基于CDIO模式的紡紗學教學改革探索與實踐

陳莉，劉玉森

摘要：本文分析了目前紡紗學教學現狀及存在的問題，介紹了以CDIO工程實踐理念為基礎，紡紗學教學在工程實踐能力、教學資源建設、課堂教學方式、考核方法等方面的改革，通過做中學的方式，使學生在掌握紡紗學基礎理論的同時具有紡紗產品開發的能力，培養學生工程實踐能力和創新能力，滿足紡織行業對創新型高級工程技術人才的需求。

關鍵詞：CDIO；紡紗學；教學改革

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2012）12-0033-03

一、紡紗學教學現狀

紡紗學是紡織工程專業的學科基礎課，與其它專業課程的內容密切相關，其涉及內容廣、工程實踐性很強，主要講述紡紗原理、紡紗設備、紡紗工藝、制品質量控制、新型紡紗方法等內容。近年來，由于擴招帶來的教學資源不足以及實習實踐條件的變化，使紡織工程專業學生的工程實踐機會大大縮水，傳統的教育理念和方法使“產”與“學”嚴重脫節，學生僅掌握書本上的理論知識，雖然有一部分實驗課程，但實驗課程多為紡紗理論驗證性或演示性實驗，學生對工程實踐仍然非常陌生，缺少關于紡紗產品開發全過程的綜合能力訓練，并且由于缺少實踐經驗，對理論知識的理解也不夠深入，靠暫時性的記憶來應付考試，在考試之后知識就忘記了一大半。在畢業答辯時，部分學生對紡紗過程中最基本和最關鍵的問題都很難回答清楚，如部分同學對于紡紗工藝流程都不能準確流利地表述。在對學生表現深感遺憾的同時，作為老師必須思考教學方法及教學過程中存在的問題及解決的措施。另外，用人單位非常注重本科生工程實踐的能力和經驗，通過近年來的觀察，發現缺少實踐能力的學生畢業后很難適應當前新形勢下紡織企業對專業人才的需求。這些現象的產生，影響了畢業生職業理想的實現，使他們在剛剛工作后就會有嚴重的挫折感，對自身的價值很難作出正確評價；同時也會大大影響紡織企業對學校教學質量的評價，給人造成教學質量滑坡的印象，影響學校多年來在紡織行業內部來之不易的好聲譽。因此，加強學生的工程實踐能力，對傳統教學方式進行改革勢在必行。

二、CDIO工程教育模式

CDIO工程教育模式是國外高等工科教育的一種創新模式，是近年來國際工程教育改革的最新成果。從2000年起，麻省理工學院和瑞典皇家工學院等四所大學組成跨國研究，經過四年的探索，創立了CDIO工程教育理念。CDIO代表構思（Conceive）、設計（Design）、實現（Implement）和運作（Operate），它以產品研發的全過程為學習載體，培養學生的理論知識、個人素質和發展能力、協作能力、與工程-社會大系統適應和調控能力。CDIO倡導“做中學”和“基于項目教育和學習”的新型教學模式，與溫家寶總理所說：“只有在做中學才是真正的學，只有在做中教才是真正的教”不謀而合[1，2]。CDIO工程教育理念目標為培養有專業技能，有社會意識的工程師。以培養學生專業技能、團隊合作、個人能力（自學、創新）、人際能力（交流溝通、協同工作）、社會意識為目標，以科學的專業內容為載體，以自主團隊探究式學習，任務驅動教學為手段，實現綜合能力培養。通過基于CDIO工程教育理念的教學改革，改變傳統“聽中學”的被動教學模式，能夠激發學生的學習興趣，著重培養學生的工程實踐能力、職業道德素養、學術知識水平和運用知識提出問題、分析問題與解決問題的能力，提高學生終生學習能力、團隊工作能力、交流能力和大系統掌控能力[3，4]。將CDIO理念引入到紡紗學教學中，首先要求學生在已學紡織專業知識的基礎上，構思、設計紡紗新產品，在教學過程中讓學生帶著具體的紡紗工程問題進行課程學習，按照課程進度進行紡紗產品的具體工藝設計生產實施和質量檢測及控制，在實施過程中出現的問題可通過團隊合作、查閱資料、教師輔導等方式解決。在完成具體的項目、任務中學生親身經歷設計、實施、檢查和評價等訓練，考慮問題的種種條件，了解出現問題的原因，尋求解決問題的方法，培養學生的創新思維。在紡紗學教學中引入CDIO教育理念，使學生在掌握紡紗學理論知識的基礎上，通過參與紡紗產品的構思、設計、生產實施過程，給他們提供更多的紡紗實踐的工作機會，培養工程實踐能力和良好的團隊合作精神，教育學生成為新產品創造和執行過程中的領導者，培養高素質紡織工程應用型人才，為紡織行業的升級換代和結構調整提供人才服務。

三、基于CDIO的紡紗學教學改革實踐

1.工程項目設計和訓練。紡紗學總學時為80學時，采取以實用為導向，有重點性篩選授課知識。同時，對課程內容進行精心組織，確定若干紡紗工程項目，其中項目分為驗證性項目和設計性項目兩大類。課程有大量的公式推導過程，授課內容采取忽略一些不重要的繁瑣公式的推導過程，重點講述方法和結果。同時，擴充課本中并未涉及的前沿知識，擴大學生的知識信息量。在課程學習之初，將學生分成若干項目小組（ProjectTeam），每組分配具體的項目，如某新型紗線產品的紡紗工藝設計（母項目），并按照生產工藝流程（即課程學習進程）把此題目分解為若干小題目（子項目），如各工序的紡紗工藝設計，隨著課程學習的進行，要求學生運用所學理論知識獨立完成工藝設計內容，逐個完成每個子項目，課程結束時對子項目進行綜合、分析和修正，得出最終設計方案，并上交設計報告。根據學生的工藝設計在紡紗設備上完成產品開發和各工序產品性能的測試工作。學生在掌握紡紗基礎知識和基本技能后，可以進行綜合性應用能力的工程訓練。例如，學生根據自己的興趣自主選擇綜合性創新性項目，再進行總體規劃和設計，利用以前實驗積累完成設計題目。通過項目的實施和完成，幫助學生加深對所學紡紗基礎理論知識的理解，鍛煉學生的工程實踐能力和自主學習的能力，并通過分組實施的方式培養學生團隊合作的精神。

2.立體化教學資源建設。以激發學生興趣為前提，結合工程實際制作教學PPT，引入大量插圖及動態模擬、實景拍攝圖片和錄像，將傳統的教學理論形象化，具有趣味性和啟迪性。使學生對紡紗工程的基本理論更容易理解與接受，生產錄像能更加具體形象地介紹紡紗生產的實際情況。在課件中安排“知識點回顧”“課堂思考題”等環節，其中“知識點回顧”能夠起到溫故而知新的作用，是對已學知識的歸納總結并強調知識的連貫性；在講課的過程中適當安排“課堂思考題”能充分調動學生學習的主觀能動性，提高學生的課堂注意力，培養學生發現問題、分析問題和解決問題的能力，培養學生創新能力。立體化教學資源建設每年備課必更新項，及時補充學科前沿信息和發展動向，適當刪減陳舊的知識點，并根據課件課堂教學使用的實際情況調整和完善課件相關內容。

3.課堂教學方法的改進。大學生因為沒有生產實踐經驗，對生產過程沒有感性認識，雖然在開課之前進行過紡織專業實習，但都是走馬觀花式的參觀性質，無法留下深刻的印象，所以紡紗學對于他們來說是一門內容較為枯燥的課程，調動學生的學習積極性對教學效果的提升具有重要的意義。傳統的教學方法是紡紗學的基本知識、理論以教師課堂講授為主，難以激發學生的主動性和調動學生的積極性，采用問題驅動式教學可激發學生學習的主動性。在知識點講授時，適當設計教學問題，教師要啟發學生如何探求知識，逐步培養學生提出問題、分析問題和解決問題的能力。如紡紗學中梳理機梳針配置方式對纖維產生的作用問題，教師可以先講解一或兩種梳針配置方式對纖維能夠產生什么樣的作用，讓學生先學會分析問題的方法，然后再畫出另一種梳針的配置方式，讓學生學習老師的分析推導過程，最終通過自己的分析得出結論。這樣的教學方式能夠加深學生對相關問題的理解，并學會分析問題的方法，達到觸類旁通的目的?？梢詮氖谡n內容中選擇一部分內容（如新型紡紗原料及性能、新型紡紗機械的發展現狀等），提出幾個問題，讓學生帶著問題查閱資料，然后在第二節課時一起討論，讓學生上講臺講，培養學生的自學能力及文字和語言組織能力。

4.教學科研相結合的實踐。與理論教學相比，實踐教學在培養實踐能力和創新能力方面又具有不可替代的作用。鼓勵學生依托我校已有的科研平臺，積極參與科研項目的部分工作。在教師與實驗室工程技術人員協助指導，學生參與查閱和篩選資料、實驗方案設計、實驗實施、實驗數據處理與分析等階段的內容，訓練學生的工程實踐能力，培養學生的科研創新能力，從而達到使部分學有余力的學生拓寬知識面，培養創新思維。這些工作都貫穿了CDIO“構思-設計-實現-運作”的理念，同時也符合CDIO大綱中對基礎知識、個人技能、大系統適應和調控等能力的培養要求。

5.考核方式的改革?？己耸窃u定學生學習效果的重要手段，考核方式對學生學習具有很強的向導作用，傳統的考核方法一般是通過筆試結果來評定成績，以理論知識考核為主，很難滿足紡紗學注重工程實踐能力培養的要求。因此，改革考核方式能夠促進學生工程實踐能力的提高。本課程采用的考核方式打破傳統“一卷訂終身”的形式，課程最終成績由期末考試卷面成績（70%）、模擬工程案例報告（20%）、學生實踐活動和撰寫小論文（10%）三部分組成。這種考核方式符合CDIO的理念，可加強學生對工程實踐能力的重視，以達到鍛煉和培養學生的目的。

四、結束語

根據紡紗學教學過程中存在的問題，以CDIO工程教育模式為基礎，對紡紗學課程進行教學改革，從工程實踐能力、團隊協作能力、自主學習能力和大系統掌控能力等方面對學生進行系統的訓練，提高學生的創新能力和實踐能力。通過做中學的方式，首先學生對紡紗學的學習充滿了興趣，并在紡紗理論和紡紗技能方面都有明顯的提高，具有了紡紗產品設計開發的能力，取得了良好的教學效果。學生在畢業設計環節也體現出了良好的創新能力、實踐能力和團隊協作能力。CDIO教育模式——“做中學”的引入為創新型人才的培養和學生畢業后職業理想的實現奠定了堅實的基礎。

參考文獻：

[1]陶勇芳，商存慧.CDIO大綱對高等工科教育創新的啟示[J].中國高教研究，2006，（11）：81-83.

[2]康全禮，陸小華，熊光晶.CDIO大綱與工程創新型人才培養[J].高等教育研究學報，2008，（12）：15-18.

[3]程淑紅，侯培國，屈曉陽，等.基于CDIO理念的傳感器技術課程教學模式改革[J].教學研究，2012，（1）：83-85.

[4]董晨，戴敏，張樺.基于CDIO模式的數據庫系統課程教學改革[J].計算機教育，2012，（6）：36-40.

基金項目：陜西省高等職業教育教學改革研究項目，項目名稱：基于CDIO工程教育模式的《紡紗學》教學改革探索與實踐（項目編號：11Z64）；學校哲學社會科學研究項目，項目名稱：新形勢下我校紡織服裝專業成人教育發展和創新機制研究（項目編號：2012ZXSK23）

作者簡介：陳莉（1973-），女，河北棗強人，西安工程大學副教授，主要從事紡織專業教學和科研工作。