基于CDIO的机械原理综合考核方法改革与实践

田桂中 李滨城 周宏根 李纯金

[摘 要]作为教学效果最具时效性和导向性的检测手段，考核方法是课程教学及其改革的重要组成部分。根据CDIO教学模式改革需要，机械原理综合考核方法涉及课堂参与度、课外项目验收和课程基本知识等多个方面，贯穿课堂教学全过程，需处理好教学理念和教师、学生、教学资源等投入问题。实践证明，机械原理综合考核方法可激发学生学习兴趣，提高课堂教学效果。

[关键词]机械原理 CDIO 综合考核方法 课堂参与度 课外项目验收

[中图分类号] G642.0 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2015）08-0138-03

机械原理是机械类和近机类专业的主干技术基础课，是理论课程向实践课程过渡的重要环节，在培养机械类高级工程技术人才的基本知识和技能、创新能力、基本素养等方面具有关键作用。[1]随着经济和科技的发展，新型机械产品及其工作原理层出不穷，对传统的机械原理课程教学和考核方法提出了综合改革要求。[2] [3]课程考核既是教学的重要组成部分，也是检验与保证教学效果的关键环节和手段，是课程综合改革的重要组成和关键环节。笔者探索一种符合机械原理项目式教学模式的综合考核方法，经多年教学实践证明，效果显著。

一、综合考核方法改革必要性

国内众多高校长期进行机械原理课程教学模式改革的探索，尤其是课程体系和内容[4] [5]、教学手段和方法[6] [7]等方面的改革与实践，但是考核方法仍以考试模式为主，进行小范围内修补性改善工作的实践[8]，仍以“知识量化记忆考查”为主，期末考试决定课程成绩，使学生产生“考前突击”和“只注重理论知识”的应试心理，形成“重知识轻能力”的不良导向，导致学生平时上课积极性不高、动手实践活动兴趣不足和创新思考意识不强等问题，这势必影响课程教学效果和人才培养质量。

结合江苏科技大学机械制造专业试点的国家级“卓越工程师教育培养计划”项目，深化基于CDIO的机械原理教学模式改革，即在传统课堂教学和实验教学基础上，引入计算机技术和Matlab软件，进行包括运动分析、力分析、连杆机构设计、凸轮廓线设计、齿轮廓线设计和速度波动调节在内的课外解析法项目研究，要求学生分成3-4人一组，共同完成其中三类项目的分析建模、编程求解、报告撰写、演示答辩等任务，并提交研究报告、Matlab源文件和关键草稿纸等过程材料，进行汇报答辩，研究报告应内容完整、工整清晰、统一规范，Matlab源文件应运行流畅且具有良好的可读性。为保证基于CDIO的机械原理课程教学模式改革质量，进行贯穿课程教学全过程的、配套的多元化综合考核方法改革与实践，是十分必要的。

二、综合考核方法改革与实践

为消除以“知识量化记忆考查”为主的、期末闭卷考试单一形式的课程考核方法的不利影响，基于项目式教学的机械原理课程，采用贯穿课程教学全过程“课堂参与度、课内实验、课外项目和期末考试相结合”的全方位，多元化综合考核方法（见表1），基于CDIO的机械原理综合考核方法的主要改革措施与实践方法如下。

表1 基于CDIO的机械原理综合考核方法实施方案

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（一）面向学习态度和基础能力的课堂参与度考核

随着高校扩招后学生基本素质的普遍下降，课堂出勤率和参与积极性，普遍也下降。端正学生学习态度并激发学习兴趣，提高课堂教学质量，尤其是具有理论性、系统性和工程实践性的机械原理的教学质量，是建立机械工程意识和基础能力的有效保证。将学生分成3人组（最后一组可能为4人）进行编号，按编号分块安排教室座次，以便于快速统计缺席人员、分组讨论、课堂提问和课外项目布置等工作。平时成绩按缺勤率扣分和课堂参与度加分计算，总分不超过20分。以56学时机械原理课程为例，缺勤扣0.5分 / 次，缺勤1 / 3以上者，取消课程考评资格；回答问题或上讲台演示加1-3分 / 次。

根据面向学习态度和基础能力的课堂参与度考核计算学生平时成绩，方法客观、公平、公正、可实施，学生各自的努力和付出决定平时成绩，避免了教师的人为因素影响、点名等考勤的时间浪费，并弱化师生矛盾，重点考核学生对待学习的态度、从课堂上获取知识的能力，包括理解能力、计算能力、收集归纳资料的能力、表达能力等。

（二）面向综合能力和科研素养考核的项目验收

根据机械原理课堂教学进程，课外项目逐一从教学资料[6]中选择或自由申请，需教师审核并确认各小组项目差异性和难度，小组成员间须有明确的分工与协作，禁止以逸待劳。项目完成后，小组提供课外项目研究报告、Matlab源程序和关键草稿纸等材料，并申请答辩。

学期末，由任课教师组织3-5名教师组成答辩组，对小组及其成员进行课外项目验收评分。各小组进行课外项目演示汇报，其中项目汇报的程序为：演示5分钟、总结汇报3分钟、回答问题7分钟，总计15分钟。根据考核内容与评分依据（见表2），答辩教师分别评定小组总体成绩，再参照小组成员分工、答辩汇报和回答问题等情况，分别确定各成员成绩，最后计算答辩组教师评分平均值，即为课外项目成绩。

表2 机械原理课外项目验收考核评分表

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机械原理课外项目研究和验收过程中，以学生为主体，教师承担指导答疑与考核验收等辅助工作，重点考核学生应用所学知识对工程实际问题的分析及解决能力，包括理论联系实际的能力，创新开发能力，自主学习、交流沟通、团队协作、活动组织等综合能力。

此外，开展科技论文写作规范训练和科研素养教育。在机械原理学科发展方向调研和文献查阅基础上，学生自选题目，如机械发展史、医疗机器人、生物机械、仿生机构、微小机械等，严格按照国家科技论文写作要求和规范撰写报告，独立完成综述性论文1篇，包含题目、中英文摘要、中英文关键词、引言、正文、结论和参考文献等部分。依据论文内容完整性、格式和符号规范性、语言精练性（避免抄袭现象）评判打分，可替换上述三项课外项目的最低分。

（三）课程基本知识考核

期末考试重点考核学生对课程基本理论、基本知识和基本技能的掌握情况，包括结构分析、运动分析、力分析和连杆机构、凸轮机构、齿轮及轮系等常用机构。采用闭卷笔试模式，包括选择填空题、判断题、简答题和计算分析题等题型。

三、考核方法改革实践效果与注意事项

通过机械原理课程项目式教学模式及考核方法改革与实践，在掌握课程基本理论、基本知识和基本技能基础上，学生的机构设计、综合、创新等专业能力和系统性工程意识、基本的科研素养得到显著提高，在后续的专业课程，第二课堂（如课外科技制作、机械创新设计大赛等），毕业设计等学习环节中充分发挥，尤其是在第二课堂，机械类专业学生兴趣浓厚，积极主动，上手快，创意多，动手实践能力强。近年来，江苏科技大学机制专业学生的课外科技作品与论文、专利等数量快速增多，在全国大学生机械创新设计大赛、挑战杯全国大学生课外学术科技作品竞赛、江苏省大学生机械创新设计大赛等科技竞赛中不断取得突破，与课程教学模式和考核方法改革密切相关。

机械原理综合考核方法改革与教学模式改革是一体的，相互支持的，尤其是课堂教学组织与安排、课外项目实施与考核、期末考试内容与试题等方面，存在面广、点多、工作量大等问题。为保证课程教学与考核方法综合改革实践的效果，应注意以下几个事项。

（一）教学理念的转变

传统教学思想以知识讲解为主，要求老师在课堂上把课程知识点讲全讲透，留给学生课后思考的疑问和空间越少越好，不利于学生学习兴趣激发和能力培养。此外，随着课程学时的压缩和新知识的增加，课堂教学强度越来越大，容易打击学生学习信心。因此，课堂教学应以学习兴趣激发和能力培养为主，要求学生课后投入一定比例的课外学习时间，包括课外项目研究、课外科技创新与制作等内容，可参考国外部分国家的课外学习时间，约为课堂教学时间的2倍。

（二）教师的投入

机械原理项目式教学模式与综合考核方法增加了课外项目的编程指导与答疑、材料核查、验收答辩、论文审阅和成绩评定等工作，其工作量与班级学生人数相关。以小班学生30人10组为例，教师工作量投入约为传统教学模式的2.5倍。因此，基于CDIO的机械原理教学模式与考核方法，适合于小班化（30人左右）教学，否则教师精力难以胜任。

（三）学生的投入

机械原理项目式教学模式与综合考核方法，增加了网络自学、Matlab语言及其编程、课外项目研究与总结汇报、文献查阅与论文撰写等任务，其课后投入时间约为传统模式的5倍，是课堂教学时间的2-3倍。该模式只适合于与专业项目结合紧密的技术主干课和专业课，一方面课外项目工程实践性强，另一方面学习任务可行。以每周16学时（4-5门主干课）为例，课外投入时间约40学时，平均每人每天学习时间共11.2学时（约9小时），是可以推广的。

（四）教学资源优化

增加学生课外学习资源的投入和学生管理的自由度，硬件资源包括自习教室、开放实验室、机房等场地，软件资源包括课程课外项目和本科生创新计划、机械设计创新大赛等活动，学生管理自由度包括教室和实验室的开放时间、教师答疑时间、宿舍管理方式等方面。

四、结束语

经过长期实践与改进，基于CDIO的机械原理教学模式改革采用贯穿课程教学全过程的全方位、多元化综合考核方法，涉及课堂教学参与度、课外项目验收和期末考试等方面，更加注重教学过程、综合能力、学习态度的考核，消除传统考核方式的形式单一化、内容统一化和成绩功利化的不良影响，着力调动学生积极性和主动性，提高课堂教学质量，及时考查学生对新知识的学习能力、应用能力和创新能力，为后继课程学习、课程设计、毕业设计奠定良好的基础，实现科研基本思路和规范的训练，可有效提高学生知识水平、专业能力、工程意识和科研素养。

[ 注 释 ]

[1] 孙桓，陈作模，葛文杰.机械原理（第八版）[M].北京：高等教育出版社，2013（5）.

[2] 于晓红，韩建友，邱丽芳，等.深化机械原理课程教学改革[J].中国大学教学，2005（4）：25-26.

[3] 于晓红，王小群，邱丽芳.机械原理与机械设计课程体系的优化整合[J].中国大学教学，2008（7）：34-36.

[4] 陈文华，陈秀宁.“机械原理”课程改革的实践与探索[J].机械工业高教研究，2001（1）：71-74.

[5] 顾文斌，王怡，庄曙东.基于卓越工程师计划的“机械原理”课程改革与创新[J].中国电力教育，2013（16）：100-101.

[6] 李滨城，徐超.机械原理MATLAB辅助分析[M].北京：化学工业出版社，2010（12）.

[7] 宋小芬.高等院校学生评教方式的利弊及优化路径[J].大学教育，2012（2）：61.

[8] 胡娟，贺俊林，冯晚平.机械原理教学方法和手段的改革[J].陕西农业大学学报，2006（5）：30-31.

[9] 李宏，张全明，王成志，等.机械原理课程多元化综合考试方法初探[J].集美大学学报，2007（1）：86-88.

[责任编辑：钟 岚]