“机械工程材料”课程基于CDIO模式的教学方法分析

刘红华 李红梅

湖南涉外经济学院 湖南长沙 410205

“机械工程材料”课程基于CDIO模式的教学方法分析

刘红华 李红梅

湖南涉外经济学院 湖南长沙 410205

CDIO模式是一种较为新颖的教育模式，主要应用于高等工科教育，具有非常强的先进性、科学性、高效性和实用性，是培养高级工程人才的有效途径。这种教育模式在我国仍处于试验性阶段，各方面的应用并不广泛，因此有进行更深入、具体的实践研究的必要。本文将针对CDIO模式在“机械工程材料”这门学科中的应用进行分析，探析其应用意义，并从纲要、方法、评价三方面进行具体的应用设计，希望能提高CDIO模式的应用水平，促进其在我国高等教育领域的进一步发展。

CDIO模式；机械工程材料；教学方法

CDIO是构思、设计、实现、运作这四个概念英文单词的首字母组合，代表一种结合了产品开发理念的工程教育模式。这种教育模式对我国的高等工科教育有很重要的意义，因为社会主义建设的飞快发展导致社会对实用型工程技术人才的需求量加大，而我国目前培养出的工程技术人才大多在实践能力、合作能力、创新能力方面有所欠缺，无法满足国际化的工程技术人才需求，这与我国重理论、轻实践的传统工科教育有很大关系，所以CDIO模式的应用有助于从根本上解决我国的工程技术人才问题。

一、CDIO模式概述

CDIO是一种系统性的教育模式，也是一种工程技术人才的培养理论，这种培养理论结合了产品开发的相关理论，通过培养学生学习的主动性、实践性，保证课程之间形成有机联系等一系列方法，培养目前国际社会需要的各种工程技术人才。

目前来看，企业界对工程师的能力要求非常高，这其中包括了对科学基础的要求、对问题解决能力的要求、对价值观的要求等传统能力要求，也包括了对创新能力的要求、对实践能力的要求、对学科综合能力的要求、对合作能力的要求等新兴能力要求。CDIO模式的工程教育非常注重对上述新要求能力的培养，通过项目教育订立的教学目标往往具有非常强的针对性，能够将教学孕育于实践之中，既能提高教学效率，又能扩大教学成果。

二、CDIO模式应用于“机械工程材料”教学的意义

对机械专业的本科生来说，“机械工程材料”是一门基础必修课，这门课程要求学生对工程常用的各种金属、非金属材料有一定的了解和掌握，这种掌握不只是材料的基础性质方面的，还要掌握材料的选用规律、材料的热处理方法等技术实践方面的知识，因此实践性非常强。传统的教学模式基本都是由教师进行单纯的讲授，少量的实验也都是有教师严格引领的验证性实验，这导致学生往往吸收大量的基础知识，但完全不知道如何应用这些知识。

根据CDIO理念的12条标准，可以从根本上颠覆这种课堂模式。通过对教学目标、教学方法、教学评价的改变，“机械工程材料”的课堂可以具有更强的灵活性和可操作性，变传统的知识灌输为能力培养，这对该课程有极大的优化作用。

三、应用CDIO模式的“机械工程材料”教学纲要设计

旧式的“机械工程材料”教学大纲过于粗略，教学目标的制定也过于偏颇，只强调了对理论知识的掌握，并不全面。CDIO模式下的教学大纲则分为四个级层：第一级层的教学目标是针对技术知识与推理能力，在总体上与传统教学目标相同，但在目标制定上更为细化，除了记忆、理解方面的教学目标外，还增添了应用和综合分析方面的教学目标。第二级层的教学目标是针对职业技能与职业道德，这方面的教学目标不重记忆和理解，重在实际的接触和应用。第三级层的教学目标是针对团队合作能力，包括交流能力和协作能力两方面。第四级层的教学目标是针对创新、设计、构思、运作能力，与CDIO系统本身直接相关，往往很难通过校方本身实现，要适当借助外部企业助力。

四、应用CDIO模式的“机械工程材料”教学方法设计

为了强化学生的工程实践能力，CDIO模式下的课堂教学必须为学生预留出一定的自行操作时间，因为教学课时无法进行调整，所以必须调整教学内容和教学比例。理论知识方面的教学内容要进一步精简，删减实用价值不大的部分，留下与基础实践息息相关的部分进行精讲。

为了便于设计教学方法，通常在设计教学过程时将教和学分成两个不同的模块，但这并不代表这两个模块是相互独立的。从教的模块来看，教师应积极实行外部合作，利用社会讲座、校企合作等契机，让学生深入了解工程材料在实践中的应用价值和应用方式；从学的模块来看，教师要设法激发学生学习的积极性，主动思考、主动接触、主动练习，以弥补有限的课堂学习时间；从教学结合的模块来看，教师要在课堂上构建一种讨论交流式的教学氛围，保证教、学、练的紧密结合，避免双方各自为政，降低教学能效。

五、应用CDIO模式的“机械工程材料”教学评价设计

应用CDIO模式后，由于教学内容、教学目标都发生了根本的比例变化，所以传统的教学评价方法已经不再适用，必须进行适当的调整和改进。将学生的课堂表现和实际执行能力都加入评价体系，尤其是实际执行能力，可以通过安排一些执行项目来加以考察。举例来说，教师可以提出设计要求，让学生自行设计某种常规合金的设计应用方案，学生根据实际的性能需求，自行决定设计配方、熔铸方式，并推理后续的合金组织、合金性能、热处理方法，再由教师点评最终的设计结果。这种方法可以同时考察学生的创新能力、自主能力、实践能力、合作能力，是一种综合性的评价手段。

结语

“机械工程材料”在高等工科教育中属于代表性较强的课程，具有很强的系统性、实践性，非常适合用于试行CDIO模式。授课教师在实践CDIO模式教学的过程中要积极了解实际的教学细节和教学效果，吸收实践经验，适当调整CDIO模式的具体应用，以强化该教学模式的适性，为其在其它工科课程中的进一步应用收集必要的参考依据。CDIO模式的教学重点在于激发学生的积极性，提高学生的实践能力、合作能力和创新能力，因此在实际应用时应格外注意这些特性的发挥，令CDIO模式的优势能得到落实。

[1]陈春林,朱张青.基于CDIO教育理念的工程学科教育改革与实践[J].教育与现代化,2010(3).

[2]李庚英,赵晓华,熊光晶.“土木工程材料”CDIO模式的设计与实现[J].高等工程教育,2009(5).

[3]胡志刚,任胜兵.构建基于CSIO理念的一体化课程教学模式[J].中国高等教育,2010(22).

[4]厉威成.CDIO模式的教育理念及其实践研究[D].四川师范大学,2012.

受湖南省车辆工程重点建设学科资助，项目编号湘教通(2012)594号。

刘红华（1974—），男，湖南桃江人，硕士，讲师，高级技师，主要从事机械设计与制造的科研和教学工作。