CDIO工程教育模式在《金屬工藝學(xué)》教學(xué)中的應(yīng)用探索

黃錦志

近年來，隨著國際職業(yè)教育的深入研究，CDIO工程教育模式以全面化、系統(tǒng)化、科學(xué)化以及可操作性強(qiáng)等優(yōu)勢脫穎而出，并在2010年榮獲了“工程界的諾貝爾獎”——戈登獎，從而成為當(dāng)代職業(yè)教育的先鋒式教學(xué)模式。

信息時代的迅速發(fā)展使我國的經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)不斷發(fā)生變化，各行業(yè)領(lǐng)域?qū)θ瞬诺膶?shí)踐創(chuàng)新能力要求越來越高。CDIO強(qiáng)調(diào)能力為先的理論結(jié)合實(shí)踐的綜合培養(yǎng)。在創(chuàng)造適合學(xué)生能力增長的機(jī)會中，通過完成實(shí)際項(xiàng)目的全過程，以提高學(xué)生理論結(jié)合實(shí)踐、溝通融于協(xié)作的全方面綜合能力水平，促進(jìn)學(xué)生《金屬工藝學(xué)》學(xué)習(xí)效率的有效提高。

一、CDIO工程教育模式的概念與特點(diǎn)

CDIO工程教育模式是CDIO國際合作組織經(jīng)過四年的不斷探索得出的研究成果，截至2018年3月，我國已有130多所學(xué)校加入了CDIO工程教育聯(lián)盟，旨在將課程體系的理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)進(jìn)行無縫對接，是實(shí)施路徑與實(shí)施方法的優(yōu)化與整合。

（一）概念

CDIO是“Conceive-構(gòu)思、Design-設(shè)計、Implement-實(shí)施、Operate-運(yùn)作”的綜合表示。CDIO工程教育模式的核心內(nèi)容為：一個愿景、一個大綱與經(jīng)過檢驗(yàn)測評的十二條標(biāo)準(zhǔn)。一個愿景，即一種通過工程項(xiàng)目產(chǎn)品的系統(tǒng)化構(gòu)思+設(shè)計+實(shí)施+運(yùn)作過程作為背景環(huán)境的工程教育。一個大綱是將CDIO的全過程細(xì)化為三級七十條四百多款，使其更具明確的方向與系統(tǒng)，對CDIO工程教育模式起著提綱挈領(lǐng)的作用。十二條標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容為：基礎(chǔ)環(huán)境、教學(xué)目標(biāo)、一體化計劃、工程導(dǎo)論、設(shè)計、實(shí)踐場地、綜合經(jīng)驗(yàn)、積極學(xué)習(xí)、提升教師自身的能力、教學(xué)能力的提高、考核學(xué)生、專業(yè)化的評估。

（二）特點(diǎn)

CDIO工程教育模式具有綜合性、具體性、操作性、系統(tǒng)性、科學(xué)性、創(chuàng)新性、個性化、一體化等特點(diǎn)。我國教育家陶行知先生說：“在勞力上勞心，是一切發(fā)明之母。事事在勞力上勞心，變可得事物之真理。”CDIO工程教育模式實(shí)現(xiàn)了對“做中學(xué)”的集中概括，成為項(xiàng)目工程從研發(fā)至運(yùn)行的生命周期實(shí)施與應(yīng)用載體。

二、CDIO工程教育模式在《金屬工藝學(xué)》課程中的可行性

CDIO工程教育模式可以有效促進(jìn)《金屬工藝學(xué)》的教與學(xué)，培養(yǎng)了學(xué)生的知識基礎(chǔ)與技能水平、個人與團(tuán)體的協(xié)作能力、工程項(xiàng)目的專業(yè)能力，更加符合社會的發(fā)展與企業(yè)對人才的實(shí)際工作需要。

（一）夯實(shí)基礎(chǔ)知識

《金屬工藝學(xué)》課程的教學(xué)內(nèi)容共分為四大部分：金屬學(xué)基礎(chǔ)知識、工程材料與熱處理、金屬熱加工、金屬冷加工。具有邏輯性強(qiáng)的特點(diǎn)，且涉及的知識點(diǎn)眾多，連續(xù)性高。CDIO工程教育模式是采取邊做邊學(xué)的方法，在實(shí)踐中基礎(chǔ)知識會不斷地被循環(huán)使用，指導(dǎo)學(xué)生的行為，基礎(chǔ)知識滲透到每個教學(xué)環(huán)節(jié)中，學(xué)生記憶會更加牢固，學(xué)習(xí)質(zhì)量與實(shí)踐能力得到逐步提升。

（二）提高個人能力

CDIO工程教育模式的思想理念是“以學(xué)生為主體、以教師為主導(dǎo)”，即學(xué)生是積極主動的參與者，教師是活動的組織者、設(shè)計者與協(xié)助者。整個《金屬工藝學(xué)》學(xué)習(xí)過程體現(xiàn)出的是教師的“以導(dǎo)輔教”與學(xué)生的“以做促學(xué)”，突出的是學(xué)生的主體地位，有助于學(xué)生在積極探索知識、主動發(fā)現(xiàn)問題、認(rèn)真分析問題、有效解決問題中，提高個人知識、技能、職業(yè)素養(yǎng)、創(chuàng)新等綜合能力水平。

（三）促進(jìn)團(tuán)隊(duì)協(xié)作

小組學(xué)習(xí)是開展CDIO工程教育的組織方式，學(xué)生通過在小組內(nèi)與組員之間研討、交流，互幫互助、互勉互動，為共同完成小組任務(wù)相互協(xié)同合作，學(xué)生的團(tuán)結(jié)有效促了進(jìn)團(tuán)隊(duì)的和諧協(xié)作。

（四）增強(qiáng)職業(yè)技能

單純的理論教學(xué)不能實(shí)現(xiàn)學(xué)生對職業(yè)技能的理解與掌握，CDIO工程教育模式以實(shí)際工程項(xiàng)目為實(shí)踐訓(xùn)練目標(biāo)，學(xué)生在實(shí)際項(xiàng)目或者是精心設(shè)計的模擬案例中，強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)與實(shí)訓(xùn)過程，體驗(yàn)到工程項(xiàng)目的具體完成過程，職業(yè)技能得到增強(qiáng)。

三、CDIO工程教育模式在《金屬工藝學(xué)》課程中的實(shí)施途徑

中職學(xué)生知識基礎(chǔ)較弱，知識儲備量有限，教師應(yīng)以激發(fā)學(xué)生的興趣為切入點(diǎn)，幫助學(xué)生在趣味學(xué)習(xí)情境中提高學(xué)習(xí)積極性與主動性，鼓勵學(xué)生加強(qiáng)理論學(xué)習(xí)與金工實(shí)習(xí)。課程設(shè)計應(yīng)由淺入深、由易到難，有助于學(xué)生在循序漸進(jìn)中培養(yǎng)整體的職業(yè)知識與能力水平。以《金屬工藝學(xué)》之《鋼的熱處理—退火與正火》的課程學(xué)習(xí)為例進(jìn)行說明。

（一）科學(xué)構(gòu)思，創(chuàng)設(shè)趣味教學(xué)情境

藝術(shù)家洛克威爾說：“真知灼見，首先來自多思善疑。”因此，教師應(yīng)將CDIO工程教育模式應(yīng)用在《金屬工藝學(xué)》的教學(xué)進(jìn)行科學(xué)構(gòu)思，建構(gòu)促進(jìn)學(xué)生思維與行動的CDIO工程教育體系。創(chuàng)設(shè)適合學(xué)生發(fā)展的趣味教學(xué)情境，從而有效激發(fā)學(xué)生主動學(xué)習(xí)的積極性，促進(jìn)學(xué)生以飽滿的學(xué)習(xí)熱情投入到學(xué)習(xí)中。例如，《鋼的熱處理—退火與正火》課程的學(xué)習(xí)，首先采用多媒體課件，以視頻播放形式引入知識回顧：什么是鋼的熱處理？鋼的熱處理怎么分類？幫助學(xué)生溫故知新。學(xué)生在鞏固已有知識的同時，對于新知識的學(xué)習(xí)會自然而然地接受而水到渠成。多媒體的教學(xué)形式直觀形象，易于理解，且圖文聲光電效果豐富多彩，使學(xué)習(xí)充滿樂趣，學(xué)生的主觀能動性被有效激發(fā)。

（二）精準(zhǔn)設(shè)計，以教學(xué)目標(biāo)為航標(biāo)

明確教學(xué)目標(biāo)是有效開展教學(xué)活動的首要條件。CDIO工程教育模式的設(shè)計階段應(yīng)基于《金屬工藝學(xué)》教學(xué)內(nèi)容知識點(diǎn)多、連貫性強(qiáng)的特點(diǎn)，教師根據(jù)教學(xué)目標(biāo)與學(xué)生的最近發(fā)展區(qū)理論（學(xué)生當(dāng)前的水平與未來可能發(fā)展的水平之間的差異），對教學(xué)方案進(jìn)行適合于學(xué)生發(fā)展的精準(zhǔn)化設(shè)計，突出教學(xué)重點(diǎn)，有利于學(xué)生掌握金屬材料的性能、應(yīng)用等相關(guān)知識點(diǎn)，從而可以充分提高學(xué)習(xí)效率。例如，《鋼的熱處理—退火與正火》的教學(xué)目標(biāo)為：掌握正火與退火的工藝特點(diǎn)以及應(yīng)用范圍，金屬材料的內(nèi)在能量，零件的加工工藝性能與材料使用性能，零件的使用壽命延長方法。教學(xué)重點(diǎn)是退火的分類、退火與正火的應(yīng)用及選擇方法。應(yīng)以教學(xué)重點(diǎn)為架構(gòu)，在整個學(xué)習(xí)過程進(jìn)行講解、體驗(yàn)與滲透。

（三）組織實(shí)施，以學(xué)生參與為主體

以培養(yǎng)學(xué)生的能力為本位，是CDIO工程教育模式所倡導(dǎo)的教學(xué)理念。教師在組織項(xiàng)目工程的過程中，應(yīng)遵循“根據(jù)學(xué)情、分層分組、因材施教、工學(xué)結(jié)合”的教學(xué)原則，學(xué)生的學(xué)情包括學(xué)習(xí)成績、學(xué)習(xí)態(tài)度、已知知識、實(shí)際能力等，然后采取同組異質(zhì)的方式將學(xué)生進(jìn)行分層分組，小組內(nèi)再對教師布置的項(xiàng)目工程任務(wù)進(jìn)行分析和分解，確定項(xiàng)目完成的方法，使得每個小組的后進(jìn)生都可以在優(yōu)秀生的幫助下，專業(yè)能力水平得到不同程度的提升。例如：《鋼的熱處理—退火與正火》應(yīng)根據(jù)學(xué)生學(xué)情，將教學(xué)內(nèi)容退火的定義與目的、分類與應(yīng)用，正火的定義、目的和應(yīng)用，選擇正火與退火的方法，把學(xué)生按照同組異質(zhì)原則分為五個小組。學(xué)生將教師錄制好的微課知識點(diǎn)課件，進(jìn)行不斷反復(fù)、循環(huán)式觀看，感悟工程項(xiàng)目生產(chǎn)的全過程。然后，教師帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)入工廠進(jìn)行實(shí)地觀摩，并參與到項(xiàng)目工程產(chǎn)品的每一個生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，如齒輪加工工藝路線的流程：①毛坯的鍛造；②正火（退火）；③機(jī)加工；④熱處理（調(diào)質(zhì)、滲碳淬火、高頻淬火等）；⑤精加工等。每個小組指定一名工人師傅指導(dǎo)實(shí)踐，學(xué)生在親自參與工程項(xiàng)目實(shí)操中，真實(shí)的體驗(yàn)使知識與技能同時得到提升。

（四）高效運(yùn)作，以職業(yè)技能為導(dǎo)向

《金屬工藝學(xué)》以職業(yè)技能為導(dǎo)向的高效運(yùn)作，即是指通過對CDIO工程教育模式下《金屬工藝學(xué)》教學(xué)的評價，針對該模式面向工程的特點(diǎn)，對教學(xué)過程的構(gòu)思、設(shè)計、實(shí)施階段進(jìn)行評價，完成評價過程，從而實(shí)現(xiàn)C（構(gòu)思）-D（設(shè)計）-I（實(shí)施）-O（運(yùn)作）的周期性良好運(yùn)行。

在《金屬工藝學(xué)》的CDIO工程教育模式中，采用的是階段性評價與總體性評價相結(jié)合的方式，首先是在一個項(xiàng)目工程完成到一個階段后的階段性評價，旨在發(fā)現(xiàn)項(xiàng)目階段完成過程中的問題，并及時進(jìn)行微調(diào)整，為下一個階段的順利進(jìn)行做好鋪墊；然后是在期末進(jìn)行的總結(jié)性評價，目的是促進(jìn)師生在總結(jié)經(jīng)驗(yàn)中反思不足之處，構(gòu)建出新的、切實(shí)可行、更加適合于發(fā)展的知識體系。例如：《鋼的熱處理—退火與正火》的評價采取教師評價、生生評價、自我評價相結(jié)合的方式。通過多元化評價，可以幫助學(xué)生對學(xué)習(xí)過程中的知識點(diǎn)先知其然而后知其所以然，在理解中明白退火的四種分類：擴(kuò)散、完全、球化與去應(yīng)力退火，退火與正火的選擇方案應(yīng)從三個方面考慮：切削加工性能、使用性能、經(jīng)濟(jì)。學(xué)生在專業(yè)知識與技能得到鞏固與加強(qiáng)的同時，形成了良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣。

綜上所述，CDIO工程教育模式在《金屬工藝學(xué)》中的應(yīng)用，核心點(diǎn)在于“融且專”，既實(shí)現(xiàn)了理論融于實(shí)踐（學(xué)融于做），又使職業(yè)技能更加專業(yè)，可以使中職教育在借鑒國際教育的新路徑、新方法、新經(jīng)驗(yàn)、新成果的同時實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新。因此，我國的CDIO工程教育模式在職業(yè)教育中的實(shí)施應(yīng)針對我國的中職教育學(xué)情，對中職專業(yè)建設(shè)的培養(yǎng)方案進(jìn)行科學(xué)合理的制定，對課程體系的教學(xué)內(nèi)容與方法進(jìn)行深入分析，對工程教育的實(shí)踐基地與指導(dǎo)方法加以研究，采用因材施教的方法。學(xué)生在做中學(xué)，借鑒中創(chuàng)新，才能取得實(shí)質(zhì)性的突破，為我國的經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展培養(yǎng)更加符合新要求的工程技術(shù)人才，為提供人才支撐與智力支持起到一定的促進(jìn)作用。

責(zé)任編輯 陳春陽