融入CDIO理念的機(jī)械制圖教學(xué)改革

梁瑛娜

【摘 要】本文針對(duì)國內(nèi)高校機(jī)械制圖教學(xué)中存在的問題，借鑒國際工程教育改革的最新成果，重新架構(gòu)了具有CDIO特色的教學(xué)體系，采用多種現(xiàn)代化教學(xué)方法和基于實(shí)踐的項(xiàng)目式教學(xué)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生深度學(xué)習(xí)的能力、靈活運(yùn)用多種思維方式的能力、解決實(shí)際問題的能力及團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。

【關(guān)鍵詞】CDIO；機(jī)械制圖；教學(xué)改革；綜合能力培養(yǎng)

0 引言

對(duì)于機(jī)械類和近機(jī)械類學(xué)生來說，《畫法幾何與機(jī)械制圖》是一門重要的技術(shù)基礎(chǔ)課，它以圖示、圖解空間幾何問題和繪制、閱讀工程圖樣為主線，培養(yǎng)學(xué)生的空間思維能力、實(shí)踐能力及工程素質(zhì)。

目前，我國大部分高校的機(jī)械制圖教學(xué)還沿用前蘇聯(lián)的“傳遞-接受式”教學(xué)模式，課堂上老師滔滔不絕、面面俱到，學(xué)生步步緊跟、被動(dòng)接受；盡管安排有課堂繪圖指導(dǎo)，但學(xué)生測(cè)繪所用零件及裝配體規(guī)格、尺寸完全一致，導(dǎo)致表達(dá)方案千篇一律，學(xué)生的創(chuàng)新能力和表達(dá)能力得不到體現(xiàn)，學(xué)習(xí)積極性受到嚴(yán)重遏制。教育家葉圣陶先生說：“所謂教師之主導(dǎo)作用，蓋在善于引導(dǎo)啟迪，俾學(xué)生自奮其力，自致其知，非謂教師滔滔講說，學(xué)生默默聆聽。”因此，如何變“教學(xué)”為“導(dǎo)學(xué)”，變“以教師為主體”為“以學(xué)生為主體”，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)思考、表現(xiàn)、識(shí)別、想象，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造能力，成為當(dāng)前高校圖學(xué)教育中亟待解決的問題。

CDIO（Conceive-構(gòu)思、Design-設(shè)計(jì)、Implement-實(shí)施、Operate-運(yùn)行）是近年來國際工程教育改革的最新成果，它體現(xiàn)了現(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品從構(gòu)思研發(fā)到運(yùn)行乃至終結(jié)退休的全生命過程。CDIO工程教育理念以“學(xué)校培養(yǎng)有專業(yè)技能、有社會(huì)意識(shí)和有企業(yè)家敏銳性的工程師”為愿景；以產(chǎn)品生命全過程為載體培養(yǎng)學(xué)生工程科學(xué)和技術(shù)知識(shí)、終身學(xué)習(xí)能力、團(tuán)隊(duì)交流能力、在社會(huì)和企業(yè)環(huán)境下建造產(chǎn)品、過程和系統(tǒng)的能力；更重要的是它還提出了包括對(duì)培養(yǎng)計(jì)劃、課程結(jié)構(gòu)、教學(xué)方法、教學(xué)評(píng)估和學(xué)習(xí)構(gòu)架的全面指引和對(duì)是否實(shí)踐CDIO教學(xué)理念的12條判定標(biāo)準(zhǔn)，可操作性極強(qiáng)[1]。

1 重構(gòu)CDIO特色的機(jī)械制圖教學(xué)體系

現(xiàn)代企業(yè)要求工程人員必須具備專業(yè)的技術(shù)知識(shí)、精誠的團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神、良好的系統(tǒng)分析能力及熟練的動(dòng)手操作能力，以適應(yīng)現(xiàn)代化工程團(tuán)隊(duì)開發(fā)新產(chǎn)品及新技術(shù)的需求。因此，我們應(yīng)該摒棄過去那種理論化、教條化的教學(xué)模式，重新架構(gòu)具有CDIO特色的啟發(fā)式、項(xiàng)目式、創(chuàng)新式的培養(yǎng)模式。

1.1 三維造型軟件的引入

我院《畫法幾何與機(jī)械制圖》課程共有104學(xué)時(shí)，第一學(xué)期畫法幾何部分40學(xué)時(shí)，講授點(diǎn)、線、面、體的投影及其交線等內(nèi)容；第二學(xué)期機(jī)械制圖部分64學(xué)時(shí)，講授組合體、表達(dá)方法、零件圖及裝配圖等。我們選在學(xué)生剛開始接觸立體時(shí)，引入三維造型軟件，通過拉伸、旋轉(zhuǎn)等命令，幫助學(xué)生建立“體”的概念。截交線、相貫線是畫法幾何部分的重點(diǎn)和難點(diǎn)，對(duì)于初接觸的學(xué)生來說，往往感覺晦澀難想，通過合并、切割等方式，幫助學(xué)生理解“交線”的形成。組合體的形體分析法剛好又與復(fù)雜立體的三維造型過程不謀而合。一系列的課堂演示，再配以學(xué)生對(duì)典型實(shí)例的操作，掌握三維造型軟件便水到渠成，為后續(xù)零件圖、裝配圖及相關(guān)課程設(shè)計(jì)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

1.2 舉辦競(jìng)賽，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

所謂“興趣是最好的老師”，引導(dǎo)學(xué)生變單一的、枯燥的接受模式為發(fā)散的、趣味的創(chuàng)新活動(dòng)，將事半功倍。我們認(rèn)為組合體讀圖、構(gòu)型設(shè)計(jì)及表達(dá)方案的選擇這部分內(nèi)容，既是對(duì)截交線、相貫線等內(nèi)容的綜合運(yùn)用，又是零件圖、裝配圖的基礎(chǔ)，起著承上啟下的橋梁作用。而且，通過一個(gè)或兩個(gè)組合體視圖，想象出多個(gè)組合體形狀；或者，對(duì)一個(gè)組合體設(shè)計(jì)出多個(gè)表達(dá)方案，并進(jìn)行對(duì)比選擇，是對(duì)學(xué)生發(fā)散性、創(chuàng)造性思維的絕佳訓(xùn)練。因此，我們選擇這部分內(nèi)容舉辦構(gòu)型與制圖創(chuàng)新競(jìng)賽。競(jìng)賽中，學(xué)生的發(fā)散思維與創(chuàng)新能力得到了淋漓盡致的發(fā)揮，出現(xiàn)了“百花齊放，百家爭(zhēng)鳴”的場(chǎng)面。競(jìng)賽優(yōu)勝者還將代表學(xué)院參加省級(jí)競(jìng)賽，獲獎(jiǎng)帶來的成就感，大大激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，也加深了對(duì)知識(shí)的理解和掌握。

1.3 多種教學(xué)手段并用，加強(qiáng)學(xué)生工程實(shí)踐背景

大一學(xué)生缺乏工程背景知識(shí)，大多數(shù)學(xué)生不清楚標(biāo)準(zhǔn)件、零件圖及裝配圖等知識(shí)的應(yīng)用背景，學(xué)習(xí)興趣淡薄[2]，我們通過多種途徑來彌補(bǔ)這個(gè)不足。

學(xué)院的實(shí)體模型室中配有典型組合體、零部件及裝配體模型，供學(xué)生觀察、測(cè)繪使用。我們還設(shè)有虛擬模型庫，包括組合體模型、典型零部件及其加工視頻、零件測(cè)繪操作視頻、裝配仿真視頻、計(jì)算機(jī)繪圖教程視頻等。這些資源不僅通過課堂時(shí)間提供給學(xué)生，課下時(shí)間對(duì)學(xué)生也是開放的。

此外，采用課堂教學(xué)與工廠實(shí)踐相結(jié)合的方式，可極大增強(qiáng)學(xué)生的工程背景。學(xué)生通過對(duì)實(shí)際零件的觀察、思考，可以加深對(duì)軸套類、輪盤類、叉架類、箱體類零件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及典型表達(dá)方案的理解；通過對(duì)各種加工方法及零件加工過程的參觀和實(shí)踐，可以掌握零件圖尺寸標(biāo)注要正確、完整、清晰、合理的意義，體會(huì)不同加工方法所能形成的表面結(jié)構(gòu)及組織結(jié)構(gòu)，理解零件圖技術(shù)要求所規(guī)定內(nèi)容的必要性。

1.4 項(xiàng)目式教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力

CDIO的培養(yǎng)計(jì)劃旨在設(shè)置豐富的實(shí)踐項(xiàng)目并輔以工業(yè)實(shí)習(xí)。我們積極與校工廠及校外科技園企業(yè)開展合作，精心選取實(shí)際的、典型的裝配體，安排學(xué)生分組對(duì)不同規(guī)格的裝配體進(jìn)行測(cè)繪、三維造型、答辯、撰寫項(xiàng)目報(bào)告等。在這個(gè)過程中，學(xué)生通過查閱資料了解裝配體的用途、工作原理等；每人要對(duì)裝配體中一個(gè)典型零件進(jìn)行測(cè)繪，并繪制二維工程圖樣；全組同學(xué)合作進(jìn)行裝配體三維造型，分析裝配關(guān)系、拆裝順序、各零件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和功用；撰寫項(xiàng)目日志、項(xiàng)目報(bào)告，制作PPT匯報(bào)答辯。

項(xiàng)目式教學(xué)通過設(shè)置任務(wù)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)自主性，通過各個(gè)環(huán)節(jié)培養(yǎng)學(xué)生深度學(xué)習(xí)的能力、靈活運(yùn)用多種思維方式的能力、解決實(shí)際問題的能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作的能力。

2 結(jié)束語

CDIO教育模式是以產(chǎn)品研發(fā)到產(chǎn)品運(yùn)行為教學(xué)周期，以學(xué)生主動(dòng)性學(xué)習(xí)、實(shí)踐性學(xué)習(xí)、課程之間有機(jī)聯(lián)系的學(xué)習(xí)方式為手段，以培養(yǎng)個(gè)人的科學(xué)與技術(shù)知識(shí)、終身學(xué)習(xí)能力、與人交流能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力、進(jìn)取心與拓展性思維，以及在社會(huì)與企業(yè)環(huán)境下建造產(chǎn)品與系統(tǒng)的能力為教學(xué)目標(biāo)[3]。融入CDIO理念的機(jī)械制圖課程體系，改變了以往重理論輕實(shí)踐的培養(yǎng)模式，體現(xiàn)了“知行合一”。

【參考文獻(xiàn)】

[1]趙永生.論大學(xué)的功能與高等工程教育改革[R].秦皇島：燕山大學(xué)里仁學(xué)院教師培訓(xùn)，2013，10，31.

[2]陳西府，惠學(xué)芹，吳進(jìn)，等.基于卓越工程師計(jì)劃的工程圖學(xué)教學(xué)改革[J].考試周刊，2012，84：10-11.

[3]王鳳芹.CDIO工程教育模式下新建本科院校“雙師型”教師培養(yǎng)方法探析[J].吉林工商學(xué)院學(xué)報(bào)，2013，29（4）：111-113.

[責(zé)任編輯：丁艷]