簡析基于CDIO理念的高職院校“機械設計基礎”課程教學改革與實踐

簡析基于CDIO理念的高職院�！皺C械設計基礎”課程教學改革與實踐

　　高職教育的目標是培養德、智、體全面平衡發展，既有一定的專業理論基礎、又有在成品生產、設備管理、售后服務第一線上有較強應用型實踐技能的人才。專業設置必須圍繞生產一線的職業崗位或某一職業崗位群，以突出職業技能的培養。在課程體系和教學內容構架上，注重理論的實用性及技術的應用性，在教學環節中把實踐性教學融入教學過程中�！皺C械設計基礎”是機電等專業的專業基礎課，學習它不僅可增強學生的工程理論基礎，還能提高學生對機械裝置的初步設計、技術工作的適應性、工程開發創新的能力。

　　一、“機械設計基礎”課程教學現狀分析

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

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

　　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程的項目載體分解技能，標示技能題目，說明技能內容，彌補不了書本理論知識轉換為技能知識時文字表達的不足，也不能完成理論型知識課本向技能型授課教材過渡。因此項目化的“機械設計基礎”教材建設是當務之急。

　　2.教學大綱

　　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、加工維修的技術人員�，F有教學大綱缺乏可操作性，不能描述項目和任務的運作過程，也不能當作課程標準和項目任務書來用。加之教師沒有用基于工作過程的項目任務來描述機械生產技能的實現過程，沒有項目布置給學生，更談不上學生要完成的每個小項目任務。從這個過程來說，技能由項目組成，項目就是學生的任務，只有變理論性大綱為實踐性教學大綱，即為基于工作過程的課程標準和項目任務書，才能實現由任務———項目——技能的目的。

　　3.教學過程的監控

　　規范課程教學的各個環節,即課堂、課程設計、實驗教學的每個實施環節都要制訂規范并要求教師遵照執行。實踐教學的設計方式有實訓室模擬和基層崗位頂崗實習，學生在接受任務后，因教師未能及時指導或受客觀條件影響，學生完成任務采取的方法和手段是非標準化的。在評價考核方式上，實訓教師沒能全過程地介入到實踐指導中去，對機械設計操作的關鍵點和結果沒有做到詳細的觀察和記錄，從而導致教學過程的把握就不牢靠。

　　4.實踐教學的條件

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

　　三、應用CDIO理念開展有效教學

　　1.CDIO教學理念概述

　　基于該課程的教學現狀及教學改革的內容分析，采用美國麻省理工學院等四所大學歷經四年探索研究創立的工程教育CDIO理念，即構思(Conceive)-設計(Design)—實現(Implement)—運作(Operate)，它倡導任務驅動、案例教學，在學生掌握了基礎知識，具備了個人能力之后，以項目組為學習單位，注重學生的實踐能力、團結協作能力和創新意識的培養，是“做中學，學中做”原則和基于項目的教學模式的集中體現。通過有效教學理念對“機械設計基礎”課程進行“教—學—做”的項目化課程改革，更好地實現教學質量的全面提高，讓學生能夠扎實掌握從事工程技術常規工作所需要的基本理論、基本技能，能適應現代機械產品分析和設計需要。培養學生對機械傳動裝置的設計、運用和維護能力、創新能力、工程意識能力。

　　2.基于CDIO理念的教學設計與實踐

　�、夙椖枯d體的篩選。應用CDIO的理念開展有效教學，其中項目載體的選擇和實施過程的設計是重點。整個教學內容以工作過程為導向，設計10個項目載體：項目一運動轉換機構設計;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;項目三動力輸入設計或配氣機構中的盤形凸輪機構設計;項目四臺式鉆床中的普通V帶傳動;項目五齒輪設計，項目六軸系設計;項目七拆裝固定聯接(包括拆裝螺紋聯接、拆裝鍵聯接、拆裝銷聯接三個子項目);項目八自行車的設計;項目九減速器的整體設計;項目十帶式輸送機傳動裝置的設計。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、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行教學內容的設計。以項目中的工作任務為內容，著重是教會學生如何完成工作任務，通過任務的完成過程獲得知識、技能。

　�、趯嵤�條件的準備。在教學活動中，緊緊圍繞開展的項目載體設計任務單元，每個任務單元按照構思、設計、實施和考核運作四個環節進行教學做一體的教學活動。建立以學生為主體，基于CDIO理念的實踐教學活動機制，學生參與教學活動的整個過程。教師在教學實踐過程中扮演教學活動的組織者，將教學過程和工作過程進行融合，通過實踐和項目的實施提高學生機械設計和機構創新能力。

　�、蹖嵤┻^程的設計。構思——設計——執行——考核運作�，F以“帶式輸送機傳動裝置的設計”為學習任務，說明CDIO教學活動的實施過程。

　　構思。在機械零件實驗室里，教師通過多媒體課件的形象化教學，講解帶式輸送機設計流程的五個學習情境，即電動機選擇——V帶傳動設計——齒輪傳動設計——軸系零部件設計——減速器其他零件設計。涉及的知識點有：電動機選擇、各級傳動比分配、帶傳動與受力計算、齒輪傳動與動力計算、軸、軸承、潤滑、密封、連接等。借此引出本次教學項目的主要任務——帶式輸送機傳動裝置的設計，教師發放實訓任務單并提供項目開展的資料，學生通過教師提供的資料、教材、網絡等資源，仔細研究帶傳動、減速器、聯軸器等實物，進一步熟悉工作任務。

　　設計。學生分組進行學習，小組討論帶式輸送機傳動裝置的傳動方案，并確定帶傳動、單級圓柱齒輪減速器的結構組成，按設計要求編寫各級傳動的計劃書，對任務進行描述，說明任務目標。教師根據學生制訂的計劃書進行點評，與學生一起討論計劃的可行性，反饋并修改，最終確定任務完成的計劃和實施方案。

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

　　根據教師的講解，學生以小組為單位，觀察減速器的結構、拆裝順序、零件的安放位置及連接關系，從而進一步體會減速器的工作原理、結構、各零部件的安放位置和安裝順序。按任務要求繪制齒輪傳動簡圖并進行傳動比計算，為設計各部分零部件做好充分的準備。具體操作步驟如下：擰開減速器底座與上端蓋的連接螺栓，移開減速器上端蓋;仔細觀察用手扭動的齒輪傳動過程及齒輪、軸承等元件在軸上的定位方法;確定齒輪計算傳動比;繪制齒輪傳動簡圖;按由外到內的順序拆卸減速器結構，觀察其內部結構及零件工藝結構;再按順序裝配好減速器。通過對減速器的拆裝，讓學生熟悉其結構、各零件的放置位置以及功用，為優化設計減速器做好準備。在設計過程中，引導學生先根據設計的要求設計齒輪傳動，再據軸上的零部件軸的結構和強度校核，直至通過周而復始的不斷修改完成設計。接著設計軸上的定位零件，最后設計減速器殼體外圍結構。通過此過程的訓練，不僅提高了學生發現、分析、解決問題的能力，同時也提高了其實踐技能。

　　考核。教師組織學生匯報答辯，闡述減速器裝拆操作以及實踐教學設計的實施。評價考核的方式有學生自評、小組互評和教師點評。項目考核指標：團隊合作精神學習、態度、學習任務完成情況、平時表現、期終測試成績�？己诉^程貫穿于項目的全過程，為使學生牢固掌握操作技能，要求其詳細觀察和記錄操作的關鍵點和結果。最后討論在項目實施的過程中出現的問題，以及解決的方案。由教師根據最終考核結果給出學生成績、項目方案需完善的內容，進行記錄歸檔。

　　本項目改革研究以先進的CDIO教育思想為指導，針對鹽城工業職業技術學院“機械設計基礎”課程教學存在的問題，緊緊圍繞我院機械設計與制造、汽車、機電一體化等專業的人才培養計劃、課程標準，按照CDIO理念的改革思路，精心設計和組織實施了“機械設計基礎”課程“教、學、做一體化”教學模式教學改革方法。在大量調查研究、理論研究和改革實踐探索的基礎上，改革了傳統“機械設計基礎”課程教學模式，取得了有價值的研究與實踐成果。

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