基于CDIO模式的互换性与测量技术教学改革探讨

摘要：《互换性与测量技术》是一门具有“四多一广两强”特点的基础课程，常规的教学模式存在过于偏重理论教学导致学生工程实践能力较差，本文基于CDIO教学模式，根据杭州职业技术学院《互换性与测量技术》课程特点，结合高职院校学情分析，在理论课程教学、实验指导等多个方面进行教学改革探讨。

关键词：CDIO;互换性与测量技术;学情分析;课程教学;实验指导

在21世纪的今天，由于经济的飞速发展，科学技术的不断进步，对社会的经济和产业结构造成了重大冲击，不仅需要培养出具有高水平的研发、设计和管理等人才;而且更需要培养出具有一定的理论知识、较强的实践操作的综合性应用人才。[12]通过近些年的发展，我國高等职业教育虽然取得了初步成效，但课堂教学方式还是以“填鸭式教学”为主，其主要特点是：1）教学偏重“知识”传授，不注重职业能力培养;2）教师主动，学生被动;3）学生课中听不懂，课后不实践;4）参考教材较少，学生毫无兴趣;5）教学方法较落后，仅有板书和PPT。传统的课程教学难以满足当今社会高速发展所需高级技术技能型人才的需求，所以必须对教学方式进行改革。CDIO教学模式是国际上普遍认可的，可用于工程教育中的一种创新型模式。[3]本文基于CDIO教学模式，根据高职院校学生特点，结合杭州职业技术学院的互换性与测量技术课程，对该课程进行教学改革探讨。

1 教学改革背景分析

1.1 CDIO教学模式

CDIO教学模式是当今国际教育界公认的可用于工程教学改革方面的先进理念。CDIO教学模式表示为：C为构思（Conceive）、D为设计（Design）、I为实施（Implement）、O为运作（Operate）;于2000年由麻省理工学院（MIT）、瑞典皇家工学院（KTH）等四所高等院校共同联合创立;它是以产品开发至产品维保的产品全周期为载体，始终以学生为主体，师生合作互动，课程与实践有机结合的一种先进教学模式。[3]其培养大纲的目标是在对学生进行系统化培养后，使得学生能够在工程基础知识、个人能力、团队意识和工程系统能力等四个方面有大幅提高。[4]

为加强我国职业化和职业道德等方面教育，汕头大学于2005年引进CDIO教学模式，经过近几年发展，制定了CDIO大纲、CDIO相关标准，并于2016年成立CDIO工程教育联盟，截止2018年9月，全国已有成员高校、企业单位144个加入该联盟。[5]

1.2 互换性与测量技术课程特点

《互换性与测量技术》是高职院校机械类专业的一门必修的专业基础课，[6]其主要目标是通过理论和实践让学生能够正确处理本课程的基础知识与国际标准之间的相互关系;能够正确处理好设计、制造以及检验中公差和误差之间的关系;能够掌握几种常规量具的使用方法，培养学生能够初步独立选择零部件精度、检测方法和仪器的综合能力。本课程在机械类专业的职业能力培养中起到承前启后的重要作用，不仅是前导专业课程《机械制图》、《机械工程材料及成形工艺基础》等的延续，而且是后续课程《机械设计基础》、《机械零部件拆装与测绘》、《工装夹具设计》、《毕业设计》等的前提。

目前杭州职业技术学院机械设计与制造专业的《互换性与测量技术》课程的主要内容有：1）互换性概述;2）常见量具及数据处理;3）光滑圆柱的公差与配合;4）形位公差与检测;5）表面粗糙度与检测;6）光滑极限量规的设计;7）常用结合件的公差与检测;8）齿轮的公差与检测;9）尺寸公差链。从课程内容可分析得出，本课程具有“四多一广两强”的特点，具体为专业名词术语多、涉及的国家标准多、抽象概念多、符号公式多，知识面广，理论性和实践性均较强。本课程安排52个课时，教师如何在有限的时间内完成高质量的教学任务是亟需考虑的问题。

1.3 学生情况分析

提高教学质量很重要的就是需要进行学生情况分析，只有认真分析才能“对症下药”。以近几年浙江省生源为例，被高职院校机械类专业录取的学生呈现如下特点：1）被录取分数差异大，高分可达500多分，低则可达300多分;客观上造成了教学的困难性和复杂性。2）学生生源较为复杂，主要有普高生、三校生和中职生等。3）学生自我学习能力较弱，普遍存在自卑心理。4）大部分学生的逻辑思维能力较差。5）班级多数学生为男生。6）学生多来自农村，吃苦耐劳能力稍强。

若采用常规的教学，学生往往出现如下状况：1）课堂中难以听懂，课后难以复习;2）符号认不清，公式算不了;3）理论知识不理解，实验原理不深究;4）部分学生边学边忘，整个学期下来可能存在“全忘”现象;5）厌学气氛时常有，挂科人数年年现。

所以，根据《互换性与测量技术》课程的基本特点，结合高职院校机械类专业的学情分析，利用CDIO等先进教学模式对《互换性与测量技术》进行教学改革，使培养出来的学生在基础知识、专业技能、职业素养等方面适应现代企业的要求。

2 基于CDIO教学模式的改革实施方案

根据课程特点和学情分析，基于CDIO教学模式对互换性与测量技术进行教学改革探讨。

2.1 培养自信心，提升学习兴趣

教师在教学过程中，应该重视培养学生的自信心，主要手段有：1）以身作则，言教不如身教。2）重点关注学生的优点以及亮点。3）坚持在教学过程中以学生为主体。4）经常夸奖和赞美学生。5）对缺乏自信心的学生进行态度、情感上的交流，同时与家长紧密配合，共同增强学生自信心。

2.2 坚持“学中做，做中学”的理念教学

《互换性与测量技术》课程知识繁多，教师在教学过程中应该坚持以学生为主，引导学生边学边做，边做边学。学生在学的时候，教师应该利用板书、PPT、视频、实物等手段将抽象的内容具体化。每当讲解到新的概念或公式时，课程如果用工厂的实际项目导入，让学生能够有直观、清晰地感受，这样可降低学生的认知困难。比如，当讲到“螺纹公差”时，本文作者首先以某工厂需检测螺纹公差的实际项目引入，说明本节课要讲的内容，然后边看工厂实际的检测方法边讲解，充分调动学生的积极性。所以在教学前需要充分调研，收集图片、实物、案例、视频等教学资源并建立《互换性与测量技术》的教学资源库。学生在做的时候，教师应该设置从易到难的案例或项目，引导和鼓励学生勇于实践。每当学习一个新知识后，让学生及时去做、去实践。比如，当学习了“误差和公差”的相关概念后，给学生提供同一批次不同尺寸的主轴，让学生用游标卡尺实际去测量，在测量过程中加深对“误差和公差”概念的学习。

对于一些难以理解的理论知识，可以采用视频、图片、实物模型等进行辅助性教学。因为图片、实物模型较为直观，学生容易接受。比如在讲解形位公差时，课堂中如果使用不同形位公差的变化图片、甚至是实物模型来演示，可使得学生能够直观掌握该知识点，清楚地掌握不同形位公差的细微差别。

课堂课后的练习也非常重要，通过做典型的习题可以巩固学生所学的知识，所以教师在选择习题的过程中要多加思考。主要原则有：1）代表性较强;2）难易程度适中;3）具有一定的思考性;4）网络中难以找出标准答案;5）基本覆盖重要知识点。所选择的习题能够让学生在练习的过程中，掌握解题的思路锻炼学生的解决问题的能力，并能巩固所学的新知识。比如在复习光滑极限量规设计时，结合工厂的实际案例设计一道难度适当的工作量规设计与计算题，有量规公差带查表、计算和工作尺寸的计算等，在讲解时可用启发式提问的方式进行展开，让学生主动、积极的思考，不仅能让学生顺序掌握相关知识点，而且能够培养学生分析以及解决实际问题的综合能力。

2.3 重视实验指导，提高学生的动手能力

根据《互换性与测量技术》课程特点，可大致分为互换性以及测量技术两部分，互换性部分比较侧重理论知识的理解，而测量技术则侧重于实验的操作。目前我校机械设计与制造专业在原基础上新增实验课8学时，实验的主要目标有：1）认识并正确使用常用的几种测量仪器。2）对误差和公差有直观认识，初步掌握数据分析的能力。3）能够理解不同类型的形状公差和位置公差，并掌握其检测方法。4）掌握表面粗糙度的实际含义，并掌握其检测方法。5）了解几种常用结合件的检测方法。

在指导学生进行实验前，应该查阅大量的相关资料进行实验设计并按学情分析结果进行差异化分组;实验中应该鼓励学生进行独立自主地进行实践;实验后引导学生带着疑问等方式去学会总结和提高。教师应该勇敢改变其教学方式，摒弃以前的“自导自演”式的教学方式，改变为“教师倾力引导，学生全力表演”的教学方式。

2.4 构建“岗位标准为依据，技能为核心，项目为手段，考核为准则”课程教学模式

《互换性与测量技术》是一门综合性强的基础课程，特别是形位公差与检测部分的教学目标是让学生能够了解并掌握不同形位公差的差异，并能在实际生产中进行应用。所以在教学过程中，如果采用岗位职业标准为依据，关注学生技能为核心，依托工厂实际项目，综合考核来评价学生的课程教学模式，可以培养出具有一定的理论知识、较强的实践动手能力的综合性应用人才。

机械设计与制造专业的首岗为“工艺技术员”，学好《互换性与测量技术》是“工艺技术员”的必备前提。课程内容依据“工艺技术员”的岗位职业标准来确定，教学过程中，始终以学生的技能为核心，精心准备大量符合生产的实际项目，多方面對学生进行综合考核。比如讲到光滑圆柱的公差与配合时，可以选择某工厂齿轮箱主轴检测项目来进行教学，选择实际的工厂项目，能够大大增强学生的兴趣，将该章有关知识进行综合运用，培养学生自主查表和计算能力，考虑功能和经济性选择检测仪器，同时检测流程遵循国家标准等习惯，这些都是一个合格的技术人员所必备的，能够让学生快速适应该岗位，也有利于解决学生从学生身份转变为技术员的衔接问题。通过这种岗位职业标准为依据、技能为核心、项目为手段、考核为准则的教学模式能够让学生更好地掌握基础知识，并且锻炼了学生的动手能力，是典型的理论和实践教学结合较好的案例，且能够让学生毕业后快速融入实际工作。

3 结论

《互换性与测量技术》课程是高职院校机械类专业的基础课程，学生学习并掌握互换性的相关知识以及常见的检测方法和手段后，才能将后续课程学习和今后实际工作打好基础。对《互换性与测量技术》课程进行基于CDIO教学不仅能够增强学生的自信心，激发其内在的学习兴趣;而且在做实际项目的过程中，以学生为主体，培养学生查阅标准、手册等能力，独立选择检测工具和分析数据的能力，以及分析和解决工厂实际问题的综合能力。

参考文献：

[1]孙泽文.论我国高等职业教育的历史发展与未来趋势[J].宁波职业技术学院学报，2009，13（1）：711.

[2]余新.论我国高等职业教育发展的现状及趋势[J].继续教育研究，2003（3）：5961.

[3]朱晓东，顾榕蓉，吴立保.基于CDIO理念的创新创业教育与专业教育融合发展研究[J].江苏高教，2018（2）：7780.

[4]王丽君，王欣欣.基于CDIO理念的机械设计制造及其自动化专业培养模式的探索[J].华北水利水电大学学报（社会科学版），2012，28（1）：166168.

[5]马建军.我校加入CDIO工程教育联盟[C/OL].http：//news.xupt.edu.cn/info/1004/13515.htm，20180402[20180923].

[6]熊建武.互换性与测量技术[M].南京大学出版社，2011.

基金项目：2018年度校级教育教学改革研究项目“基于CDIO理念的《互换性与测量技术》课程教学改革实践研究”（JG201801），主持人：雷阳

作者简介：雷阳（1989），男，江西九江人，硕士，工程师。