基于CDIO的應用型本科液壓傳動課程改革與實踐

鐘家勤，何永玲，王躍飛，何 維，魯 娟，楊爾慧，王驥月

(北部灣大學 機械與船舶海洋工程學院，廣西 欽州 535011)

CDIO工程教育模式是近年來國際工程教育改革的最新成果，其代表構思(Conceive)、設計(Design)、實現(Implement)和運作(Operate) ，它以產品研發到產品運行的生命周期為載體 ,讓學生以主動的、 實踐的、 課程之間有機聯系的方式學習工程。CDIO培養大綱將工程畢業生的能力分為工程基礎知識、 個人能力、 人際團隊能力和工程系統能力四個層面，大綱要求以綜合的培養方式使學生在這四個層面達到預定目標[1-3]。近年來，我國高等教育重點放在應用型人才的培養[4]，而CDIO工程教育模式正是以項目為導向培養學生的綜合能力。機械工程及自動化專業的一門專業必修課，是研究液壓傳動的基本理論。該課程在機械專業應用型人才培養方案中要求學生能夠應用所學理論知識解決機械工程的實際問題，為以后從事機械工程的實際工作和科研奠定一定的理論基礎，且對學生解決實際中的工程問題提出了很高的要求。因此，本文結合CDIO工程教育模式改革我校的液壓傳動的教學模式，以項目為基礎導向，培養學生的學習興趣，提高學生的實踐能力。

1 液壓傳動本科教學中存在的問題

1.1 傳統填鴨式教學模式過于枯燥

我國的現代教育理念早期主要來源于蘇聯以N.A.Kaiipob為代表的教育思想[5]。在教學過程中，大多數情況下，都是老師在講，學生在底下聽，老師講原理講重點，雖然老師給出很多動圖以及視頻來幫助學生的理解以及增加上課的生動性，但是學生對于兩個小時的課堂，很難接受那么多新知識，也很難去消化填鴨式的知識，隨著知識的連貫性越多，學生對于這種教學模式的接受就更弱，從而使較小效果不明顯，學生提不起精神。從課程設置上看，48個學時的課程，總共十個章節，本身課本內容都比較難講完，實踐部分老師們一般都縮短再縮短，為完成教學任務量，也造成很多老師壓縮內容去填鴨重點，這種被動式的教學在現代大娛樂的時代很難吸引學生的注意力。

1.2 學生的課程體系結構不完整

液壓傳動是一門專業必修課，其實際是多學科交叉的一門學科，在對常用液壓元件工作原理、液壓基本回路、典型液壓系統的分析和討論，使學生掌握液壓技術的基本概念、基本原理和元件、回路分析的基本方法,提高分析液壓系統的思維能力與計算能力,以便為學習后續課程奠定必要的基礎。就這門課程而言，需要學生除了要掌握力學基礎、電學基礎等知識，還要了解機械制圖、機械設計基礎、機械原理等專業知識，其雖側重原理，但內容密切結合工程實際。本校課程設置在第五個學期，對學生而言，還未能熟練運用基礎知識以及專業知識，在學習過程中表現出強烈的困難性，一方面需要本課程將多學科交叉串聯起來，另一方面也體現學生知識結構的不完整而導致的學習效率低、學習積極性差。此外，對于應用型的本科院校，本門課程對學生的應用實踐能力要求比較高，但大多數學生都沒有參與到實踐中去。

1.3 教學內容單一陳舊且實踐性差

應用型本科是以應用為辦學定位，其對于滿足中國經濟社會發展，對高層次應用型人才需要以及推進中國高等教育大眾化進程起到了積極的促進作用。因此應重視實踐教學、強化應用型人才培養。國內的諸多高校近年也紛紛在教育教學改革的探索中注重實踐環境的強化，因為人們已越來越清醒的認識到，實踐教學是培養學生實踐能力和創新能力的重要環節，也是提高學生社會職業素養和就業競爭力的重要途徑。但是在探索階段，很多高校找不準定位，同時因為實踐教學的難以實施，依然采用原有陳舊的教學內容，并且實踐環節進展過于簡單，很多液壓傳動的課程還是在平臺上只是進行簡單的線路連接，學生難以對原理靈活應用到實踐中去。

2 基于CDIO并以項目為導向的液壓傳動教學

2.1 課程定位

液壓傳動是機械類專業的一門專業課程，重點在于培養學生掌握液壓的基本知識、基本原理和基本算法，熟練掌握液壓元器件以及典型的液壓系統，初步具備從事簡單液壓回路設計、機床等液壓系統的安裝調整、使用維護、故障診斷和排除的職業能力，為今后解決生產實際問題及繼續學習打下基礎。

本課程的學習對學生的創新能力、思維方式、科學研究以及實踐中解決工程問題的能力都得到極大地培養，并且對后續課程的學習具有十分重要的作用，液壓傳動可實現本科教學的培養目標，能滿足機電一體化專業人才培養的要求。

2.2 基于CDIO的培養目標

CDIO以工程化的角度確定了人才培養標準，這些標準以一種明晰的方式刻畫出合格的工程師所應該具備的能力。在課程教學改革的過程中，首先要制定CDIO能力培養目標矩陣，以便清晰地給出課程的學習目標，明確課程服從了CDIO中的哪些標準，培養了學生CDIO中哪些相關的能力。這樣做一方面可以使得教學設計者能夠從微觀的層面來綜合考量專業培養目標的合理性，另一方面也使得學生的能力評估有了可靠的依據。 通過液壓傳動課程的課程群設置，在CDIO模式下，液壓傳動課程教學的學習目標由兩個部分組成，分別是技術目標和CDIO能力培養目標。技術目標側重于在教學過程中，學生技術水平的提高。技術目標主要是學生在課程中所需要掌握的技術的具體要求，由6個方面組成：(1)液壓傳動系統基本參數的計算能力；(2)液壓回路設計；(3)實際應用系統的設計；(4)液壓元器件、回路基本概念等相關知識點與技術；(5)分析液壓系統故障的能力；(6)液壓傳動與其他知識(如機械設計、機械制圖等)的綜合應用。在CDIO能力培養目標方面，液壓傳動課程在4個大層次中的28個微觀層次上建立了培養目標如表1所示。

表1 CDIO能力培養目標

2.3 項目實施環節

液壓傳動實施環節在理論教學的基礎上以項目為導向作為教學環節的重要實施環節。根據CDIO的基本思想實施教學，具體實施過程如下四個主要環節：第一，液壓傳動的理論教學環節；第二，將設計液壓系統的相關任務的下達給學生，讓學生自行組隊；第三和第四階段則貫穿于CDIO中液壓系統設計

到制作的完整的過程并進行驗證系統。由于通過傳統的教學只是傳授知識給學生，對學生各方面綜合能力的培養比較薄弱，難以實現各項能力目標，因此CDIO中的能力目標培養需經過項目驅動來實現，通過讓學生在設計過程以及團隊合作中學習基礎知識并綜合應用各項能力，既可培養專業技術能力、也可提高自身內化的非技術能力。此外，每個環節有重點性地對應學生的學習培養目標。

3 結束語

本文提出以及CDIO的液壓傳動課程教學改革，將液壓傳動的教學結合CDIO教育模式的教育過程進行本科教學深化知識系統化，應用以實踐教學探討課堂教學、結合項目為導向的培養過程的教學方法，從而提高學生的自主學習興趣、團隊協作能力、實踐能力以及職業素質等，為應用型人才的培養提供了一種行之有效的教育方式。