基于CDIO教育理念的UG教學改革

蘆新春，訾克明

（淮海工學院機械工程學院，江蘇 連云港 222005）

0 引 言

隨著計算機應用技術的飛速發展，3D技術已成為現代設計方法的重要組成部分，不僅減輕了工程繪圖中大量的、繁重的繪圖工作，提高了繪圖質量和繪圖效率，而且轉變了傳統的設計思想。因此，UG課程的開設對于3D技術的普及和推廣有著十分重要的意義。然而要使學生學好UG、用好UG并不是件容易的事情，因此研究該課程的教學方法和講課策略顯得尤為重要。CDIO[1]教學模式是近幾年國際上提出的先進工程教育理念，它將工程項目分為構思（Conceive）、設計（Design）、實現（Implement）和運作（Operate）4個階段，提倡以項目研發為載體，使學生在“做中學”在做中掌握知識、培養技能。結合我校UG課程教學現狀，將CDIO理念應用到UG課程教學中，提出了“教學做”三位一體的UG教學模式，并在教學實踐中做了很多有益的嘗試，取得了良好的教學效果。

1 UG教學現狀與不足

目前淮海工學院的UG教學主要以介紹軟件功能、熟練掌握軟件的操作命令為目標，重講解、輕實踐。每節課教師按照教材的順序講解幾個功能，學生在電腦上跟隨操作，然后畫幾個綜合實例進行鞏固。這樣的教學形式比較單調，學生往往被動學習，對課程缺乏興趣，學完就忘，造成了課程結束后不能對所學知識融會貫通?？偨YUG教學的不足，主要存在以下幾個問題。

1）教材內容編排不合理。UG相關的教材很多，但基本上都是功能命令講解的簡單堆砌，知識點多而雜，雖然有些教材提供了一些實例，但也僅僅是針對某一個知識點，沒有提供綜合性較強的實例。

2）流水式授課。教師根據教材安排，往往采用流水式的教學，使得功能的講解與練習都是單個進行，沒有及時與綜合案例相結合，課堂教授不生動，學生聽課的積極性不高，教學效果不是很理想。

3）教學模式單一。采用教師講完學生練的方式，學生只是一味的模仿，沒有獨立思考的過程，往往當時聽的懂、會操作，但到要求自己完成綜合實例時，卻不能靈活運用軟件功能。

4）協作能力培養欠缺。課程的教學目標重視知識的掌握，而忽視了團隊能力的培養，導致學生缺乏協作精神。

鑒于學校UG教學中的問題，結合先進的CDIO工程教育理念，對UG教學方式方法進行有益的嘗試，以改善UG課程教學效果。

2 CDIO工程教育模式

CDIO工程教育模式是近年來國際工程教育改革的最新成果，強調以構思、設計、實現為主線，綜合地考慮專業基礎知識、個人和職業的技能、團隊協作與人際溝通的技能來學習工程的理論和實踐[2]。CDIO方法已經在國內許多高校取得了階段性的成果，如汕頭大學工學院提出并實施了以設計為導向的EIP-CDIO培養模式；清華大學工業工程系在“數據結構”和“數據庫技術”兩門課中采用CDIO方法教學[3]等。CDIO強調綜合能力的培養，它改變了以往重理論輕實踐的教學模式，而是以項目研發為載體，使工程與學生的知識、素質、能力掛鉤，讓學生以“做中學”的方式學習工程，既重視個人技術知識和專業能力的培養，又強調團隊協作與溝通能力的加強。

3 基于CDlO理念的UG教學改革

針對學校目前的UG課程的教學現狀，結合CDIO教學理念，構建了“教學做”三位一體的UG教學模式，在教學體系、教學方法、教學評價等方面進行了一系列的改革，以提高學生的學習興趣，提高學生的工程設計能力和團隊協作能力。

3.1 教學體系的整體優化

在CDIO工程教育理念的指導下，課程教學體系由原來的流水式教學轉變為階梯型教學，通過系統研究UG常用的功能模塊，將功能命令進行整合，精心設計出具有典型性、復合性、實用性、連貫性的教學實例，結合UG系統中建模、曲面造型、工程制圖、裝配以及仿真等主要模塊，構建了低、中、高3級項目，循序漸進，逐步提高。表1為部分實施項目。低級項目以介紹本課程的核心模塊功能為主，每個項目包含多個知識點，通過項目實施掌握課程基本內容。中級項目旨在加強課程內容的應用和提高，使學生深化知識運用，達到觸類旁通的效果。高級項目為綜合性項目，該項目將整個課程體系有機地結合起來，在具體的實施中，學生各有分工、各盡其職，通過團隊協作共同完成。通過3級項目實訓使得設計過程由一味的模仿變為思考創新，使學生能綜合應用所學的理論和方法，促進理論向應用的轉化，知識向技能的轉化，單項技能向綜合素質的轉化[4]，為以后步入工作打好堅實的基礎。

表1 部分分級項目表

3.2 教學方式的改革

根據CDIO教學大綱，全面改革UG教學方式，課堂教學與項目實踐相結合，構建了“教學做”三位一體的UG教學模式。第一階段“教”主要以低級項目為導向，由教師通過對模型的構建講解設計思路、設計步驟、操作要領等基礎理論知識，使學生掌握基本功能的操作。第二階段“學”，以中級項目為指引，由學生獨自完成模型，不斷提高對于功能模塊使用的理解和鞏固，提高操作熟練度，同時學習案例中涉及的超綱內容。教師則重點關注學生設計思路的培養，促進學生積極思考，激發學生學習潛能。第三階段“做”，以高級項目實施為主線，采用分組形式，通過學生的自主探究和合作來解決問題，共同完成項目。教師的作用是掌握項目的進展情況，督促學生按時完成階段任務，答疑解惑。通過這3個階段的實施和培養，不僅能提高學生的個人專業能力，而且有助于團隊合作能力培養，增強學生的就業競爭力。

3.3 教學評價的改革

為了能夠充分體現學生的實際學習情況，根據CDIO大綱要求考核不僅僅是對學生掌握情況的評估，還是激勵學生自主學習的動力，因此改變原來期末考試的成績評定方式，對該課程的考核方式和成績評定方式做相應的改革，將考核分為3個階段。

1）“教”階段的評價：在這一階段學生跟著老師的操作步驟進行學習，因此考核以上機時學生的表現情況、模型的完成質量進行評定。該成績占總評成績的10%。

2）“學”階段的評價：由學生獨立完成項目，根據學生項目完成情況、學習態度和熟練程度進行評價。該成績占總評成績的20%。

3）“做”階段的評價：注重過程考核，通過項目進度報告、項目總結報告和項目完成情況進行考核，每個小組按階段提交項目進度報告，項目結束后結合各自所做內容每人寫一份項目總結報告，并進行課堂答辯說明項目涉及的關鍵技術和完成情況，由教師根據每個學生在該項目中的參與程度、合作能力及完成成果進行綜合評價。該成績占總評成績的70%。

4 結 論

本文結合CDIO工程教育模式的特點，改變以往重講解輕實踐的教學模式，探索適合UG課程的“教學做”教學模式，以項目實施為導向，分階段、分層次教學，不但有利于UG課程的教學質量的提高，而且有利于激發學生的學習興趣，轉變學生的學習態度，培養學生的團隊協作意識，為步入工作崗位打下堅實的基礎。

[1] 顧佩華，沈民奮，陸小華.重新認識工程教育—國際CDIO培養模式與方法[M].北京:高等教育出版社，2009.

[2] 顧學雍.聯結理論與實踐的CDIO——清華大學創新性工程教育的探索[J].高等工程教育研究,2009(1):121-123.

[3] 李曼麗.用歷史解讀CDIO及其應用前景[J].清華大學教育研究,2008,29(5):78-87.

[4] 徐兵,孫海泉.T-CDIO課程體系的構建與實踐[J].高等工程教育研究,2009(2):35-38.