CDIO模式的機械類應用型本科專業教學改革與實踐探究

摘 要：本文通過對機械專業人才的培養加以運用CDIO工程的教育理念進行了分析與探討，從而將機械類學生的工程教育素質規劃出了合理有效的教育模式。并且對教育觀念的更新、課堂建設、教學機制建設以及實踐實驗教學方式等相關方面開展了深度的教學實踐和創新。

關鍵詞：CDIO模式;機械類;本科專業;改革

基金項目：北部灣大學教改項目“機械工程專業本科應用型人才培養的CDIO課程體系模式構建與實踐”（項目編號：19JGYB40）。

CDIO工程教育模式主要是通過設計、產品構思、實施和運行四個方面相合成，其原則一般體現在“基于項目的教育和學習”與“做中學”當中。在我國高等教育企業中，機械類專業已經成為重要的教育專業，特別需要將CDIO工程教育模式進行引入進來。尤其我校在本地為本科院校，所以對人才培養的創新性和應用型相當重視。在機械專業人才培養當中，通過對CDIO工程教育理念進行相應的探討，進而對機械類學生高等工程的素質教育工作規劃出了可行及有效的新模式。

1 構建CDIO教育模式的機械課程教學體系

針對CDIO教育模式而言，其主要是以產品開發到產品運行的生命周期為基礎，使學生主動、務實、與課程有機地學習工程理論和實踐。CDIO教育模式培訓計劃將工科畢業生的能力分為四個層次：工程基礎知識、個人能力、人際團隊能力和工程系統能力，其要求學生必須通過綜合培訓最終達到這四個層次的預期目標。CDIO創新教育模式倡導問題驅動中，最為注重的是實踐教學以及培養學生的實踐能力，提出該課程的實驗教學應從具體實踐出發，再上升到理論，最后回歸到實際操作中，因此，教學目標是創造最終產品。

2 轉變教育觀念，改革現代工程教育觀

在項目研究中，加強對專業的創新和教育觀念的轉變，不僅僅是該項目的重點，同時也具備一定的難度。針對教育觀念及教育思想而言，不但要將現階段科技發展的飛速呈現出來，還要緊緊跟隨著時代的步伐，將先進的教育理念進行不斷的創新。另外，隨著時代的發展，必須要將素質教育的大學教育理念、可持續科學發展、以人為本和終身教育完全樹立起來[1]。將現代工程專業人員的能力、素質及知識進行協調發展，全面實施素質教育。同時在進行對機械專業的教學創新當中，必須要加強推進CDIO工程教育理念，徹底把傳統的教育理念進行轉變，進而將現代工程教育的觀念給予改革。

在進行修改機械類相關的人才培訓方案當中，其方案要以項目設計為關鍵，將該設計完全呈現到專業課程教學的各個階段中，進而使學生能夠系統地得到整體的相關訓練，包括設計、構思、實現及運作。依照對機電產品設計制作的周期的過程，可以有效培養學生工程設立的能力、學習知識、通過知識對問題的解決能力、團隊合作能力、終身學習探究能力和交流能力，但其過程的研究和探討的周期過長，通過對這種模式進行較深度的研究，可以使其得到不斷創新。

3 構建三級項目教學體系

根據規模與范圍可以將CDIO工程教育規劃為以下三級。一級主要包含的項目為機械專業的主要的相關核心課程與能力的要求，這樣不僅可以將企業及社會環境中實際產品的生產過程或者是系統的設計、實施和構思進行模擬，還可以完全將其貫穿到專業的培養過程中。一般這種教學體系主要體現在學生在參加活動創新設計比賽中以及畢業實踐環節當中。二級項目主要體現在課程群中，其項目包含能力要求和核心課程，對于每個課程群而言，其都具備一個項目設計、控制、制造和檢測的全過程。課程群體是將相關的課程知識進行有機的結合，屬于綜合性課堂設計，這種設計可以有效使學生能夠認識到關聯與有機的知識群，并不是一個孤立的知識點。三級項目的設計主要是加強學生對單門課程的理解和運用而建設的項目，其所體現的環節在綜合實驗、主要專業課程學習中建立綜合訓練等等。

4 設立“321改革方案”，開展項目化教學

要想防止專業在改革過程中出現“過難、過大、過新”的盲目追求，而與實際相脫離和出現實施困難，以此可以通過將實際的教學規律及環節相結合，最為重要的優化整頓的主要為：兩個實習關節、三大課程群和一個產學研究創新活動，達到實施項目化教學和創新的目的，以上方案被稱之為“321改革方案”。針對以上方案而言，兩個實習環節主要指的為生產實習、金工實習;三大課程群主要指的為現代制造技術課程群、機械基礎課程群、機電液一體化課程群;最后一個產學研創新活動所指的就是學生充分利用實習工廠、實驗實訓室、科研項目所展開不同創新項目的活動，以及有機地和學生畢業項目相結合，使學生的項目在每個假期和學期都能夠得到訓練，這樣在有效呈現出CDIO工程教育理念的同時，還可以通過與較多企業之間相合作，最終使課程項目化教學的需求得以滿足[2]。

5 實施課程建設

通過在機械專業的課程中將CDIO工程教育理念進一步推進，可以有效改變傳統的教育理念，設立現代工程教育觀念。以此出現了不同的子課題，比如基于CDIO的“現代制造技術課程群”教學改革與研究，基于CDIO的“機械基礎課程群”教學改革與研究，基于CDIO的“機電液一體化課程群”教學改革與研究等等。因此，在課程建設與創新當中，所突出的知識應用要以培養能力為重要內容，將任務劃為驅動[3]。另外，CDIO工程教育所提倡的主要是“以工程項目為載體”的教學方式和“做中學”的教學理念，所以在本科專業課程的實踐教學與理論教學中，機械類應用型相當重要。

對于研究性學習方法當中，小組教學是最適合的教學組織形式。在進行實際教學時，可以從試點班級選擇出6人形成一個團隊，每個團隊都有一個不同的設計題目，依照產品的設計方案和市場需求分析加以確定，隨后在通過電氣控制系統、機械結構設計以及產品制造等不同環節對學生解決問題和分析問題的能力進行培養的同時，還可以對學生的電氣和機械方面的設計能力展開訓練。以上這些實踐課題的實施，依照開放型的設計形式，可以使學生能夠對知識的探究、學習和獲取的全部過程給予認知，進而提升了學生的運用和創新能力，并使CDIO教學模式得到充分體現。

6 實踐教學模式

將實踐的教學模式加以創新和改革，可以使CDIO工程教育的需求得到滿足。首先，要將校園內外的實驗和實踐基地給予充分的運用，這樣不但可以加強設計性實踐項目和專業課程的綜合性，還可以使課程的實踐教學和理論學習變得更加緊密。其次，加強政策的制定，盡最大的力量對學生進行鼓勵及吸引，讓學生通過參加教師的項目、科研課題，在接觸到企業工程的實施現場，并使其進行對項目與的研發和訓練，使學生能夠更加實際的融入到技術開發的環境中去，這樣可以有效培養和訓練學生對于技術開發的能力[4]。最后，完善規劃創新體系，促使各級學生都能夠參與到全國、全省、市舉辦的科技創新比賽及活動當中。以此同時，還必須將CDIO工程教育理念完全融入到課程設計、畢業設計、畢業實習、生產實習以及金工實習等不同的教學環節當中。

7 結論

綜文所述，CDIO教育體系主要是將提高學生的技術應用能力與綜合創新能力作為目標，以培養學生的綜合能力劃為重點。這個機械系列課程教學是一種新的嘗試，其主要是新型工程機械人才培養探索，它可以改變傳統的教學結構，創建一套科學合理、能充分滿足學生素質以及整體培養效益的教材體系，加以實現這一目標，提高機械類人才的整體素質[5]。

參考文獻

[1]張希君，葉敏，季國民.應用CDIO模式的金融工程專業學生能力評價研究——基于AHP的灰色關聯分析法[J].成都師范學院學報，2020，36（3）：42-47.

[2]吳娜，劉超，張士強.“新工科”背景下基于CDIO的地方本科院校汽車類專業“引領層進式”實踐教學模式的研究[J].教育教學論壇，2020，（16）：154-155.

[3]田欣.應用型本科實踐教學基地建設研究——以能源與環境系統工程專業為例[J].教育，2019，（36）：52.

[4]施達雅.基于CDIO的應用型高校信息專業人才培養模式研究[J].軟件導刊，2019，18（11）：199-202.

[5]陳波，張建中.基于CDIO模式的機械類應用型本科專業教學改革研究與實踐[J].中國科技信息，2012，（15）：167，170.

作者簡介

張挺（1977-），男，瑤族，廣西南寧人，高級講師，主要從事機械工程專業的教學與科研工作。