基于CDIO工程教育模式的《机械制造技术》教学改革探索

王艳 钱炜

摘要：众所周知，传统教育已经不能满足现代教学的需求，文章以《机械制造技术》课程为研究对象，引入CDIO国际工程教育思想，重新建立了教学内容和教学体系，利用网络教学平台，建立了跨越时空、方便学生自主学习的“外延式”教学模式，从产品加工的整个周期出发，让学生以主动的、实践的、团队协作的精神参与其中，实践结果表明：学生的理论知识与实践能力都得到了很大的提升。

关键词：机械制造技术;CDIO工程教育;教学改革

中图分类号：G642.0     文献标志码：A     文章编号：1674-9324（2019）40-0072-02

一、引言

CDIO工程教育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的跨国研究经过四年的探索研究，创立了CDIO新型工程教育理念。CDIO代表构思（Conceive）、设计（Design）、实现（Implement）和运作（Operate），它以产品研发到产品运行的生命周期为载体，让学生以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式学习工程。CDIO培养大纲将工程毕业生的能力分为工程基础知识、个人能力、人际团队能力和工程系统能力四个层面，大纲要求以综合的培养方式使学生在这四个层面达到预定目标，强调“少讲、多做、勤练”，充分挖掘学生的自主创新能力和自学意识。本科阶段的工程教育必须考虑两个中心问题，即如何使工科学生毕业时具备良好的能力水平和素质素养，如何保证学生能很好地学到这些知识与能力。那么，对于教师而言，就要面对“做什么”与“如何做”的问题。《机械制造技术》是一门理论性及实践性都很强、且具有重要工程应用价值的课程，该课程整合了过去《机械制造工艺学》、《金属切削原理与刀具》、《金属切削机床》和《机床夹具设计》四门主干课程的内容，涉及面广，理论性、综合性、实践性都很强。

二、基于CDIO的《机械制造技术》的教学内容和教学体系建立

《机械制造技术》课程教学体系包括理论教学体系和实践教学体系，它们都是以工艺和夹具课程设计这一实践环节为目的和检验手段。《机械制造技术》课程设计安排在理论教学和生产实习之后，通过对某零件进行工艺过程分析，让学生亲自编制给定零件的机械加工工艺规程，以提高学生对机械零件几何特征和技术要求的综合分析能力，加深学生对工艺规程编制原则的理解，提升学生对这些原则的综合应用能力，最终达到提高学生编制工艺规程能力的目的，通过某工艺过程的夹具设计，构成一个课程设计的总任务。

1.理论教学与实验教学的内容设计。为达到《机械制造技术》课程的理论教学、课程设计与实验教学目标及其相应大纲的要求，要求学生在学习机械制造工艺学的基本知识外，还要求以连杆、主轴、箱体、齿轮、活塞、套筒、叉杆等典型零件为例进行相应的工艺及夹具课程设计，完成包括构想、设计、实施、改进和展示的全过程的团队合作，促使学生在团队合作中进行探究式学习，提升自己的知识水平与能力，并在学习中体会并发现乐趣。基于CDIO的《机械制造技术》课程理论教学、课程设计与实验教学模式如图1所示。

2.实践教学内容设计。实践教学是为了巩固课堂教学中的理论知识和增强学生理论知识学习的能力，是培养学生发现问题并解决问题的能力，同时获得创新意识与创新能力，因此实践教学是为理论教学服务的，在整个机械制造工艺学教学环节中起着至关重要的作用。机制专业的学生实习通常分三次进行：一是金工实习，在学校内部工程训练中心进行，通过实习对金属材料加工的主要工艺方法和工艺过程形成初步感性认识。二是认识实习，主要是到不同类型的机械制造类企业的生产现场参观，使学生对企业中使用的各种机械加工方法以及工艺过程形成进一步的感性认识。三是生产实习环节，紧跟在理论教学之后进行，是更加深入和全面的实习。学生经过理论课学习之后，带着验证理论观点以及用所学理论去分析问题的愿望和要求，到生产现场实习，可以很好地巩固所学的知识和理论，实习地点一般安排在发动机厂，主要了解曲轴、凸轮轴、连杆、曲轴和箱体五大件的详细生产工艺流程和装配方法，以及相应工装夹具等内容。基于CDIO的《机械制造技术》实践教学模式如图2所示。

三、利用网络教学平台，建立跨越时空、方便学生自主学习的“外延式”教学模式

学院的《机械制造技术》自实施“卓越计划”后，课程的实践教学学时将大幅度增加，这将导致课堂理论教学学时一定程度的减少。目前机械设计制造及其自动化专业的《机械制造技术》总学时减少为48学时，这必然导致课堂上老师讲解的时间减少。利用多媒体网络教学、模拟仿真教学等现代信息技术，建设基于校园网的资源平台、教学平台和管理平台，丰富网上教学资源，是解决这一矛盾的有效方法。目前课堂教学中广泛采用的多媒体教学相对于传统的板书教学方法而言，可以在有限的授课时间内传授更多的内容。但其信息传递是单方向的，学生被动地接受知识，很难在课堂上全部消化吸收。利用网络教学平台开展网络辅助教学，使课堂教学和网络教学有机地结合起来，课堂教学中确立教师的主导作用，课外借助于网络平臺发挥学生的自主作用，将课堂教学延伸到了课外，使《机械制造技术》的教与学突破了时间和地点的限制。另外，网络教学交互性强，弥补了传统教学方式存在的不足，给教学和学习带来了新鲜感和乐趣，培养了学生的自主学习、协作学习和探究、创新的能力。

四、结束语

CDIO工程教学模式与目前的工程教育认证要求是一致的，两者都是以产出为导向的。本学院机械制造及其自动化专业结合CDIO教育理念对《机械制造技术》进行了具体的实践，取得了比较好的效果，《机械制造技术》顺利通过了2017年的中国工程教育论证。总之，通过结合CDIO教育理念进行教学，不仅保留了传统理论教学体系的完整性，同时将CDIO教学模式融入课程教学中，做到了理论与实践相结合，使培养的学生更加适应现代工程技术发展的需要。

参考文献：

[1]李西兵，陈学永.《机械制造工艺学》课程CDIO教育教学模式探索[J].中国校外教育，2018，（4）：128.

[2]齐继阳.“机械制造工艺学”教学模式的探索[J].中国大学教学，2012，（2）：42.

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[4]顾佩华，包能胜，康全礼.CDIO在中国（下）[J].高等工程教育研究，2012，（5）：34.