基于CDIO模式的纺纱学教学改革探索与实践

陈莉，刘玉森

摘要：本文分析了目前纺纱学教学现状及存在的问题，介绍了以CDIO工程实践理念为基础，纺纱学教学在工程实践能力、教学资源建设、课堂教学方式、考核方法等方面的改革，通过做中学的方式，使学生在掌握纺纱学基础理论的同时具有纺纱产品开发的能力，培养学生工程实践能力和创新能力，满足纺织行业对创新型高级工程技术人才的需求。

关键词：CDIO；纺纱学；教学改革

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2012）12-0033-03

一、纺纱学教学现状

纺纱学是纺织工程专业的学科基础课，与其它专业课程的内容密切相关，其涉及内容广、工程实践性很强，主要讲述纺纱原理、纺纱设备、纺纱工艺、制品质量控制、新型纺纱方法等内容。近年来，由于扩招带来的教学资源不足以及实习实践条件的变化，使纺织工程专业学生的工程实践机会大大缩水，传统的教育理念和方法使“产”与“学”严重脱节，学生仅掌握书本上的理论知识，虽然有一部分实验课程，但实验课程多为纺纱理论验证性或演示性实验，学生对工程实践仍然非常陌生，缺少关于纺纱产品开发全过程的综合能力训练，并且由于缺少实践经验，对理论知识的理解也不够深入，靠暂时性的记忆来应付考试，在考试之后知识就忘记了一大半。在毕业答辩时，部分学生对纺纱过程中最基本和最关键的问题都很难回答清楚，如部分同学对于纺纱工艺流程都不能准确流利地表述。在对学生表现深感遗憾的同时，作为老师必须思考教学方法及教学过程中存在的问题及解决的措施。另外，用人单位非常注重本科生工程实践的能力和经验，通过近年来的观察，发现缺少实践能力的学生毕业后很难适应当前新形势下纺织企业对专业人才的需求。这些现象的产生，影响了毕业生职业理想的实现，使他们在刚刚工作后就会有严重的挫折感，对自身的价值很难作出正确评价；同时也会大大影响纺织企业对学校教学质量的评价，给人造成教学质量滑坡的印象，影响学校多年来在纺织行业内部来之不易的好声誉。因此，加强学生的工程实践能力，对传统教学方式进行改革势在必行。

二、CDIO工程教育模式

CDIO工程教育模式是国外高等工科教育的一种创新模式，是近年来国际工程教育改革的最新成果。从2000年起，麻省理工学院和瑞典皇家工学院等四所大学组成跨国研究，经过四年的探索，创立了CDIO工程教育理念。CDIO代表构思（Conceive）、设计（Design）、实现（Implement）和运作（Operate），它以产品研发的全过程为学习载体，培养学生的理论知识、个人素质和发展能力、协作能力、与工程-社会大系统适应和调控能力。CDIO倡导“做中学”和“基于项目教育和学习”的新型教学模式，与温家宝总理所说：“只有在做中学才是真正的学，只有在做中教才是真正的教”不谋而合[1，2]。CDIO工程教育理念目标为培养有专业技能，有社会意识的工程师。以培养学生专业技能、团队合作、个人能力（自学、创新）、人际能力（交流沟通、协同工作）、社会意识为目标，以科学的专业内容为载体，以自主团队探究式学习，任务驱动教学为手段，实现综合能力培养。通过基于CDIO工程教育理念的教学改革，改变传统“听中学”的被动教学模式，能够激发学生的学习兴趣，着重培养学生的工程实践能力、职业道德素养、学术知识水平和运用知识提出问题、分析问题与解决问题的能力，提高学生终生学习能力、团队工作能力、交流能力和大系统掌控能力[3，4]。将CDIO理念引入到纺纱学教学中，首先要求学生在已学纺织专业知识的基础上，构思、设计纺纱新产品，在教学过程中让学生带着具体的纺纱工程问题进行课程学习，按照课程进度进行纺纱产品的具体工艺设计生产实施和质量检测及控制，在实施过程中出现的问题可通过团队合作、查阅资料、教师辅导等方式解决。在完成具体的项目、任务中学生亲身经历设计、实施、检查和评价等训练，考虑问题的种种条件，了解出现问题的原因，寻求解决问题的方法，培养学生的创新思维。在纺纱学教学中引入CDIO教育理念，使学生在掌握纺纱学理论知识的基础上，通过参与纺纱产品的构思、设计、生产实施过程，给他们提供更多的纺纱实践的工作机会，培养工程实践能力和良好的团队合作精神，教育学生成为新产品创造和执行过程中的领导者，培养高素质纺织工程应用型人才，为纺织行业的升级换代和结构调整提供人才服务。

三、基于CDIO的纺纱学教学改革实践

1.工程项目设计和训练。纺纱学总学时为80学时，采取以实用为导向，有重点性筛选授课知识。同时，对课程内容进行精心组织，确定若干纺纱工程项目，其中项目分为验证性项目和设计性项目两大类。课程有大量的公式推导过程，授课内容采取忽略一些不重要的繁琐公式的推导过程，重点讲述方法和结果。同时，扩充课本中并未涉及的前沿知识，扩大学生的知识信息量。在课程学习之初，将学生分成若干项目小组（ProjectTeam），每组分配具体的项目，如某新型纱线产品的纺纱工艺设计（母项目），并按照生产工艺流程（即课程学习进程）把此题目分解为若干小题目（子项目），如各工序的纺纱工艺设计，随着课程学习的进行，要求学生运用所学理论知识独立完成工艺设计内容，逐个完成每个子项目，课程结束时对子项目进行综合、分析和修正，得出最终设计方案，并上交设计报告。根据学生的工艺设计在纺纱设备上完成产品开发和各工序产品性能的测试工作。学生在掌握纺纱基础知识和基本技能后，可以进行综合性应用能力的工程训练。例如，学生根据自己的兴趣自主选择综合性创新性项目，再进行总体规划和设计，利用以前实验积累完成设计题目。通过项目的实施和完成，帮助学生加深对所学纺纱基础理论知识的理解，锻炼学生的工程实践能力和自主学习的能力，并通过分组实施的方式培养学生团队合作的精神。

2.立体化教学资源建设。以激发学生兴趣为前提，结合工程实际制作教学PPT，引入大量插图及动态模拟、实景拍摄图片和录像，将传统的教学理论形象化，具有趣味性和启迪性。使学生对纺纱工程的基本理论更容易理解与接受，生产录像能更加具体形象地介绍纺纱生产的实际情况。在课件中安排“知识点回顾”“课堂思考题”等环节，其中“知识点回顾”能够起到温故而知新的作用，是对已学知识的归纳总结并强调知识的连贯性；在讲课的过程中适当安排“课堂思考题”能充分调动学生学习的主观能动性，提高学生的课堂注意力，培养学生发现问题、分析问题和解决问题的能力，培养学生创新能力。立体化教学资源建设每年备课必更新项，及时补充学科前沿信息和发展动向，适当删减陈旧的知识点，并根据课件课堂教学使用的实际情况调整和完善课件相关内容。

3.课堂教学方法的改进。大学生因为没有生产实践经验，对生产过程没有感性认识，虽然在开课之前进行过纺织专业实习，但都是走马观花式的参观性质，无法留下深刻的印象，所以纺纱学对于他们来说是一门内容较为枯燥的课程，调动学生的学习积极性对教学效果的提升具有重要的意义。传统的教学方法是纺纱学的基本知识、理论以教师课堂讲授为主，难以激发学生的主动性和调动学生的积极性，采用问题驱动式教学可激发学生学习的主动性。在知识点讲授时，适当设计教学问题，教师要启发学生如何探求知识，逐步培养学生提出问题、分析问题和解决问题的能力。如纺纱学中梳理机梳针配置方式对纤维产生的作用问题，教师可以先讲解一或两种梳针配置方式对纤维能够产生什么样的作用，让学生先学会分析问题的方法，然后再画出另一种梳针的配置方式，让学生学习老师的分析推导过程，最终通过自己的分析得出结论。这样的教学方式能够加深学生对相关问题的理解，并学会分析问题的方法，达到触类旁通的目的。可以从授课内容中选择一部分内容（如新型纺纱原料及性能、新型纺纱机械的发展现状等），提出几个问题，让学生带着问题查阅资料，然后在第二节课时一起讨论，让学生上讲台讲，培养学生的自学能力及文字和语言组织能力。

4.教学科研相结合的实践。与理论教学相比，实践教学在培养实践能力和创新能力方面又具有不可替代的作用。鼓励学生依托我校已有的科研平台，积极参与科研项目的部分工作。在教师与实验室工程技术人员协助指导，学生参与查阅和筛选资料、实验方案设计、实验实施、实验数据处理与分析等阶段的内容，训练学生的工程实践能力，培养学生的科研创新能力，从而达到使部分学有余力的学生拓宽知识面，培养创新思维。这些工作都贯穿了CDIO“构思-设计-实现-运作”的理念，同时也符合CDIO大纲中对基础知识、个人技能、大系统适应和调控等能力的培养要求。

5.考核方式的改革。考核是评定学生学习效果的重要手段，考核方式对学生学习具有很强的向导作用，传统的考核方法一般是通过笔试结果来评定成绩，以理论知识考核为主，很难满足纺纱学注重工程实践能力培养的要求。因此，改革考核方式能够促进学生工程实践能力的提高。本课程采用的考核方式打破传统“一卷订终身”的形式，课程最终成绩由期末考试卷面成绩（70%）、模拟工程案例报告（20%）、学生实践活动和撰写小论文（10%）三部分组成。这种考核方式符合CDIO的理念，可加强学生对工程实践能力的重视，以达到锻炼和培养学生的目的。

四、结束语

根据纺纱学教学过程中存在的问题，以CDIO工程教育模式为基础，对纺纱学课程进行教学改革，从工程实践能力、团队协作能力、自主学习能力和大系统掌控能力等方面对学生进行系统的训练，提高学生的创新能力和实践能力。通过做中学的方式，首先学生对纺纱学的学习充满了兴趣，并在纺纱理论和纺纱技能方面都有明显的提高，具有了纺纱产品设计开发的能力，取得了良好的教学效果。学生在毕业设计环节也体现出了良好的创新能力、实践能力和团队协作能力。CDIO教育模式——“做中学”的引入为创新型人才的培养和学生毕业后职业理想的实现奠定了坚实的基础。

参考文献：

[1]陶勇芳，商存慧.CDIO大纲对高等工科教育创新的启示[J].中国高教研究，2006，（11）：81-83.

[2]康全礼，陆小华，熊光晶.CDIO大纲与工程创新型人才培养[J].高等教育研究学报，2008，（12）：15-18.

[3]程淑红，侯培国，屈晓阳，等.基于CDIO理念的传感器技术课程教学模式改革[J].教学研究，2012，（1）：83-85.

[4]董晨，戴敏，张桦.基于CDIO模式的数据库系统课程教学改革[J].计算机教育，2012，（6）：36-40.

基金项目：陕西省高等职业教育教学改革研究项目，项目名称：基于CDIO工程教育模式的《纺纱学》教学改革探索与实践（项目编号：11Z64）；学校哲学社会科学研究项目，项目名称：新形势下我校纺织服装专业成人教育发展和创新机制研究（项目编号：2012ZXSK23）

作者简介：陈莉（1973-），女，河北枣强人，西安工程大学副教授，主要从事纺织专业教学和科研工作。