基于“CDIO”理念提高工程實踐能力的探索

摘要：圍繞培養學生的工程實踐能力，提出將“CDIO”模式中國化的理念融入課程教學中，選取“機械裝備設計”課程作為典型案例，以“工程項目”實現作為組織原則，闡述了改革實施的具體過程，將各類“創新設計”大賽融入課程教學中，充分利用學生第二課堂的時間培養學生自身技能，激發學生的學習興趣，通過完善的評價機制完成項目運行的整個生命周期，突出對學生實踐能力的培養。

關鍵詞：工程實踐能力；CDIO理念；課程改革

作者簡介：徐秀玲（1977-），女，黑龍江七臺河人，沈陽工程學院機械系，講師；張陳（1963-），男，遼寧沈陽人，沈陽工程學院機械系，副教授。（遼寧 沈陽 110136）

基金項目：本文系遼寧省高等教育學會“十二五”高等教育科研課題（課題編號：GHYD110099）的研究成果。

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）20-0019-02

一、問題提出

高等教育人才培養要求學生不斷提高創新精神和實踐能力，[1]具有更全面的綜合素質。目前面臨的主要問題是，學生在校期間理論知識學習較多，與工程實際接觸少。因此，出現了很多所謂的“高分低能”現象。基于沈陽工程學院應用型人才的培養目標定位對學生工程實踐能力進行培養成為課程教學中亟需解決的重要內容。

工程實踐能力的內在要求包括：善于進行工程思維，善于從工程角度出發解決實際問題，善于從工程角度將經驗上升到理性認識，[2]而CDIO的能力目標與工程實踐能力要求存在相當高的契合性，為了加強學生在校期間的工程訓練，提高學生的工程實踐能力，提出將先進工程教育“CDIO”理念引入到課程教學中，提高工程人才的培養質量。

二、實施過程

作為工程教育的基本單元，課程對工程實踐能力的培養具有直接促進作用。將CDIO理念融合到課程中，以“項目實現”作為工程實踐教育的組織原則，完善的評價機制作為最終評價指標，完成項目運行的整個生命周期，對學生進行工程意識的教育和培養，學會從工程角度思考、解決問題，培養學生的工程實踐能力。

1.選題的實踐性

“機械裝備設計”課程是機械制造及自動化專業的核心專業課程之一，是傳統專業課“夾具設計”、“金屬切削機床”的綜合。該課程內容的特點是綜合性強、知識面廣、實踐性強。課程實施過程中，項目的選取盡量與生產實際相結合，以此作為整個項目驅動的載體，要求在預定時間和預算經費內完成，為激發學生學習的興趣，培養學生的設計與計算能力，提高學生的創新設計能力、動手實踐能力、團隊合作精神與綜合素質。題目來源主要有以下方面：

（1）對現有設備的改造，如利用金工實習廠廢舊CA6140車床，其主傳動、進給傳動及夾具部分能提供良好的設計素材。

（2）源自教師的橫向項目中的部分內容，如某企業柴油機箱體加工夾具設計、鏜槽專機主傳動及夾具設計等。結合實際的選題使得學生在課程學習期間就開始接觸實際工程，體驗將要面臨的問題，想方設法解決問題，學生走向社會后面臨工作中的實際問題也能沉著應對。

（3）將各類大學生創新競賽作為選題來源。將省級或校級的“結構設計競賽”、“機械創新設計大賽”、“機器人大賽”等實踐題目作為選題，通過創造性、挑戰性科技競賽將理論知識和工程實際緊密結合起來。

2.授課與實踐有機結合，積極開展第二課堂輔導

課程教學包括課堂講授和實踐。課堂講授的內容主要包括理論知識點、方案的構思、方案的確定、機構的選用及設計的過程、工藝設計合理性、成本預算、計算機輔助設計、技術溝通等。對于每個階段的學習，通過綜合案例講解進行互動練習。

為更好地培養學生的綜合設計、運用知識的技能，提高學生分析問題和開創性解決問題的能力，采取現場教學以及開設綜合性和設計性實驗，如對于機床主傳動、進給傳動、控制系統、主軸部件、導軌、支承件、夾具等部分的理論采用現場教學，利用廢舊CA6140機床、拆裝機床實踐活動，理論和實踐同時進行；在主傳動的教學中，采用現場“提出問題—分析問題—解決問題”的教學方式。

在進行教學改革的實踐中，第二課堂對于學生實踐能力的培養具有不可替代的重要作用，是課內教學的延伸。如果說在第一課堂，教師更多地傳授給學生基礎理論知識，通過第二課堂，學生可以充分利用課余時間開展各類省級、校級的創新項目以及參與教師的橫向科研課題，這對學生自身技能、非智力因素的培養、素質能力的提高提供了良好的環境，直接影響學生以后的職業選擇、人生走向等。在第二課堂開展中，主要根據學生的水平和能力參與科研，提高學生自身實踐能力和綜合運用能力，使學生的個性得到充分發展，讓他們在展現自我中獲得樂趣，獲得作為獨特個體的成就感。

3.教師為主導、學生為主體的教學思想把握項目組織和實施的節奏

大四學生的學習任務重，就業壓力大，項目的實施不是單一設計，而是需要運用所學的專業基礎知識綜合解決實際問題，有些學生遇到困難后不愿意繼續前進。教師的主導作用至關重要，指導的深度恰到好處，既要鍛煉學生的發散思維，使其創新地解決實際問題、把握項目實施的節奏，又要使學生有學習興趣，不要失去信心，使學生在項目實施的過程中始終處于積極主動的狀態。

幫助學生進行適當的討論總結，一是在課堂上的總結點評、互評，明確方案的可行性及設計依據。通過討論越辯越明，明確哪些方面有待改進、下一步工作如何開展，激發學生的學習熱情，培養學生自主學習的能力。二是學生進行階段性的自我總結，深刻剖析項目實施過程的體會及個人能力素質的短板。

4.評價機制

注重結合現代工程軟件CAD/CAM/CAE 的應用，通過競爭機制激發學生的學習興趣。如參加省級、校級創新競賽的題目，在實物制作前需要進行三維立體仿真，要求結構合理，布局緊湊，能夠實現加工要求。評委由系里教師組成，以競賽的評判作為標準，經過初次篩選將質量較好的作品確定最終參賽作品。應用型人才的培養目標是為企業培養一線工程師。因此，動手能力對學生來說相當重要。通過后期實物制作，設計并生產產品，極大地提高了學生的動手能力和潛能。

學生考核：學生的得分基于課內的表現和第二課堂活動，如表1所示。第二課堂的得分主要是學生對所做項目進行有效的評述，以文字、圖表和口述的方式進行交流，分析設計過程、方案的合理性、個人工作量的大小、圖紙的繪制和模型制作的質量，與老師、同學提出的技術性問題能否在一定時間內有效作答等密切相關。

三、實施效果

1.培養學生的工程意識

學生已適應傳統的填鴨式教學方法，在課程教學過程中要體現工程教育的思想、樹立工程認知的思維、培育工程實踐的能力。

2.有助于教師自身工程實踐能力的提高

工程項目驅動的授課方式使得教師的角色發生了改變，教師在課堂不再是單純地講解、灌輸，而是走到學生中間與學生交流、討論，融為一體共同學習。要想控制課堂的節奏和進程，教師必須在理論上精通，更要實踐上過硬，課下要付出更多的精力設計教學內容、準備教案及應對課堂上可能出現的各種問題、處理“突發事件”，是對教師自身能力的挑戰，有助于自身工程實踐能力的提高。

將各類省市級“創新”大賽融入課程教學中，使得教師對于自身的創新能力和工程實踐能力有清醒的認識，在與學生的溝通和交流中也是自我學習、不斷提高的過程。

3.培養學生多學科、系統掌控知識的能力和交流、溝通與協作的能力

將教師與學生的關系從教師單向的知識傳授擴展至師生基于解決問題的互動式教與學，將學生以繼承知識為主的學習引導至對未知事物主動探索的學習。項目的實施是通過小組成員溝通協作、綜合運用專業基礎知識的結果；項目的評價是老師與學生相互交流后產生的評價效果，極大發揮了學生學習的主觀能動性，使他們積極地參與課程學習、主動地獲取知識、不斷地提高能力、創造性地探索未知的世界，在學習課程的過程中得到全面發展。

4.培養綜合基礎素質、終身學習素質

在知識結構體系上體現多學科的綜合性，在課程的實施過程中逐步培養思維能力、實踐能力和溝通能力等綜合基礎素質以及現代工程師應當具有的職業發展素質、終身學習素質。

經過兩年課程的改革和實踐，在CAD大賽中兩項作品分獲得二等獎和三等獎。學生的工程意識、工程素質、技術綜合能力得到明顯提高，主要體現在畢業設計、校外實習中，學習的主動性明顯增強，能夠有意識地探究，將理論知識與實際結合，而非以往的走馬觀花。教師在以后的教學中總結經驗、教訓，以培養合格的現代工程師。

參考文獻：

[1]袁劍波.工程實踐能力：培養應用型人才的關鍵[J].高等工程教育研究，2002，（3）.

[2]郭彪，劉波.對提高工科類本科生工程實踐能力的探索[J].出國與就業（就業版），2011，（3）.

（責任編輯：王祝萍）