基于CDIO思想的工程力學(xué)教學(xué)改革探索*

陳靜（唐山學(xué)院基礎(chǔ)教學(xué)部，河北唐山063000）

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基于CDIO思想的工程力學(xué)教學(xué)改革探索*

陳靜
（唐山學(xué)院基礎(chǔ)教學(xué)部，河北唐山063000）

摘要：CDIO是新型工程教育理念，針對工程力學(xué)課程的特點(diǎn)以及傳統(tǒng)教學(xué)中存在的不足，文章提出基于CDIO理念的教學(xué)改革新思路。在教學(xué)中，以問題為驅(qū)動(dòng)，激發(fā)學(xué)生工程力學(xué)課程的學(xué)習(xí)興趣，同時(shí)以工程實(shí)例為中心進(jìn)行授課，重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生的工程思想。教學(xué)實(shí)踐表明，基于CDIO理念的工程力學(xué)課程改革思路能夠提高工程力學(xué)的教學(xué)效果，這也為其他基礎(chǔ)課程的改革提供了有益的經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：CDIO；工程力學(xué)；教學(xué)改革

*課題項(xiàng)目：本文系河北省高等學(xué)校人文社會(huì)科學(xué)研究項(xiàng)目“本科教學(xué)工程背景下精品資源共享課建設(shè)研究”（課題編號：SZ123139）的階段性成果。

Abstract:CDIO is a new concept of engineering education. In this paper, the author points out the deficiencies of the traditional teaching methods in engineering mechanics, and a new teaching reform program of the Engineering mechanics was proposed. The center of the lecture is the projects, focusing on the students' engineering ideas. The practice result tells us these teaching reforms can acquire a better effect, which also provides a useful experience for other basic curriculum reform.

Keywords:CDIO; engineering mechanics; teaching reform

一、概述

CDIO是由麻省理工學(xué)院（Massachusetts Institute of Technology）、瑞典皇家工學(xué)院（Royal Institute of Technology）、查爾姆斯理工大學(xué)（Chalmers University of Technology）、瑞典林雪平大學(xué)（Link?ping University）經(jīng)過四年的探索研究后創(chuàng)立的新型工程教育理念，并于2004年成立了CDIO國際合作組織。CDIO代表構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計(jì)（Design）、實(shí)現(xiàn)（Implement）和運(yùn)作（Operate）。它是現(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品從構(gòu)思研發(fā)到運(yùn)行乃至終結(jié)廢棄的全生命過程。CDIO工程教育理念就是要以此全過程為載體培養(yǎng)學(xué)生的工程能力，包括個(gè)人的工程科學(xué)和技術(shù)知識，學(xué)生的終生學(xué)習(xí)能力、團(tuán)隊(duì)交流能力和大系統(tǒng)調(diào)控等方面的能力。

目前我國市場經(jīng)濟(jì)體制改革不斷深化，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不斷調(diào)整和變化，因此各產(chǎn)業(yè)對人才需求的類型也發(fā)生了深刻的變化。勞動(dòng)力市場對人才的需求不再是單一的追求高、精、尖等學(xué)術(shù)型人才，具有一定專業(yè)知識和技能的應(yīng)用型人才也越來越受到用人單位的歡迎。可見重點(diǎn)擴(kuò)大應(yīng)用型、復(fù)合型、技能型人才培養(yǎng)規(guī)模成為當(dāng)今人才培養(yǎng)的主要任務(wù)。力學(xué)既是基礎(chǔ)科學(xué)又是技術(shù)科學(xué)，其發(fā)展橫跨理工，與機(jī)械、材料、土木、能源、環(huán)境、石油、化學(xué)、醫(yī)學(xué)等學(xué)科有著緊密的聯(lián)系和廣泛的應(yīng)用。力學(xué)的發(fā)展和教育應(yīng)與本地區(qū)、本學(xué)校的發(fā)展相適應(yīng)。目前，產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)得到飛速發(fā)展，應(yīng)用型人才的需求日顯突出。如何講授力學(xué)課程，使其更好的為培養(yǎng)應(yīng)用型人才服務(wù)是我們目前急需探索的問題。

二、工程力學(xué)教學(xué)現(xiàn)狀

工程力學(xué)作為工科重要技術(shù)基礎(chǔ)課程，不僅對后續(xù)課程有鋪墊作用，而且可以直接反映在工程實(shí)際中，目前總體來說存在如下問題：一是教學(xué)內(nèi)容方面，不同專業(yè)的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)體系基本相同，而且教學(xué)內(nèi)容和形式幾乎一成不變，這很難滿足不同學(xué)科對工程力學(xué)的教學(xué)要求，加之產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整和教育改革的不斷推進(jìn)，工程專業(yè)的課程內(nèi)容和設(shè)置也做了必要的調(diào)整，從調(diào)整的結(jié)果來看，對工程力學(xué)課程的教學(xué)要求大大提高了，但目前理論課的學(xué)時(shí)被普遍縮減了，這使得授課內(nèi)容與所要達(dá)到的目標(biāo)之間的矛盾更加突出，而且課堂教學(xué)大都采用傳統(tǒng)的“灌輸式”教學(xué)。教師是教學(xué)的主體，學(xué)生在被動(dòng)地接受，基本沒有師生互動(dòng)，課堂氛圍沉悶，結(jié)果是教師講課很累，但學(xué)生的學(xué)習(xí)效果卻不好。二是理論教學(xué)方面，教學(xué)過程中過于偏重理論的講解與推導(dǎo)，所講授的理論內(nèi)容沒能指出與實(shí)際應(yīng)用聯(lián)系，學(xué)生學(xué)習(xí)起來具有很大的盲目性，不知道所學(xué)的知識應(yīng)該怎樣用或者用到哪里。三是實(shí)踐環(huán)節(jié)方面，工程力學(xué)知識廣泛的應(yīng)用于工程實(shí)際，但是多數(shù)教師對實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的重視不夠，導(dǎo)致學(xué)生在實(shí)踐環(huán)節(jié)或者理論聯(lián)系實(shí)際的環(huán)節(jié)空缺，造成學(xué)生針對實(shí)際問題只會(huì)照搬教材的方法，不會(huì)變通，缺少靈活性和創(chuàng)新性。最后，課程考核方面，現(xiàn)在的期末考試?yán)碚撏茖?dǎo)考核過多，而實(shí)踐應(yīng)用能力的考核基本沒有，大多數(shù)學(xué)生就是應(yīng)付考試。

三、基于CDIO理念的工程力學(xué)教學(xué)改革探索

CDIO工程教育理念提倡主動(dòng)學(xué)習(xí)能力，提倡實(shí)踐能力，提倡團(tuán)隊(duì)交流能力，這正是應(yīng)用型人才需要掌握的能力，因此工程力學(xué)課程需要與應(yīng)用型教育本科教學(xué)目標(biāo)相適應(yīng)。在教學(xué)中，我們提出以工程應(yīng)用為主線，拓展課程的知識范圍，加強(qiáng)課程間的聯(lián)系，拓寬課程的應(yīng)用范圍，努力提高學(xué)生的工程素質(zhì)和工程思想。

（一）明確教學(xué)目的，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容

工程力學(xué)教學(xué)改革我們根據(jù)以下兩方面原則進(jìn)行：首先，工程力學(xué)的教學(xué)目的、教學(xué)內(nèi)容和體系的調(diào)整和優(yōu)化應(yīng)以應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)為主線加以貫穿，主要體現(xiàn)工程上的應(yīng)用。其次，協(xié)調(diào)好工程力學(xué)與其他力學(xué)課程間的教學(xué)內(nèi)容，刪除一些課程間重復(fù)的教學(xué)內(nèi)容。由原來追求本門課程內(nèi)容的嚴(yán)密、完整轉(zhuǎn)向?yàn)檎麄€(gè)課程體系的完善服務(wù)，使工程力學(xué)在整個(gè)課程體系中與其他課程之間可以相互貫通、相互補(bǔ)充，相輔相成。

工程力學(xué)教學(xué)在滿足教學(xué)大綱的基本要求前提下，我們將授課內(nèi)容劃分為基礎(chǔ)知識、拓展知識兩大部分。基礎(chǔ)知識為全體學(xué)生講授，盡可能使學(xué)生接受、掌握所學(xué)知識，為后續(xù)的力學(xué)以及其他專業(yè)課程打好基礎(chǔ)。這里我們特別強(qiáng)調(diào)在講授基礎(chǔ)知識的同時(shí)注重知識的實(shí)際應(yīng)用，即工程力學(xué)的有關(guān)理論在工程中的實(shí)際應(yīng)用以及工程背景知識的介紹，這是在整個(gè)工程力學(xué)課程中要為全體學(xué)生重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)的部分，通過該部分知識的講解可以培養(yǎng)學(xué)生的工程意識，也可以使學(xué)生對工程力學(xué)概念、定理的理解更加深刻。知識拓展部分內(nèi)容是針對那些學(xué)習(xí)上有余力，或者是計(jì)劃考研的學(xué)生。這部分知識更好的反映工程力學(xué)與其他課程間的聯(lián)系與補(bǔ)充，需要任課教師與各相關(guān)專業(yè)課程教師協(xié)商后制定。這部分知識的學(xué)習(xí)主要是以小組討論的方式進(jìn)行，這種課程間或者學(xué)科間內(nèi)容的交融不僅可以加深學(xué)生理解對各課程間聯(lián)系的理解，也對其思維能力、整體分析能力以及創(chuàng)新能力的培養(yǎng)有很大的幫助。

（二）改革教學(xué)模式，改進(jìn)教學(xué)方法

現(xiàn)代教學(xué)方法中強(qiáng)調(diào)重視設(shè)置問題情境，激發(fā)學(xué)生的認(rèn)識興趣；重視生在學(xué)習(xí)活動(dòng)中的主體意識，使學(xué)生及時(shí)看到自己學(xué)習(xí)上的進(jìn)步，體驗(yàn)到學(xué)習(xí)成功的喜悅；重視在教學(xué)過程中通過主動(dòng)探求的學(xué)習(xí)活動(dòng)，掌握獨(dú)立獲取知識的方法，培養(yǎng)獨(dú)立獲取知識的能力；重視學(xué)生知識結(jié)構(gòu)的掌握，發(fā)展學(xué)生的認(rèn)知能力，這與CDIO的理念是一致的，因此針對工程力學(xué)課程的特點(diǎn)以及傳統(tǒng)教學(xué)中存在的不足，作者提出基于CDIO理念，改革工程力學(xué)教學(xué)模式。在教學(xué)中，以問題為驅(qū)動(dòng)，激發(fā)學(xué)生的好奇心和興趣，同時(shí)以工程實(shí)例為中心，圍繞具體工程實(shí)例進(jìn)行授課；以應(yīng)用為目標(biāo)，將教學(xué)活動(dòng)與工程任務(wù)結(jié)合在一起，讓學(xué)生從做中學(xué)。

教學(xué)模式上，結(jié)合CDIO的工程教育思想，以工程中的實(shí)際例子為載體，闡述工程項(xiàng)目的全過程，讓學(xué)生在了解工程項(xiàng)目周期運(yùn)行過程的同時(shí)，分析工程運(yùn)行過程中可能遇到的各種力學(xué)問題。當(dāng)然，這些力學(xué)問題不可能僅用工程力學(xué)知識都可以解決，老師可以順利成章的提醒學(xué)生在后續(xù)的課程中注意學(xué)習(xí)那些方面，這樣工程力學(xué)與其他課程的聯(lián)系自然凸顯出來。介紹工程實(shí)例的過程中要特別注重介紹工程力學(xué)如何與工程密切相關(guān)的方法和過程，突出應(yīng)用，多介紹工程背景使學(xué)生建立工程中的力學(xué)思想。運(yùn)用這種方式不僅可以調(diào)動(dòng)學(xué)生的求知欲，也可以提高他們發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力。

基于上述教學(xué)模式改革，我們在工程力學(xué)的教學(xué)方法上進(jìn)行改進(jìn)和完善，改變傳統(tǒng)的“灌輸式”方法，側(cè)重在課內(nèi)和課外兩個(gè)方面培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力。首先值得一提的是在課內(nèi)和課外的教學(xué)上均以小組的形式進(jìn)行，這樣既提高了學(xué)生的熱情，也可以培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)精神。在課內(nèi)，努力創(chuàng)造師生互動(dòng)氛圍，提高學(xué)生參與課堂教學(xué)的程度，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性。課內(nèi)安排課堂交流、課堂討論和課堂演示等環(huán)節(jié)。課堂交流是指針對老師提出的問題小組內(nèi)交流，然后小組間相互討論，最后任課教師總結(jié)；在課外，如何引導(dǎo)學(xué)生培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)的能力，學(xué)習(xí)運(yùn)用所學(xué)的知識應(yīng)用于課外實(shí)踐，從而加深工程力學(xué)知識的理解，這是教師必須認(rèn)真思考的問題。為了解決這一問題，我們給出了一些課外自主學(xué)習(xí)的方案，比如：梳理課堂知識，寫知識框架圖；聯(lián)系工程實(shí)例，發(fā)現(xiàn)問題，寫分析報(bào)告；閱讀相關(guān)書籍，寫讀書報(bào)告；提出新穎的教學(xué)方法，參加教改課題，寫小論文。學(xué)生可以自主選擇某一方面進(jìn)行學(xué)習(xí)探討，課外自主學(xué)習(xí)結(jié)果以書面的形式上交后記入平時(shí)成績。

（三）改革課程考核方式

在上述新的教學(xué)模式下，考核方式也必須隨之變化。首先我們提高了平時(shí)成績的所占比例（30%），平時(shí)成績中突出學(xué)習(xí)過程的考核，例如課上的討論交流，課外自主學(xué)習(xí)的讀書報(bào)告、小論文等。特別對于那些可以獨(dú)立思考，并提出新穎想法和方案的同學(xué)給予一定的加分。其次，注重學(xué)生實(shí)踐能力的考核。一方面將工程力學(xué)實(shí)驗(yàn)成績以一定的比例計(jì)入期末成績，另一方面限于課程時(shí)間，實(shí)踐考核以思考題的方式安排在期末考試試題中，例如將一些工程中的實(shí)際情況展示給學(xué)生，然后要求學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識靈活分析可能遇到的問題或應(yīng)該注意的某一方面。從考核結(jié)果來看考核的方式比原來更加科學(xué)合理，學(xué)生對于這樣的考核方式給予了較高的評價(jià)。

四、結(jié)束語

通過教學(xué)方式和教學(xué)內(nèi)容的調(diào)整，目前學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度得到了較大的改善，學(xué)習(xí)興趣也有很大的提高，這為學(xué)生的后續(xù)專業(yè)課學(xué)習(xí)打下了良好的基礎(chǔ)。這也表明了我們進(jìn)行的教學(xué)改革適合當(dāng)前的教育改革，以及進(jìn)行教學(xué)模式改革的必要性和急迫性。今后我們還將長期探索，堅(jiān)持實(shí)踐，不斷研究，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)。希望工程力學(xué)課程，在培養(yǎng)所需的應(yīng)用型人才中發(fā)揮重要作用。

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作者簡介：陳靜（1978-），河北唐山人，講師，碩士，主要從事力學(xué)教學(xué)與研究工作。

中圖分類號：G642

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號：2096-000X（2016）09-0131-02