目實施過程

考慮SolidWorks軟件屬于實踐性較強的課程，為了保證學(xué)生能夠順利完成規(guī)定的項目，項目團隊由3～4人組成，由實踐能力強的學(xué)生擔(dān)任組長，學(xué)生在掌握各個模塊基本操作流程、指令之后，還需進行項目練習(xí)才能靈活運用操作命令，因此每次授課安排4學(xué)時。將教學(xué)環(huán)節(jié)分為項目引入、教學(xué)演示、項目實施、考核評價等4個階段[5-6]，如表1所示。

表1 項目實施方案

2.2 教學(xué)項目引入

教師是教學(xué)活動的組織者與引導(dǎo)者，在教學(xué)內(nèi)容上選擇與實際生產(chǎn)相結(jié)合、具有代表性的零部件。圖1為齒輪泵裝配體及爆炸圖。齒輪泵包含多零部件，且零件建模難易程度不一，涵蓋了本課程的全部知識點，例如拉伸、旋轉(zhuǎn)、掃描、抽殼、裝配等內(nèi)容[7]。通過齒輪泵項目開展實踐教學(xué)，將教學(xué)內(nèi)容集成到項目載體中，改變傳統(tǒng)的，按部就班講解操作步驟和建模命令的教學(xué)方式，將零散的知識點集合到一個具體項目中。其中包含了化整為零和抽象內(nèi)容具體化的課程思政內(nèi)容，把課堂所學(xué)的理論知識與實踐操作結(jié)合起來，使整個教學(xué)過程緊緊圍繞解決項目問題而開展，在具體項目的驅(qū)動下完成教學(xué)任務(wù)。

1—主齒輪軸;2—壓蓋螺母；3—墊圈壓蓋；4—泵體；5—從齒輪軸；6—泵蓋；7—螺釘圖1 齒輪泵裝配體及爆炸圖(單位： mm)

教師引入項目后，具體講解本項目需掌握SolidWorks軟件的功能與模塊指令，講解齒輪泵結(jié)構(gòu)特點及零件建模過程所涉及指令的應(yīng)用，齒輪泵項目的難點、重點及技巧。教師演示完成后，學(xué)生領(lǐng)取任務(wù)，由教師引導(dǎo)學(xué)生查找相關(guān)資料，學(xué)生自主完成齒輪泵的建模、裝配及仿真等內(nèi)容。

2.3 教學(xué)項目實施

教學(xué)項目內(nèi)容的關(guān)鍵在于項目實施過程，教師演示主要以齒輪泵、活塞等經(jīng)典項目為切入點，通過對齒輪泵機構(gòu)進行分解，生成裝配爆炸圖，使學(xué)生了解齒輪泵的結(jié)構(gòu)組成、裝配關(guān)系以及零件種類，由教師通過對模型的構(gòu)建講解設(shè)計思路、設(shè)計步驟、操作要領(lǐng)等相關(guān)基礎(chǔ)知識，使學(xué)生掌握基本建模思路和命令。通過多種教學(xué)手段包括翻轉(zhuǎn)課堂、微課等教學(xué)形式，針對關(guān)鍵知識點展開討論，讓學(xué)生熟悉課堂內(nèi)容，并提前記錄下學(xué)習(xí)過程中遇到的問題[9]。

教師將項目引入后，給學(xué)生下達工作任務(wù)，學(xué)生根據(jù)任務(wù)書要求，明確任務(wù)，收集、學(xué)習(xí)項目所需的相關(guān)資料。項目任務(wù)實施階段，需要明確設(shè)計目標(biāo)，由于機構(gòu)設(shè)計過程較為復(fù)雜，安排項目任務(wù)應(yīng)由簡單到復(fù)雜。項目團隊由3～4人組成，由實踐能力強的學(xué)生擔(dān)任組長。組長領(lǐng)取任務(wù)后，由組長負(fù)責(zé)組織小組成員討論、分析項目任務(wù)，根據(jù)任務(wù)要求查閱相關(guān)資料，制定項目實施方案，合理分工，責(zé)任落實到人，明確學(xué)習(xí)任務(wù)和任務(wù)階段劃分，通過項目實踐過程培養(yǎng)學(xué)生職業(yè)素養(yǎng)。

為了保障項目順利完成，教師作為引導(dǎo)者，規(guī)定好各個小組完成項目的時間節(jié)點，在整個教學(xué)實施過程中，堅持以學(xué)生為中心，鼓勵學(xué)生大膽探索創(chuàng)新，拓展教學(xué)內(nèi)容，發(fā)掘哲學(xué)思想，培養(yǎng)學(xué)生辯證思維、創(chuàng)新思維的能力。同一個零件可以設(shè)計多種建模方式，對不同結(jié)構(gòu)進行對比，選擇最佳實施方案。學(xué)生在項目實踐中鍛煉建模思路和基本指令的使用，達到熟能生巧的目的。實踐中多鼓勵學(xué)生獨立思考、多思多想，激發(fā)其學(xué)習(xí)潛能。創(chuàng)新實踐階段以一個綜合項目實踐為主線，綜合建模、裝配、仿真等知識點，采用分組形式，通過學(xué)生的自主探究和合作來解決問題，讓學(xué)生通過項目的學(xué)習(xí)循序漸進中逐步提高。任務(wù)完成后，教師組織各小組學(xué)生進行互評及教師點評，在點評過程中發(fā)現(xiàn)問題，開拓學(xué)生的思維，建立濃厚的學(xué)習(xí)氛圍。不僅能使學(xué)生掌握SolidWorks軟件設(shè)計的相關(guān)知識，更培養(yǎng)了學(xué)生的團隊合作能力和創(chuàng)新能力。

2.4 教學(xué)考核評價

考核評價體系是實踐教學(xué)的重要組成環(huán)節(jié)，為了有效、科學(xué)衡量專業(yè)課程融入課程思政的效果，教學(xué)考核評價體系需采用多元化評價模式，貫穿于整個教學(xué)過程，將教學(xué)過程評價與結(jié)果評價相結(jié)合，更加全面、有效評價學(xué)生的學(xué)習(xí)情況[10]。

考核評價體系由學(xué)習(xí)過程考核(20%)、實踐考核(50%)和期末綜合考核(30%)3部分組成。學(xué)習(xí)過程考核階段主要是引導(dǎo)學(xué)生積極參與學(xué)習(xí)過程，考核學(xué)生到課情況、課堂表現(xiàn)情況；實踐考核階段主要是引導(dǎo)學(xué)生掌握軟件模塊及各個指令，考核學(xué)生的自學(xué)能力、人文維度以及實踐應(yīng)用能力；期末綜合考核階段主要是學(xué)生自主完成一個綜合實踐項目，考核學(xué)生團隊合作完成復(fù)雜項目的能力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維、綜合分析能力以及思辨探究能力。

3 結(jié)論

基于CDIO工程教育理念的SolidWorks機械設(shè)計課程思政教學(xué)設(shè)計，通過合理設(shè)計教學(xué)環(huán)節(jié)，在教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式以及考核等各個環(huán)節(jié)融入課程思政元素。以項目為導(dǎo)向，通過具體的項目展開SolidWorks課程教學(xué)，在實踐過程中，強調(diào)以學(xué)生為主體，充分發(fā)揮學(xué)生的能動性和創(chuàng)造性；教師引導(dǎo)每組學(xué)生達到預(yù)期的實踐效果；學(xué)生通過完成零部件的設(shè)計任務(wù)，獲得一定的成就感。通過將專業(yè)課程和思政教育有機結(jié)合，對培養(yǎng)學(xué)生的系統(tǒng)學(xué)習(xí)能力、工程實踐能力以及團結(jié)合作能力具有重要意義。