基于CDIO教育理念的UG教学改革

芦新春，訾克明

（淮海工学院机械工程学院，江苏 连云港 222005）

0 引 言

随着计算机应用技术的飞速发展，3D技术已成为现代设计方法的重要组成部分，不仅减轻了工程绘图中大量的、繁重的绘图工作，提高了绘图质量和绘图效率，而且转变了传统的设计思想。因此，UG课程的开设对于3D技术的普及和推广有着十分重要的意义。然而要使学生学好UG、用好UG并不是件容易的事情，因此研究该课程的教学方法和讲课策略显得尤为重要。CDIO[1]教学模式是近几年国际上提出的先进工程教育理念，它将工程项目分为构思（Conceive）、设计（Design）、实现（Implement）和运作（Operate）4个阶段，提倡以项目研发为载体，使学生在“做中学”在做中掌握知识、培养技能。结合我校UG课程教学现状，将CDIO理念应用到UG课程教学中，提出了“教学做”三位一体的UG教学模式，并在教学实践中做了很多有益的尝试，取得了良好的教学效果。

1 UG教学现状与不足

目前淮海工学院的UG教学主要以介绍软件功能、熟练掌握软件的操作命令为目标，重讲解、轻实践。每节课教师按照教材的顺序讲解几个功能，学生在电脑上跟随操作，然后画几个综合实例进行巩固。这样的教学形式比较单调，学生往往被动学习，对课程缺乏兴趣，学完就忘，造成了课程结束后不能对所学知识融会贯通。总结UG教学的不足，主要存在以下几个问题。

1）教材内容编排不合理。UG相关的教材很多，但基本上都是功能命令讲解的简单堆砌，知识点多而杂，虽然有些教材提供了一些实例，但也仅仅是针对某一个知识点，没有提供综合性较强的实例。

2）流水式授课。教师根据教材安排，往往采用流水式的教学，使得功能的讲解与练习都是单个进行，没有及时与综合案例相结合，课堂教授不生动，学生听课的积极性不高，教学效果不是很理想。

3）教学模式单一。采用教师讲完学生练的方式，学生只是一味的模仿，没有独立思考的过程，往往当时听的懂、会操作，但到要求自己完成综合实例时，却不能灵活运用软件功能。

4）协作能力培养欠缺。课程的教学目标重视知识的掌握，而忽视了团队能力的培养，导致学生缺乏协作精神。

鉴于学校UG教学中的问题，结合先进的CDIO工程教育理念，对UG教学方式方法进行有益的尝试，以改善UG课程教学效果。

2 CDIO工程教育模式

CDIO工程教育模式是近年来国际工程教育改革的最新成果，强调以构思、设计、实现为主线，综合地考虑专业基础知识、个人和职业的技能、团队协作与人际沟通的技能来学习工程的理论和实践[2]。CDIO方法已经在国内许多高校取得了阶段性的成果，如汕头大学工学院提出并实施了以设计为导向的EIP-CDIO培养模式；清华大学工业工程系在“数据结构”和“数据库技术”两门课中采用CDIO方法教学[3]等。CDIO强调综合能力的培养，它改变了以往重理论轻实践的教学模式，而是以项目研发为载体，使工程与学生的知识、素质、能力挂钩，让学生以“做中学”的方式学习工程，既重视个人技术知识和专业能力的培养，又强调团队协作与沟通能力的加强。

3 基于CDlO理念的UG教学改革

针对学校目前的UG课程的教学现状，结合CDIO教学理念，构建了“教学做”三位一体的UG教学模式，在教学体系、教学方法、教学评价等方面进行了一系列的改革，以提高学生的学习兴趣，提高学生的工程设计能力和团队协作能力。

3.1 教学体系的整体优化

在CDIO工程教育理念的指导下，课程教学体系由原来的流水式教学转变为阶梯型教学，通过系统研究UG常用的功能模块，将功能命令进行整合，精心设计出具有典型性、复合性、实用性、连贯性的教学实例，结合UG系统中建模、曲面造型、工程制图、装配以及仿真等主要模块，构建了低、中、高3级项目，循序渐进，逐步提高。表1为部分实施项目。低级项目以介绍本课程的核心模块功能为主，每个项目包含多个知识点，通过项目实施掌握课程基本内容。中级项目旨在加强课程内容的应用和提高，使学生深化知识运用，达到触类旁通的效果。高级项目为综合性项目，该项目将整个课程体系有机地结合起来，在具体的实施中，学生各有分工、各尽其职，通过团队协作共同完成。通过3级项目实训使得设计过程由一味的模仿变为思考创新，使学生能综合应用所学的理论和方法，促进理论向应用的转化，知识向技能的转化，单项技能向综合素质的转化[4]，为以后步入工作打好坚实的基础。

表1 部分分级项目表

3.2 教学方式的改革

根据CDIO教学大纲，全面改革UG教学方式，课堂教学与项目实践相结合，构建了“教学做”三位一体的UG教学模式。第一阶段“教”主要以低级项目为导向，由教师通过对模型的构建讲解设计思路、设计步骤、操作要领等基础理论知识，使学生掌握基本功能的操作。第二阶段“学”，以中级项目为指引，由学生独自完成模型，不断提高对于功能模块使用的理解和巩固，提高操作熟练度，同时学习案例中涉及的超纲内容。教师则重点关注学生设计思路的培养，促进学生积极思考，激发学生学习潜能。第三阶段“做”，以高级项目实施为主线，采用分组形式，通过学生的自主探究和合作来解决问题，共同完成项目。教师的作用是掌握项目的进展情况，督促学生按时完成阶段任务，答疑解惑。通过这3个阶段的实施和培养，不仅能提高学生的个人专业能力，而且有助于团队合作能力培养，增强学生的就业竞争力。

3.3 教学评价的改革

为了能够充分体现学生的实际学习情况，根据CDIO大纲要求考核不仅仅是对学生掌握情况的评估，还是激励学生自主学习的动力，因此改变原来期末考试的成绩评定方式，对该课程的考核方式和成绩评定方式做相应的改革，将考核分为3个阶段。

1）“教”阶段的评价：在这一阶段学生跟着老师的操作步骤进行学习，因此考核以上机时学生的表现情况、模型的完成质量进行评定。该成绩占总评成绩的10%。

2）“学”阶段的评价：由学生独立完成项目，根据学生项目完成情况、学习态度和熟练程度进行评价。该成绩占总评成绩的20%。

3）“做”阶段的评价：注重过程考核，通过项目进度报告、项目总结报告和项目完成情况进行考核，每个小组按阶段提交项目进度报告，项目结束后结合各自所做内容每人写一份项目总结报告，并进行课堂答辩说明项目涉及的关键技术和完成情况，由教师根据每个学生在该项目中的参与程度、合作能力及完成成果进行综合评价。该成绩占总评成绩的70%。

4 结 论

本文结合CDIO工程教育模式的特点，改变以往重讲解轻实践的教学模式，探索适合UG课程的“教学做”教学模式，以项目实施为导向，分阶段、分层次教学，不但有利于UG课程的教学质量的提高，而且有利于激发学生的学习兴趣，转变学生的学习态度，培养学生的团队协作意识，为步入工作岗位打下坚实的基础。

[1] 顾佩华，沈民奋，陆小华.重新认识工程教育—国际CDIO培养模式与方法[M].北京:高等教育出版社，2009.

[2] 顾学雍.联结理论与实践的CDIO——清华大学创新性工程教育的探索[J].高等工程教育研究,2009(1):121-123.

[3] 李曼丽.用历史解读CDIO及其应用前景[J].清华大学教育研究,2008,29(5):78-87.

[4] 徐兵,孙海泉.T-CDIO课程体系的构建与实践[J].高等工程教育研究,2009(2):35-38.