基于CDIO的《液壓與氣壓傳動》課程教學改革與實踐*

呂慶洲

（淮南聯合大學 安徽 淮南 232038）

面對高職教育新的形式，如何探索新的教學方法和手段，以培養出滿足社會需求的、綜合素質高的高端技能型人才，是目前高職院校面臨的重要問題。現代技術教育提出由“學科系統式”向“應用系統式”轉變，強調科技服務于工程實際和社會。在這種轉變過程中，沿著“做中學”、“理實一體”、“工學結合”等基本思想，創建了許多新的先進的教育模式和教學方法，CDIO教育模式就是其中之一。

CDIO （Conceive-Design-Implement-Operate，構思—設計—實施—運行），是近年來世界各國逐漸在推廣的一種先進的工程教育模式。它以項目或產品的構思、設計、實施、運行四個過程為載體，培養學生學習技術知識、交流表達和團隊組織協作能力，拓展視野，提高動手能力，提高綜合職業素質。

“做中學”是 CDIO的精髓。學生在學習過程中，一是理論必須緊密聯系實際，二是理論知識學習、技能學習與工作能力的培養緊密結合，這種培養方法體現了學與做、知與行的高度結合與統一。

基于CDIO教學模式下的《液壓與氣壓傳動》課程教學改革

（一）職業能力分析

在與企業人力資源經理、生產管理人員、畢業生代表、各崗位資深從業者進行了廣泛交流和深入企業、行業調研后，我們對《液壓與氣壓傳動》課程各部分內容與崗位能力的相關程度進行了分析：（1）就設備操作而言，要求操作者能準確了解設備的各種性能，對液壓系統常見的故障能夠及時預見并作一些簡單的維護保養；（2）就設備維護與維修來說，工作者應該全面熟悉設備工作原理、結構，對液壓元件有較高的認識，對設備故障能正確診斷，迅速排除；（3）在職業生涯的高級階段，如車間技術員，要掌握液壓基本原理，能夠進行一些基本的理論計算，能夠設計一些簡單常用的液壓系統，對已有的系統進行技術改進，要能正確分析、閱讀液壓系統圖，并據此對液壓系統或設備進行全面的分析和計算。

根據以上職業能力分析，確定課程的教學目標為：（1）掌握常用液壓與氣動元件基本結構、工作原理和應用等基本知識，初步具備簡單液壓與氣壓系統回路設計和應用能力；（2）具備構建液壓和氣壓系統回路的操作能力，初步具備液壓與氣壓回路故障的檢查和排除能力，會使用液壓和氣動模擬仿真軟件，設計和檢驗常見的液壓與氣動系統；（3）具有綜合實訓能力，與他人合作共事、自我管理、運算、應用現代科技手段、自學和創新等通用能力。

（二）課程內容體系構建

依據CDIO基本思想，將《液壓與氣壓傳動》課程內容體系進行重構。課程內容體系采取 “自上而下”脈絡、“三層遞進”結構形式；教學過程，采取理實結合的“做中學”教學模式和“自下而上”的逐步推進方案。圖1說明的，就是課程體系構建的基本內容和教學方案。

圖1 課程體系基本內容和教學方案圖

“自上而下”脈絡，是指課程知識和技能的結構順序從上到下沿著從總體到局部，從宏觀到微觀的脈絡組織教學內容。即以工程設計為導向，引入工程設計背景，給出宏觀工程概念，然后才引入微觀構思、設計所需知識和技能，即由整體工程概念到局部工程結構，導出支撐工程項目所需的專業基礎理論知識和實踐技能。

“三層遞進”結構，是指建立項目引導，知識、技能模塊，任務驅動學習形式的專業知識和技能的三個層次的逐步遞進、組合的內容結構。整個課程以項目為學習單元，在一個學習單元內，以一個或幾個學習任務組成知識、技能模塊，用一個或幾個所學的專業知識和技能模塊支撐一個工程項目實踐的展開。

在教學過程中，知識、技能模塊的教學采取了以任務驅動形式的“做中學”方式。知識技能模塊的內容是以一條條任務的形式出現的，主要通過以學生為主體，以實驗、實訓為主要內容，教師跟蹤指導學生一步步完成“任務”目標。值得注意的是，完成教學任務時，采用的是自下而上的路線。

項目展開歷經整個單元的教學過程，單元開篇就把項目計劃布置給學習小組，在單元的理論、實驗、實訓教學過程中，一方面，學習專業知識和技能，另一方面，對項目進行構思、設計、實施和運行，教學指導分為分散指導和集中指導兩種形式。

具體教學內容結構和教學環節安排以其中一個項目內容為例進行說明，如表1所示。

表1 項目三具體教學內容和教學環節安排表

（三）教學組織和實施

以項目三 “手動控制液壓挖掘機液壓系統構建”為例，說明教學組織與實施過程的安排：（1）學習單元開篇介紹工程項目的背景、應用，具體說明項目的內容和要求，項目開展的步驟和組織，項目評價內容和標準等（見表 2）。 （2）以任務 15、16 為載體，具體學習節流、容積調速的基本工作原理和特性分析，掌握調速回路的構建基本技能，完成速度控制模塊知識和技能的教學目標；同理以任務 17、18、19、20為載體，具體學習多缸動作回路的實現和液壓回路的安裝和調速，掌握多缸同步、順序和互不干擾回路構建和特性分析的基本技能，完成多缸動作模塊的知識和技能的教學目標，如表1所示。（3）在以上準備知識和技能學習的基礎上，學生按組自行組織實施項目。項目實施按照CDIO模式的基本步驟——構思、設計、實施、運行四個過程逐步推進。在項目的推進過程中，學生是主體，教師根據學生需求適時指導、啟發，指導學生查閱資料，收集相關信息，團隊協作，啟發學生思考問題，尋找合適方法。教師在整個項目實現過程中，充當協助學生在“做中學”，完成工程項目的一個幕后策劃角色。（4）完成項目后，組織考核評價。考核評價要求項目小組完成PPT匯報材料并匯報說明，完成系統仿真運行和實物系統構建和運行；組成師生考評組對各項目小組進行項目答辯；綜合評定成績記錄為課程的實踐成績。通過項目考評，培養學生資料整理、信息表達、實踐操作、團隊合作以及探索學習等綜合能力。

表2 項目三實施和要求表

教學改革成效與不足

（一）經過一個學期的教學實踐，取得了令人興奮的成效

激發了學生的學習積極性 學完幾個知識、技能模塊，緊跟著實施一個工程項目，理論與工程實踐結合緊密，知識和技能的實用性、針對性強，學生學習目標明確，激發了學習興趣；項目實施過程中，學生自主學習空間和范圍得到充分擴展，交流和探討內容深化，在問題的探討中，發現自身不足，這樣進一步激發學習的積極性；當最終完成項目實施和運行時，很多學生會發出由衷的感嘆，擁有成就感，同時，對下一個學習單元（項目）充滿期待。

提高了學生的綜合素質 從項目的構思、設計到項目實施和運行，每一個環節都需要綜合小組成員門的集體智慧，都需要共同協作，潛移默化中團隊合作意識有了提高；考核評價中所要呈現資料的整理，PPT的制作，項目實施及運行的操作，答辯中的表達以及對自己小組和別的小組項目成果的評定，這一系列的活動和作為，都為培養學生的綜合素質和能力提供了課堂教學無法實現的平臺。

開發了學生的批判性和創造性思維能力 在學習小組內，對項目構思和設計的過程，表面上看是經歷了從一人一個想法到達成一致方案的過程，深層次上看是學生批判性和創造性思維能力鍛煉、提高的過程。在這個過程中，大家需要對彼此想法、意見進行批判和肯定；需要從收集資料和已學知識中提取有用部分，提出自己獨特思路；需要綜合教師指導和參考其他小組的方案，最終形成小組自己的有特色的項目構思和設計方案。在這個過程中，每名學生都會發現自己的不足，別人的優點；思考自己的思路正確與否，評價別人的觀點不到之處；都會積極搜尋自己所需的材料和知識，積極吸取教師的指點和學生的建議。

（二）在取得良好成效的同時，也發現了一些不足

第一，實驗實訓條件還需進一步完善。實驗室和實訓室只有在教學時間才開放，學生感覺動手訓練時間不足；由于學生人數比較多，同時開設實驗實訓課程時，場地和設備不足。

第二，教師知識和技能要求全面，教學能力和水平要求很高。教師備課必須充分，不僅需要整合與項目相關的知識、技能，還需要深入研究項目實施的細節，準備與液壓相關的電控、機械設計等知識和技能，感覺工作量比較大；教學時不僅要精心準備理論教學，同時還要精心組織實驗、實訓教學，項目指導和考核評價，感覺壓力很大。

第三，對于基礎知識和能力較薄弱、自覺性較低的學生，教學效果不明顯。

基于CDIO的教育模式的教學改革，基本目標和特點就是將理論與實踐緊密結合，將做與學結合，將教學內容與工程應用相一致。雖然在初步嘗試基于CDIO模式的教學改革中取得一些效果，但還需要做更多的事情。比如，對CDIO的思想和具體做法做深入的研究；將項目訓練納入教學計劃，以保證學時的要求；進一步開展校企合作，將項目訓練與產品開發相結合等。

[1]王天寶，程衛東.基于CDIO的創新型工程人才培養模式研究與實踐[J].高等工程教育研究，2010（1）：25-31.

[2]陸一平，查建中.繽紛課堂：源于國外的工程教育實踐教學方法[J].高等工程教育研究，2009（6）：137-141.

[3]趙周發.工學結合一體化課程《液壓傳動技術》開發與實踐[J].科技風，2012（1）：225.

[4]王倩.行動導向教學模式在高職《液壓傳動》課程中的應用[J].邢臺職業技術學院學報，2011（4）：8-10.

[5]周美茹，沈春寶，等.“教學做一體”的CDIO教學模式實踐[J].職業，2011（26）：145-146.

[6]徐亮，陳運達.基于CDIO“做中學”課程的教學設計與實施[J].高等職業教育：天津職業大學學報，2010（6）：81-83.