基于CDIO的《理论力学》教学改革探索

杨峰

【摘要】本课题较详细地论述了《理论力学》教学课程体系、教学内容、教学方式、考核体系的改革，旨在跟随工程教育理念，更好地培养大学生的工程实践能力。

【关键词】CDIO 《理论力学》 教学改革

近年来，随着国际工程教育理念的逐渐深入，传统的《理论力学》教学体系和内容、教学方法和手段已不能满足新时期大学生培养的需要。电子科技大学成都学院机械教研室适应新形势的需要，积极开展了《理论力学》CDIO教改，在这方面做了很多工作，初步建成了具有网络教学手段和实施项目制教学特色的课程体系，在不断调整和完善课程内容体系的前提下，重点加强了课程授课方式的改进、评价体系的改进，使学生在获取知识的同时，可以提高学生在社会环境下构思、设计、实现、运行系统的能力，提高学生的团队合作能力、认知能力和研究能力，同时可以培养学生的创新意识和创新能力。

1 梳理教学内容，制定基于CDIO的教学课程体系

结合工程教育理念，为了能够使学生以主动的、实践的，课程之间具有有机联系的方式学习和获取工程能力，在教学过程中，在理论课程的基础上，结合必要的工程项目是必要的。根据CDIO的项目标准规定，课程项目属于三级项目，是在课程综合的基础上引入了一个综合的三级项目的同时，为了加强每一板块知识的学习，在传统理论力学三大知识板块的基础上，添加相应部分的三个课程小项目，从而形成一个完整的以项目为导向的《理论力学》课程体系。

2 明确改革方向，制定基于CDIO的《理论力学》教学大纲

为了能够真正契合工程教育改革，制定了理论力学的教学改革目标：通过本课程的学习，使学生具有较强的项目开发、设计和建造的能力；较强的创新能力；较强的团队精神和领导能力；较强的沟通能力。

为了实现这个改革目标，在整个教学改革的过程中，教学方式的改革起着举足轻重的作用。

2.1基于项目的学习，提高学生学习的主动性

在教学过程中采用基于项目学习的教学模式，授课之前，先向学生展现课程三级项目和课程小项目的工程背景，强调课程项目需要完成的工作，从而提出课程学习要求。在这个过程中，首先，让学生明确这门课程学习的目的，这门课程以及各板块在工程实践中的重要性。比如：在学习运动学部分时，首先，通过视频播放的形式，介绍课程小项目中涉及的牛头刨床，强调在工作过程中各部分之间的相对运动准确性的重要性。为了能够准确得到执行部分刨刀的运行速度，对整个运动过程的分析是必要的；要进行各部分的运动分析，则运动学的学习是必要的。在该部分课程结束之后，在机构搭接实验室，把学生按三人一组分组，对小组成员进行明确分工，构思牛头刨床的运动部分搭接方案，小组讨论选择最优方案。最后用机构搭接实验台，进行牛头刨床运动学模型的搭接。搭接完成之后，进行运动部分尺寸的测量，小组讨论研究画出运动模型，完成之后对各部分进行运动学分析。在整个课程小项目的过程中，既使学生能够认识到团队合作的重要性，也锻炼了学生在社会条件下构思、设计、实施、运行的能力，让同学能够真正体会到“做中学，学中做”的乐趣。

2.2基于范例的学习，提高学生学习的积极性

在教学过程中，把工程实例贯穿到知识点的讲解中，拉近了学生与工程实际的距离，有效地提高了学生的学习兴趣和学习质量。比如在讲解受力图绘制一节中，涉及约束类型，举例教室中学生可以见到的实例，如灯具受到的约束、粉笔盒受到的约束、椅子支架结构的约束类型等。学生可以触摸到书本上比较生冷的字眼下所表示的工程约束类型，把感官上认识的约束和简化的力学模型进行比较，真正让学生能够认识到简化的力学模型所表示的工程实例约束，从而使学生不再对这种纯理论的、看不到摸不着的知识望而却步，激发学生学习理论力学课程的热情，进而运用所学的理论知识来分析和解决工程实际问题

2.3基于“微课堂”的学习，提高学生学习的自主性

课堂学习的时间终究是有限的，为了给学生提供更好的学习条件，充分利用学院提供的网络教学条件，设计一条全新的课外自主学习路线，将教学课件、课程知识点摘录拍成小视频，以及将重点章节中知识点的图文并茂的图片等资源上传至网络学堂，供全体学生进行复习或自主学习，遇到问题可以在网络上展开深入讨论，加深对知识点的理解和进一步的应用。

3 贴合工程教育改革，改革考核体系，综合评定成绩

在新形势下，教学改革中注重教学过程中、学习过程中学生的动手能力，则考核体系应注重学生动手能力和在实践中分析问题、解决问题能力的考核，采用阶段评价、过程评价、理论与实践一体化评价方式，全面综合评价学生能力。本课程最终依然有考试部分，和传统试卷相比，除了要考查学生对知识的掌握情况，同时加入学生对知识和工程实际结合应用能力的考察，因此在传统试卷的基础上添加自由发挥题目，比如“成都学院周围力学问题分析”。

本课程的成绩评定比例，期末笔试占总成绩的40%，平时作业及出勤情况占15%，综合项目参与情况及小论文撰写占30%，各课程小项目参与情况及完成情况占15%。

4 结论

在学校大力倡导CDIO教改的过程中，机械教研室认真完成了《理论力学》课程的教学改革，重新制定了完善的、符合本课程教学目标的教学大纲，有可行性的剧本式教案，积极进行了其他教学辅助资料的建设，选用了合适的教学参考书，精选内容，坚实基础，强化突出工程应用。

进行了教学改革之后，《理论力学》改革课程在2013级机械设计制造及其自动化专业中进行了试行讲授，该年级已于2014年至2015年度第一学期结束了该课程的学习。这次试行之后，该年级学生大部分都认为新的教学方式的加入，相比于之前传统的理论教学，更能够激发他们的学习兴趣，更能够吸引他们参与到课堂中去。