基于 CDIO理念的材料分析與檢驗課程改革與研究

張新建　牛莉　段賢勇

【摘 要】過分析傳統理念下材料分析與檢驗課程教學存在的不足，闡述基于CDIO理念的課程教學改革思路，對教學內容、教學方法、教學實踐環節進行了重新設計。改革實踐顯示，基于CDIO理念的教學模式優勢明顯，學生普遍反映教學效果較以往有很大提高。

【關鍵詞】CDIO；材料分析與檢驗；教學改革；教學效果

Curriculum reform and research of material analysis and inspection based on CDIO concept

Zhang Xinjian Niu Li Duan Xianyong

（Department of Mechanical Engineering， Anhui Technical College of Mechanical and Electrical Engineering， Wuhu 241002）

【Abstract】By analyzing the shortcomings of material analysis and test course under the concept of traditional teaching， ideas on teaching reform of CDIO course based on the practice of teaching， teaching content， teaching methods， redesign. Reform practice shows that the teaching mode based on CDIO concept has obvious advantages， students generally reflect the teaching effect than ever before.

【Key words】CDIO； Material analysis and inspection； Teaching reform； Teaching effect

0 引言

CDIO工程教育模式是近年來國際工程教育改革的最新成果，該模式以產品的構思、設計、實施及運行全過程為載體，強調主動的、實踐的、課程之間有機聯系的工程學習方式，注重培養學生專業知識運用、主動學習、團隊交流及工程系統應用等方面的工程能力[1-2]。材料分析與檢驗課程是我國理工科院校中焊接技術及自動化、材料成形及控制工程、模具設計與制造等專業一門綜合性的專業課，其內容主要包括化學成分檢驗、顯微組織分析、宏觀檢驗與斷口分析、力學分析、無損檢測等五部分內容，將CDIO理念引入到材料分析與檢驗課程教學中，對培養學生的學習興趣、實踐能力、系統觀念、工程意識和創新能力，更好地適應市場需求，對后續專業的建設及相關學科的教育教學改革，具有重要的現實意義和參考價值。

1 傳統理念下材料分析與檢驗課程教學中存在的不足

1.1 教學內容

由于材料分析與檢驗課程理論教學內容學生前期普遍缺乏工程背景，實踐教學內容同時缺乏系統性的工程實踐性項目，工程教育中融入的素質教育內容更少，造成了學生學習目的不明確，遇到工程問題不知從何分析、如何解決，缺乏團隊精神及責任感等，不利于學生素質教育的培養。

1.2 教學方法

灌輸式單向傳輸教育造成學生缺乏獨立思考、創新探索及解決工程實踐問題的能力，無法培養出信息時代具備創新精神與合作意識的學生。

1.3 實踐教學

材料分析與檢驗課程實踐性較強，社會對該方面人才的需求偏重于實踐能力，然而現在多數高校中在實驗教學方面還存在著實驗儀器設備相對落后、儀器設備數量及利用效率相對不足、所開設實驗內容涉及的知識面較窄、綜合性創新性實驗較少等問題，這些問題抑制了學生主動參與實驗學習和創新實踐的積極性，制約了應用型創新型工程技術人才實踐能力的培養提高[3]。

2 基于CDIO理念的材料分析與檢驗課程教學改革

2.1 教學內容

2.1.1 教學內容新穎化

在教學內容中增加反映本專業的最新技術和成果，授課過程中教師將本學科相關的最近學術發展動態教授給學生，并提出當前存在的主要問題，提出參考的思路或可供選擇的方案，學生根據自己的想法重新設計，不僅可以提高學生學習的積極性，又能培養他們獨立思考問題的能力[4]。

2.1.2 教學內容實際化

按照CDIO工程教育理念，采用經典案例引入式教學方式，激發學生學習興趣，采用結合工程實際及知識要點提出問題、組織學生進行分組討論，通過問題解答的方式進行互動教學，提高學生發現問題、分析問題及解決問題的能力[5]。

2.1.3 教學內容綜合化

在傳授知識的基礎上，通過加強綜合工程設計教學和培訓，提高學生綜合素質和綜合能力，增強學生的綜合運用知識的能力。

2.2 教學方法

課程在維持總的課時基本維持不變的基礎上，增加了學生的實驗時間，因此必須壓縮授課學時，采取了靈活多樣的教學方法，提高了學生學習效率。

2.2.1 開展研究型教學

通過大量的自學知識和討論課程，學生就某一主題進行資料收集、發言討論、相互交流、互相點評，達到擴大學生知識面、調動學生積極性、培養學生的獨立思考問題的目的。

2.2.2 增加工程案例教學

通過工程講座和案例分析，組織學生到工廠參觀、進行工程實例講解、工程事故分析，指導學生綜合應用知識，啟發創新思維，學會現場調查，加強學生對材料失效問題分析及判斷能力的訓練。

2.2.3 開展學術報告講座

通過邀請材料檢驗相關單位的高級工程師、研究技術人員、高校教師，開展學術講座，使學生加深對原理和概念的認識、加強學術交流、獲得最新前沿知識、了解新材料發展過程中存在問題及解決方法。

2.3 優化課程實踐體系

采用基于現代化教學方法、基于CDIO工程項目理念的創新性的教學方式指導學生學習實踐。比如傳統教學的金相顯微實驗只是驗證性實驗，學生對實驗在將來生產實踐中的作用理解不深。在基于CDIO理念下的工程實驗中，學生通過金相顯微鏡對斷裂零件進行各方面的分析，進而確定材料種類及斷裂的原因，并形成書面報告。這就需要學生綜合設計實驗流程，進行斷口分析、金相打磨、金相觀察，這樣的實驗不僅能讓學生通過主動學習把零散的知識有機結合起來，而且能夠綜合運用，有效地提升了學生解決問題、分析問題的能力。

2.3.1 改革實驗教學方式

任課教師在授課前首先明確提出實驗目標和實驗內容，學生針對實驗目標及內容進行分組，由學生項目小組查閱資料，確定實驗原理（Conceive），收集實驗資料，制定實驗方案（Design），落實實驗耗材，設計實驗過程，安排實驗操作（Implement），對實驗結果做出預測和評價，經過進一步修改后進行重新設計和執行（Operate）。讓學生有目的性的去做實驗，實驗效果將明顯改善，使學生對整個實驗流程有充分的理解，實驗的方法和步驟能夠在學生頭腦中的留下深刻印象。

2.3.2 構建開放式材料分析CDIO創新實驗室

以CDIO創新項目為載體，努力構建開放式材料分析CDIO創新實驗室，增加綜合性和設計性實驗平臺，學生進行一些驗證、工程模擬和探索創新試驗，同時在教師引導下，開展科研訓練，鼓勵學生結合工程實際進行探索性研究，自主設計創新性試驗。學生項目小組通過調研，自行搜集資料，自行構思設計內容（Conceive），設計實驗方案（Design），在操作過程符合規范的前提下進行實驗（Implement）和驗證（Operate），培養學生的創新能力和實驗能力，加強學生的動手能力，提高理論聯系實際的水平[6]。

2.3.3 推行課程設計改革

針對材料分析及檢驗課程模塊，以項目小組為單位進行課程設計，為學生進行工程模擬、理論探索和實踐創新提供良好的條件，提高學生理論聯系實際及解決實際問題的能力。

3 結語

將CDIO理念運用到材料分析與檢驗課程教學中，以實踐性和探索性項目為設計載體，將CDIO理念始終貫穿于理論教學和實踐教學，促進深入掌握各門核心課程知識、有利于學生將知識融會貫通應用于工程實踐領域，并且符合高素質應用型人才培養目標，對促進學生學習積極性和主動性、探索先進教育教學模式、提高教育教學質量和辦學水平、增強教師教學科研意識、培養高技能型創新性人才、實現特色辦學，具有重要的現實意義和創新意義。

【參考文獻】

[1]唐純翼，陽艷. CDIO模式在土木工程材料教學中的實踐構思[J]. 科技信息，2013，02：4.

[2]趙竹，CDIO模式下交通安全與智能控制專業課程教學與改革實踐[J].科學與財富，2015，05：32.

[3]龍諾春，余麗紅，于偉.基于CDIO理念的大學生課外實踐項目體系構建研究[J].電腦與電信，2013，Z1：65-66+68.

[4]周宇，王文仲.土木工程專業課程教學方法與教學手段的改革研究[J].科學咨詢（決策管理），2009，02：83.

[5]何建民，高職類院校學生綜合能力培養方法研究[M].合肥工業大學，2010.

[6]王愛國，孫道勝，吳修勝.基于CDIO理念的無機非金屬材料工程課程體系優化與內容設計[J].科技信息，2013，03：18-19.

[責任編輯：張濤]