簡(jiǎn)析基于CDIO理念的高職院�！皺C械設計基礎”課程教學(xué)改革與實(shí)踐

　　高職教育的目標是培養德、智、體全面平衡發(fā)展，既有一定的專(zhuān)業(yè)理論基礎、又有在成品生產(chǎn)、設備管理、售后服務(wù)第一線(xiàn)上有較強應用型實(shí)踐技能的人才。專(zhuān)業(yè)設置必須圍繞生產(chǎn)一線(xiàn)的職業(yè)崗位或某一職業(yè)崗位群，以突出職業(yè)技能的培養。在課程體系和教學(xué)內容構架上，注重理論的實(shí)用性及技術(shù)的應用性，在教學(xué)環(huán)節中把實(shí)踐性教學(xué)融入教學(xué)過(guò)程中�！皺C械設計基礎”是機電等專(zhuān)業(yè)的專(zhuān)業(yè)基礎課，學(xué)習它不僅可增強學(xué)生的工程理論基礎，還能提高學(xué)生對機械裝置的初步設計、技術(shù)工作的適應性、工程開(kāi)發(fā)創(chuàng )新的能力。

　　一、“機械設計基礎”課程教學(xué)現狀分析

　　目前國內高職院對“機械設計基礎”課程的教學(xué)基本分為“兩段式”，即理論教學(xué)時(shí)數在70-80學(xué)時(shí)，再銜接1-2周的課程設計。在舊式的課堂教學(xué)中，教師是課堂的主體，整堂課是“填鴨式”的滿(mǎn)堂灌;多媒體教學(xué)充其量是重復寫(xiě)在黑板上的內容,雖然教學(xué)手段變了,但教學(xué)內容和效果并沒(méi)有變。學(xué)生在這種課堂中處于被動(dòng)的地位，久而久之學(xué)生就逐漸喪失了主動(dòng)思考問(wèn)題的能力，也失去了學(xué)習的興趣和信心。因此，“教—學(xué)—做”和項目化的有效教學(xué)在高職“機械設計基礎”課程教學(xué)改革中的應用勢在必行。

　　據多數已經(jīng)走向工作崗位的學(xué)生反映，“在學(xué)校所學(xué)和工程實(shí)際聯(lián)系不起來(lái)，不知道上課學(xué)什么，實(shí)踐教學(xué)之后才明白這門(mén)課程的確很重要”。這表明原有的“機械設計基礎”課程的課程體系、教學(xué)內容和方法已不適應目前的教學(xué)了。實(shí)驗、實(shí)習基地建設和設備投入不足，現代教育技術(shù)和手段在教學(xué)中的應用覆蓋面不廣泛，實(shí)踐教學(xué)課時(shí)不多，缺乏實(shí)踐性、整體性和創(chuàng )新性，對培養學(xué)生實(shí)踐能力不利。上述問(wèn)題既制約了機械設計基礎課程教學(xué)水平的提高，又影響了實(shí)用型和技能型人才的培養。因此，用項目來(lái)組織教學(xué)，運用理論與實(shí)踐相結合的有效教學(xué)法，做到在實(shí)踐中教理論,在運用中學(xué)技術(shù),提高學(xué)生的職業(yè)素質(zhì)迫在眉睫。

　　二、課程改革的主要內容

　　1.教材

　　技能的梳理整合與定位要熟悉“機械設計基礎”課本知識體系，能駕馭“機械設計基礎”科目，確定所需要的技能。市面上絕大部分教材不是基于工作過(guò)程的項目載體分解技能，標示技能題目，說(shuō)明技能內容，彌補不了書(shū)本理論知識轉換為技能知識時(shí)文字表達的不足，也不能完成理論型知識課本向技能型授課教材過(guò)渡。因此項目化的“機械設計基礎”教材建設是當務(wù)之急。

　　2.教學(xué)大綱

　　人才培養目標要求能夠深入分析技能，明確培養從事機械管理、加工維修的技術(shù)人員�，F有教學(xué)大綱缺乏可操作性，不能描述項目和任務(wù)的運作過(guò)程，也不能當作課程標準和項目任務(wù)書(shū)來(lái)用。加之教師沒(méi)有用基于工作過(guò)程的項目任務(wù)來(lái)描述機械生產(chǎn)技能的實(shí)現過(guò)程，沒(méi)有項目布置給學(xué)生，更談不上學(xué)生要完成的每個(gè)小項目任務(wù)。從這個(gè)過(guò)程來(lái)說(shuō)，技能由項目組成，項目就是學(xué)生的任務(wù)，只有變理論性大綱為實(shí)踐性教學(xué)大綱，即為基于工作過(guò)程的課程標準和項目任務(wù)書(shū)，才能實(shí)現由任務(wù)———項目——技能的目的。

　　3.教學(xué)過(guò)程的監控

　　規范課程教學(xué)的各個(gè)環(huán)節,即課堂、課程設計、實(shí)驗教學(xué)的每個(gè)實(shí)施環(huán)節都要制訂規范并要求教師遵照執行。實(shí)踐教學(xué)的設計方式有實(shí)訓室模擬和基層崗位頂崗實(shí)習，學(xué)生在接受任務(wù)后，因教師未能及時(shí)指導或受客觀(guān)條件影響，學(xué)生完成任務(wù)采取的方法和手段是非標準化的。在評價(jià)考核方式上，實(shí)訓教師沒(méi)能全過(guò)程地介入到實(shí)踐指導中去，對機械設計操作的關(guān)鍵點(diǎn)和結果沒(méi)有做到詳細的觀(guān)察和記錄，從而導致教學(xué)過(guò)程的把握就不牢靠。

　　4.實(shí)踐教學(xué)的條件

　　實(shí)踐教學(xué)的實(shí)施需要各方面的力量共同推動(dòng)，要培養一支能力本位授課的教師團隊，先完善理論體系，再培訓實(shí)踐技能，塑造創(chuàng )新思維，培養工作熱情。另外，能力本位授課資源的供應不足，技能型授課的場(chǎng)地實(shí)驗室或一體化教師模擬實(shí)訓的器材和道具數量達不到要求，也制約了實(shí)踐教學(xué)的開(kāi)展。

　　三、應用CDIO理念開(kāi)展有效教學(xué)

　　1.CDIO教學(xué)理念概述

　　基于該課程的教學(xué)現狀及教學(xué)改革的內容分析，采用美國麻省理工學(xué)院等四所大學(xué)歷經(jīng)四年探索研究創(chuàng )立的工程教育CDIO理念，即構思(Conceive)-設計(Design)—實(shí)現(Implement)—運作(Operate)，它倡導任務(wù)驅動(dòng)、案例教學(xué)，在學(xué)生掌握了基礎知識，具備了個(gè)人能力之后，以項目組為學(xué)習單位，注重學(xué)生的實(shí)踐能力、團結協(xié)作能力和創(chuàng )新意識的培養，是“做中學(xué)，學(xué)中做”原則和基于項目的教學(xué)模式的集中體現。通過(guò)有效教學(xué)理念對“機械設計基礎”課程進(jìn)行“教—學(xué)—做”的項目化課程改革，更好地實(shí)現教學(xué)質(zhì)量的全面提高，讓學(xué)生能夠扎實(shí)掌握從事工程技術(shù)常規工作所需要的基本理論、基本技能，能適應現代機械產(chǎn)品分析和設計需要。培養學(xué)生對機械傳動(dòng)裝置的設計、運用和維護能力、創(chuàng )新能力、工程意識能力。

　　2.基于CDIO理念的教學(xué)設計與實(shí)踐

　�、夙椖枯d體的篩選。應用CDIO的理念開(kāi)展有效教學(xué)，其中項目載體的選擇和實(shí)施過(guò)程的設計是重點(diǎn)。整個(gè)教學(xué)內容以工作過(guò)程為導向，設計10個(gè)項目載體：項目一運動(dòng)轉換機構設計;項目二家用縫紉機的拆裝設計或內燃機中的曲柄滑塊機構拆裝設計;項目三動(dòng)力輸入設計或配氣機構中的盤(pán)形凸輪機構設計;項目四臺式鉆床中的普通V帶傳動(dòng);項目五齒輪設計，項目六軸系設計;項目七拆裝固定聯(lián)接(包括拆裝螺紋聯(lián)接、拆裝鍵聯(lián)接、拆裝銷(xiāo)聯(lián)接三個(gè)子項目);項目八自行車(chē)的設計;項目九減速器的整體設計;項目十帶式輸送機傳動(dòng)裝置的設計。分別以單缸式內燃機、抽水唧筒、家用縫紉機、內燃機的配氣機構、鄂式破碎機、自行車(chē)、一級直齒圓柱齒輪減速器為載體，按照由易到難,螺旋式上升的原則進(jìn)行教學(xué)內容的設計。以項目中的工作任務(wù)為內容，著(zhù)重是教會(huì )學(xué)生如何完成工作任務(wù)，通過(guò)任務(wù)的完成過(guò)程獲得知識、技能。

　�、趯�(shí)施條件的準備。在教學(xué)活動(dòng)中，緊緊圍繞開(kāi)展的項目載體設計任務(wù)單元，每個(gè)任務(wù)單元按照構思、設計、實(shí)施和考核運作四個(gè)環(huán)節進(jìn)行教學(xué)做一體的教學(xué)活動(dòng)。建立以學(xué)生為主體，基于CDIO理念的實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)機制，學(xué)生參與教學(xué)活動(dòng)的整個(gè)過(guò)程。教師在教學(xué)實(shí)踐過(guò)程中扮演教學(xué)活動(dòng)的組織者，將教學(xué)過(guò)程和工作過(guò)程進(jìn)行融合，通過(guò)實(shí)踐和項目的實(shí)施提高學(xué)生機械設計和機構創(chuàng )新能力。

　�、蹖�(shí)施過(guò)程的設計。構思——設計——執行——考核運作�，F以“帶式輸送機傳動(dòng)裝置的設計”為學(xué)習任務(wù)，說(shuō)明CDIO教學(xué)活動(dòng)的實(shí)施過(guò)程。

　　構思。在機械零件實(shí)驗室里，教師通過(guò)多媒體課件的形象化教學(xué)，講解帶式輸送機設計流程的五個(gè)學(xué)習情境，即電動(dòng)機選擇——V帶傳動(dòng)設計——齒輪傳動(dòng)設計——軸系零部件設計——減速器其他零件設計。涉及的知識點(diǎn)有：電動(dòng)機選擇、各級傳動(dòng)比分配、帶傳動(dòng)與受力計算、齒輪傳動(dòng)與動(dòng)力計算、軸、軸承、潤滑、密封、連接等。借此引出本次教學(xué)項目的主要任務(wù)——帶式輸送機傳動(dòng)裝置的設計，教師發(fā)放實(shí)訓任務(wù)單并提供項目開(kāi)展的資料，學(xué)生通過(guò)教師提供的資料、教材、網(wǎng)絡(luò )等資源，仔細研究帶傳動(dòng)、減速器、聯(lián)軸器等實(shí)物，進(jìn)一步熟悉工作任務(wù)。

　　設計。學(xué)生分組進(jìn)行學(xué)習，小組討論帶式輸送機傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)方案，并確定帶傳動(dòng)、單級圓柱齒輪減速器的結構組成，按設計要求編寫(xiě)各級傳動(dòng)的計劃書(shū)，對任務(wù)進(jìn)行描述，說(shuō)明任務(wù)目標。教師根據學(xué)生制訂的計劃書(shū)進(jìn)行點(diǎn)評，與學(xué)生一起討論計劃的可行性，反饋并修改，最終確定任務(wù)完成的計劃和實(shí)施方案。

　　執行。下面以帶式輸送機裝置中的減速器為例，說(shuō)明其執行過(guò)程。教師準備好減速器實(shí)物，通過(guò)邊拆卸邊講解的方式，說(shuō)明減速器內外結構、工作原理及設計內容、要求等。

　　根據教師的講解，學(xué)生以小組為單位，觀(guān)察減速器的結構、拆裝順序、零件的安放位置及連接關(guān)系，從而進(jìn)一步體會(huì )減速器的工作原理、結構、各零部件的安放位置和安裝順序。按任務(wù)要求繪制齒輪傳動(dòng)簡(jiǎn)圖并進(jìn)行傳動(dòng)比計算，為設計各部分零部件做好充分的準備。具體操作步驟如下：擰開(kāi)減速器底座與上端蓋的連接螺栓，移開(kāi)減速器上端蓋;仔細觀(guān)察用手扭動(dòng)的齒輪傳動(dòng)過(guò)程及齒輪、軸承等元件在軸上的定位方法;確定齒輪計算傳動(dòng)比;繪制齒輪傳動(dòng)簡(jiǎn)圖;按由外到內的順序拆卸減速器結構，觀(guān)察其內部結構及零件工藝結構;再按順序裝配好減速器。通過(guò)對減速器的拆裝，讓學(xué)生熟悉其結構、各零件的放置位置以及功用，為優(yōu)化設計減速器做好準備。在設計過(guò)程中，引導學(xué)生先根據設計的要求設計齒輪傳動(dòng)，再據軸上的零部件軸的結構和強度校核，直至通過(guò)周而復始的不斷修改完成設計。接著(zhù)設計軸上的定位零件，最后設計減速器殼體外圍結構。通過(guò)此過(guò)程的訓練，不僅提高了學(xué)生發(fā)現、分析、解決問(wèn)題的能力，同時(shí)也提高了其實(shí)踐技能。

　　考核。教師組織學(xué)生匯報答辯，闡述減速器裝拆操作以及實(shí)踐教學(xué)設計的實(shí)施。評價(jià)考核的方式有學(xué)生自評、小組互評和教師點(diǎn)評。項目考核指標：團隊合作精神學(xué)習、態(tài)度、學(xué)習任務(wù)完成情況、平時(shí)表現、期終測試成績(jì)�？己诉^(guò)程貫穿于項目的全過(guò)程，為使學(xué)生牢固掌握操作技能，要求其詳細觀(guān)察和記錄操作的關(guān)鍵點(diǎn)和結果。最后討論在項目實(shí)施的過(guò)程中出現的問(wèn)題，以及解決的方案。由教師根據最終考核結果給出學(xué)生成績(jì)、項目方案需完善的內容，進(jìn)行記錄歸檔。

　　本項目改革研究以先進(jìn)的CDIO教育思想為指導，針對鹽城工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院“機械設計基礎”課程教學(xué)存在的問(wèn)題，緊緊圍繞我院機械設計與制造、汽車(chē)、機電一體化等專(zhuān)業(yè)的人才培養計劃、課程標準，按照CDIO理念的改革思路，精心設計和組織實(shí)施了“機械設計基礎”課程“教、學(xué)、做一體化”教學(xué)模式教學(xué)改革方法。在大量調查研究、理論研究和改革實(shí)踐探索的基礎上，改革了傳統“機械設計基礎”課程教學(xué)模式，取得了有價(jià)值的研究與實(shí)踐成果。

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