［摘 要］機械制造工藝學(xué)是機械專業(yè)的核心專業(yè)課，以往“滿堂灌”式的教學(xué)方式已經(jīng)不適應(yīng)當下的社會發(fā)展。面對日益復(fù)雜的就業(yè)形勢，文章將CDIO工程教育理念應(yīng)用于機械制造工藝學(xué)，進行課程多元化教學(xué)模式研究，以提高教學(xué)水平并提升學(xué)生的綜合素質(zhì)，為解決社會日益增長的工程人才需求與高校全面綜合型人才培養(yǎng)缺口之間的矛盾貢獻力量。

［關(guān)鍵詞］CDIO；機械制造工藝學(xué)；教學(xué)痛點；教學(xué)模式

［中圖分類號］ G642 ［文獻標識碼］ A ［文章編號］ 2095-3437（2023）13-0021-04

為了適應(yīng)我國經(jīng)濟社會發(fā)展的新形勢，我國正在大力推行工程教育認證和新工科建設(shè)[1]，這迫切需要高校對傳統(tǒng)的教學(xué)模式進行優(yōu)化。本文針對機械核心專業(yè)課機械制造工藝學(xué)，基于CDIO教學(xué)理念，從授課方式變革、考核方式變革以及課程完善三個方面進行研究探討，以期提升學(xué)生的綜合素質(zhì)與工程意識，培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力與解決實際工程問題的能力，為學(xué)生進一步深造與參與工作打下堅實基礎(chǔ)。

一、CDIO簡介

為滿足日益發(fā)展的現(xiàn)代化工程教育需求，20世紀90年代末，CDIO教育模式被首次提出。隨后，麻省理工學(xué)院、瑞典皇家工學(xué)院等多所國際知名大學(xué)聯(lián)合成立跨國研究合作組織[2]，最終于21世紀初期使CDIO工程教育理念走向完善。CDIO工程教育理念一經(jīng)問世，便以其先進性、系統(tǒng)性、實用性等諸多優(yōu)點，迅速受到世界各國高校的一致認可。我國于2005年，由汕頭大學(xué)顧佩華教授帶領(lǐng)其團隊，引入CDIO工程教育理念并最早實施。

CDIO是Conceive、Design、Implement、Operate四個單詞的首字母縮寫，分別代表構(gòu)思、設(shè)計、實施、運行，每個部分相互獨立，組合起來又是一個統(tǒng)一的有機整體。CDIO以工程項目為導(dǎo)向，在教學(xué)中引入實際工程問題，逐步將學(xué)生從工程科學(xué)人才轉(zhuǎn)變?yōu)楣こ虒嵺`人才，為當下工程人才的培養(yǎng)提供了新模式，契合新工科背景下的時代要求，適應(yīng)“百年未有之大變局”的國內(nèi)外環(huán)境，可提升我國高等教育人才的國際競爭力。

二、機械制造工藝學(xué)內(nèi)容及地位

機械制造工藝學(xué)是機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)核心骨干課程，直接支撐著機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)要求多項指標點[3]，也是學(xué)生今后從事機械設(shè)計制造相關(guān)工作的“敲門磚”。該課程涵蓋機械加工工藝、加工精度與表面質(zhì)量、機床及夾具選擇與應(yīng)用、裝配工藝等多方面的知識，并且需要學(xué)生在機械制圖、機械原理、機械設(shè)計、材料成型及加工、互換性與技術(shù)測量等先修課程有較好基礎(chǔ)。該課程培養(yǎng)了學(xué)生選擇零件材料、設(shè)計零件形狀、確定零件尺寸、衡量生產(chǎn)成本等多方面的能力，希望學(xué)生面對工程問題時，綜合考慮成本、精度、效率，根據(jù)實際需求選擇最合適的加工路線，以最低的成本獲得精度與效率的最優(yōu)組合。

三、傳統(tǒng)教學(xué)痛點剖析

機械制造工藝學(xué)知識面較廣，涉及從產(chǎn)品設(shè)計到生產(chǎn)的方方面面，其中每個過程均包含大量知識點，并與多門前置課程耦合，且教學(xué)過程中需要著重解釋許多理論性知識，極大地提升了其復(fù)雜性，本身就是機械專業(yè)的重點課程，盡管教師們苦心孤詣，付出大量時間與精力進行備課與講授，教學(xué)效果卻難以得到保證。傳統(tǒng)教學(xué)痛點如下：

（一）故步自封，教學(xué)無趣

教學(xué)過程最重要的兩個環(huán)節(jié)：一者為教，一者為學(xué)。傳統(tǒng)授課模式可以概括為照本宣科，能跟上時代的教師會從念課本轉(zhuǎn)變?yōu)槟頟PT，一些教師自顧自地講，一些學(xué)生自顧自地學(xué)，教與學(xué)分離的情況屢見不鮮。網(wǎng)絡(luò)資源獲取如此便利的今天，學(xué)生需要的絕不是一個智能朗讀軟件，如何進行啟發(fā)式、引導(dǎo)式的教學(xué)，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，充分調(diào)動學(xué)生的積極性，加大學(xué)生參與課堂的力度，才是現(xiàn)階段教學(xué)的重難點所在。

（二）先“讀萬卷書”，后“行萬里路”

學(xué)?；?qū)W院在相關(guān)專業(yè)能力的培養(yǎng)上往往存在時空尺度上的割裂，理論教學(xué)與認識實習(xí)很少實現(xiàn)同步，這就導(dǎo)致在現(xiàn)場教學(xué)中很容易理解的問題在不直觀、不具體的理論教學(xué)中變得十分抽象、繁雜，大大增加了學(xué)生理解的難度。學(xué)生在教室里學(xué)習(xí)的是課本上的“死知識”，只是暫時儲存在記憶中的模糊概念，無法與工業(yè)生產(chǎn)一一對應(yīng)，理論不能聯(lián)系實際，學(xué)習(xí)印象不深，需要反復(fù)記憶，難度直線上升。這就容易導(dǎo)致一些學(xué)生厭惡學(xué)習(xí)的情況更加嚴重，更難培養(yǎng)學(xué)習(xí)興趣，主動性差，做題尚有明顯的滯澀感，應(yīng)用于實際生產(chǎn)則更為困難。

（三）課設(shè)一成不變，模式無人不曉

課程設(shè)計作為校園學(xué)子知識應(yīng)用最主要的一種形式，理應(yīng)對學(xué)生的工程思維和工程邏輯有所訓(xùn)練，實際情況卻是課設(shè)題目多年不變，學(xué)生選課時就已經(jīng)知道課設(shè)需要完成哪方面內(nèi)容。部分學(xué)生完全照搬工具書上的實例，缺乏思考，不會靈活變通，思維僵化，只會“照葫蘆畫瓢”，一旦工藝或參數(shù)需要調(diào)整，就無從下手，明顯缺乏分析問題、解決問題的能力。因此，應(yīng)加強課設(shè)改革力度，在現(xiàn)有知識框架中融入創(chuàng)新需求，全面提升學(xué)生創(chuàng)新能力、應(yīng)用能力，著重培養(yǎng)實戰(zhàn)經(jīng)驗豐富的高水平、高素質(zhì)應(yīng)用人才。

（四）理論與實踐考核程度不對等

傳統(tǒng)的考核方式以期末的卷面成績?yōu)橹鳎^程成績比重不大[4]，部分學(xué)生平時上課不認真，期末加班加點突擊，應(yīng)付考試，知識掌握得并不牢靠，考完就忘；也有部分學(xué)生平時認真努力，但因為種種原因，考試“馬失前蹄”，期末成績并不能代表其學(xué)習(xí)能力，“高分低能”與“低分高能”現(xiàn)象時有發(fā)生。并且理論考試多考驗記憶能力，實際應(yīng)用操作能力得不到檢驗，一味追求分數(shù)的觀念驅(qū)使大部分學(xué)生重理論、輕應(yīng)用，但在實際生產(chǎn)中，哪怕理論知識再豐富的學(xué)生，在前期實際操作中也難免出現(xiàn)種種失誤。

（五）綜合素質(zhì)難以得到培養(yǎng)

傳統(tǒng)教學(xué)僅僅是知識的傳授，學(xué)生無法獲得面對實際工程問題的經(jīng)驗，也沒有親身參與整個工程項目的經(jīng)歷，工程意識、職業(yè)素質(zhì)、職業(yè)道德、溝通能力、領(lǐng)導(dǎo)能力、團隊合作能力等難以得到培養(yǎng)。學(xué)校的作用自古以來就是教書育人，不僅要教書，更要育人，以學(xué)生為中心的理念要求高校對每一位學(xué)生負責，要舍得花精力，愿意花時間，以專業(yè)知識傳授為核心，以實際項目訓(xùn)練為載體，以培養(yǎng)智慧全面的高校人才為重點，構(gòu)建更加多元的教學(xué)體系，積極發(fā)揮高校的育人作用。

在深入推進新工科國家戰(zhàn)略的背景下，新的國際形勢對工科人才提出了新的要求，越來越多的技術(shù)知識被認為是工科畢業(yè)生必須掌握的[5]，傳統(tǒng)的機械制造工藝學(xué)授課模式已無法滿足新形勢、新要求，因此，將CDIO理念引入機械制造工藝學(xué)進行多元化教學(xué)模式研究是十分重要且必要的。

四、多元化教學(xué)模式

（一）授課方式

1.加強實操訓(xùn)練，培養(yǎng)實戰(zhàn)經(jīng)驗

開展現(xiàn)場教學(xué)，視聽結(jié)合，以工程項目為驅(qū)動，以實際應(yīng)用為導(dǎo)向，按實際工程流程進行相應(yīng)知識傳授，工程進行到何處，知識就傳授到何處，使知識傳授有一條邏輯主線，理論與實際相結(jié)合，便于學(xué)生理解，加強學(xué)生記憶。開設(shè)討論課，采用小組PPT展示的形式，每個小組可從教師給出的題庫中挑選試題，彼此不同，試題為完成一份工藝過程編制項目訓(xùn)練，小組內(nèi)分工要明確（如“零件圖分析—工藝規(guī)程設(shè)計—加工精度分析—表面質(zhì)量分析”[6]等），每位小組成員均需上臺答辯，由相關(guān)專家與所有小組選出代表組成評審團進行評分，小組得分作為平時成績的一項。每個小組還需提交一份項目分析報告，項目分析報告由任課教師評分，分數(shù)也作為平時成績之一。

2.發(fā)揮企業(yè)引領(lǐng)作用，緊跟專業(yè)前沿發(fā)展趨勢

進行校企聯(lián)動，建立校外工科大學(xué)生孵化基地，加強高校與企業(yè)良性互動，增加實習(xí)含金量，培養(yǎng)學(xué)生綜合素質(zhì)，真正讓學(xué)生在實習(xí)中得到鍛煉，讓高校成為企業(yè)的優(yōu)質(zhì)人才輸送基地。了解當下企業(yè)需要什么樣的人才，需要哪方面的知識，側(cè)重哪方面的知識，并把相關(guān)要求落實到教育中，按照工程需求培養(yǎng)學(xué)生，提升學(xué)生就業(yè)競爭力。保持知識更新迭代迅速，緊跟時代要求，適應(yīng)企業(yè)發(fā)展，增加增材技術(shù)、超精密加工技術(shù)、超高速加工技術(shù)等前沿最新成果，將其部分納入考試范圍。

3.利用虛擬仿真技術(shù)，化抽象為具體

授課時使用相關(guān)仿真模擬軟件，將知識點進行可視化處理，可以調(diào)動學(xué)生積極性，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，降低學(xué)生理解難度。可引入仿真實驗平臺，在仿真平臺上可以調(diào)整原材料、處理工藝、形狀尺寸等條件，并觀察各種條件下的動態(tài)仿真顯示，既降低了學(xué)習(xí)成本，又保證了“學(xué)”與“做”的統(tǒng)一。

4.以學(xué)生為中心，大開方便之門

保持校內(nèi)工訓(xùn)基地、先進制造中心時刻對學(xué)生開放，保持學(xué)生實踐熱情。招募勤工儉學(xué)的學(xué)生進行安全操作培訓(xùn)，作為學(xué)生操作器械時的安全監(jiān)督員。學(xué)院牽頭，在校內(nèi)舉辦機械創(chuàng)意設(shè)計活動，參加的作品從設(shè)計到成品，均需學(xué)生自己動手，發(fā)揮學(xué)生主觀能動性，培養(yǎng)其動手能力。

5.線上線下教學(xué)結(jié)合，加強師生交流互動

學(xué)生可充分利用網(wǎng)絡(luò)資源進行線上學(xué)習(xí)，堅持學(xué)習(xí)打卡，在線上提交作業(yè)，一方面可以解決課時緊張的問題，另一方面也可提高學(xué)生自學(xué)的能力和查找資料的能力。可利用的平臺包括MOOC、超星泛雅學(xué)習(xí)平臺、雨課堂、微助教、微信、QQ群等。保證師生溝通渠道暢通，學(xué)生可隨時向教師請教，解決學(xué)習(xí)上的困惑。

6.研讀國外最新教材，開闊國際視野

技術(shù)發(fā)展日新月異，教師應(yīng)當積極跟上時代步伐，了解國內(nèi)外先進技術(shù)，與國際接軌，保證自身理論知識水平處于最前沿，同時應(yīng)將其在課堂教學(xué)中充分展現(xiàn)，可引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)如《德國先進制造技術(shù)叢書》《Integrated Design and Manufacture in Mechanical Engineering》等國外的原版教材或翻譯資料[7]，探索國內(nèi)外在知識框架、授課邏輯、知識細節(jié)等方面的差異，開闊視野，中西交融，取長補短。也可在課堂上播放國外尖端制造視頻，培養(yǎng)學(xué)生的好奇心，激發(fā)學(xué)生的求知欲。要求學(xué)生撰寫教材與視頻的學(xué)習(xí)心得，教師進行評分并計入平時成績。

（二）考核方式

1.優(yōu)化成績分布

當前的成績分布不合理，理論考試成績占比過大，幾乎達到總成績比重的70%，為此對成績分布進行優(yōu)化，總成績將由理論考試成績、實驗成績、課設(shè)成績、實習(xí)成績、平時成績共同組成，保證各項成績占比均衡，將成績分散到整個課程學(xué)習(xí)過程中，確保每位學(xué)生的真實學(xué)習(xí)情況得到檢驗。

2.理論考試增加綜合性大題，增加主觀題和應(yīng)用題比重

相較于針對單一知識點所設(shè)的考題，綜合應(yīng)用型大題更能從宏觀上考查學(xué)生對整個課程的把握程度，一道大題需要學(xué)生將多個章節(jié)所學(xué)的知識結(jié)合起來，需要同學(xué)們具有系統(tǒng)性與全面性的知識結(jié)構(gòu)，解決部分同學(xué)考前突擊復(fù)習(xí)、知識掌握不深入、知識沒吃透的問題。

3.增加當堂檢測

當堂檢測是檢查每節(jié)課學(xué)習(xí)情況的好方法，能夠給學(xué)生增加緊迫感，要保證每節(jié)課預(yù)留合理的時間進行檢測，考查一道核心選擇題或一道重要填空題均可，題貴精不貴多。給學(xué)生施加適當?shù)膲毫?，保證課堂的嚴肅性，提升課堂效率。

4.創(chuàng)造獎勵分機制

對于在教學(xué)環(huán)節(jié)中積極配合老師，引導(dǎo)學(xué)習(xí)風(fēng)氣，制造良好學(xué)習(xí)氛圍的同學(xué)，老師可在平時給予獎勵分。期末按照獎勵分高低進行排序，1～3名給予總成績加3分獎勵，4～6名給予總成績加2分獎勵，7～10名給予總成績加1分獎勵，培養(yǎng)學(xué)生的競爭意識。

（三）課程完善

1.統(tǒng)計分析

提取每年成績數(shù)據(jù)，進行統(tǒng)計學(xué)分析，從數(shù)據(jù)反推教學(xué)環(huán)節(jié)的優(yōu)劣，主要分析五項成績的平均分、極差、標準差、最高分和最低分，對統(tǒng)計數(shù)據(jù)進行客觀評價，針對薄弱環(huán)節(jié)，來年加大授課力度。

2.廣發(fā)問卷

向所有學(xué)生發(fā)放匿名問卷，要求學(xué)生據(jù)實填寫，力求問卷結(jié)論客觀，實事求是。問卷主要詢問學(xué)生學(xué)習(xí)中的疑難環(huán)節(jié)、覺得疑難的原因、需要改進的環(huán)節(jié)，要求說明具體原因。廣泛聽取學(xué)生意見，采納學(xué)生的合理建議，對深刻指出教育問題的學(xué)生給予期末加分獎勵。

3.見賢思齊

每個學(xué)?？傆袔讉€十分受學(xué)生歡迎的“明星教師”，其他教師可去他們的課堂旁聽，學(xué)習(xí)他們的授課方式、授課技巧，取長補短。也可邀請教育專家蒞臨自己的授課現(xiàn)場旁聽，課后虛心求教，請其指出授課過程中的優(yōu)點與不足。

五、總結(jié)

基于CDIO教學(xué)理念的機械制造工藝學(xué)課程教學(xué)模式相比傳統(tǒng)授課方式，其優(yōu)勢在于，適應(yīng)了國家“新工科”戰(zhàn)略要求，采取“構(gòu)思—設(shè)計—實施—運行”的系統(tǒng)化培養(yǎng)模式，培養(yǎng)了一批適應(yīng)國家經(jīng)濟發(fā)展與職業(yè)需要的全面人才。通過進行課程多元化教學(xué)模式研究，優(yōu)化授課方式與考核方式，完善課程，學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性明顯被調(diào)動起來，課堂氛圍更為活躍，學(xué)生的團隊意識、工程意識、溝通表達能力、發(fā)散思維能力等都得到了明顯提升。

［ 參 考 文 獻 ］

[1] 趙琳，劉高鵬.基于CDIO的機械制造工藝學(xué)課程改革與實踐[J].教育觀察，2020，9（33）：107-110.

[2] 包秋燕.基于CDIO理念探討大學(xué)生現(xiàn)代工程意識培養(yǎng)[J].福建工程學(xué)院學(xué)報，2008（5）：451-454.

[3] 宋江，李玉清，王明，等.《機械制造工藝學(xué)》課程達成度評價與教學(xué)改進[J].農(nóng)業(yè)開發(fā)與裝備，2021（12）：120-121.

[4] 翁燦，蔣炳炎，彭華建.機械制造工藝學(xué)課程混合式教學(xué)模式探索[J].中國教育技術(shù)裝備，2020（22）：66-67.

[5] 李佳欣，周玲.從CDIO模式到NEET計劃：美國工程教育改革路徑分析與經(jīng)驗啟示[J].化工高等教育，2022，39（6）：22-29.

[6] 陶麗佳，袁明新，張金錚，等.機械工藝設(shè)計能力培養(yǎng)導(dǎo)向的機械制造工藝學(xué)教學(xué)改革[J].中國現(xiàn)代教育裝備，2022（7）：123-125.

[7] 潘斌鳳，汪惠群.工程教育專業(yè)認證背景下機械制造類專業(yè)課程教學(xué)改革探討：以上海電機學(xué)院機械制造工藝學(xué)為例[J].成都師范學(xué)院學(xué)報，2020，36（9）：57-63.

［責任編輯：雷 艷］