基于CDIO思想的工程力学教学改革探索*

陈静（唐山学院基础教学部，河北唐山063000）



基于CDIO思想的工程力学教学改革探索*

陈静
（唐山学院基础教学部，河北唐山063000）

摘要：CDIO是新型工程教育理念，针对工程力学课程的特点以及传统教学中存在的不足，文章提出基于CDIO理念的教学改革新思路。在教学中，以问题为驱动，激发学生工程力学课程的学习兴趣，同时以工程实例为中心进行授课，重点培养学生的工程思想。教学实践表明，基于CDIO理念的工程力学课程改革思路能够提高工程力学的教学效果，这也为其他基础课程的改革提供了有益的经验。

关键词：CDIO；工程力学；教学改革

*课题项目：本文系河北省高等学校人文社会科学研究项目“本科教学工程背景下精品资源共享课建设研究”（课题编号：SZ123139）的阶段性成果。

Abstract:CDIO is a new concept of engineering education. In this paper, the author points out the deficiencies of the traditional teaching methods in engineering mechanics, and a new teaching reform program of the Engineering mechanics was proposed. The center of the lecture is the projects, focusing on the students' engineering ideas. The practice result tells us these teaching reforms can acquire a better effect, which also provides a useful experience for other basic curriculum reform.

Keywords:CDIO; engineering mechanics; teaching reform

一、概述

CDIO是由麻省理工学院（Massachusetts Institute of Technology）、瑞典皇家工学院（Royal Institute of Technology）、查尔姆斯理工大学（Chalmers University of Technology）、瑞典林雪平大学（Linköping University）经过四年的探索研究后创立的新型工程教育理念，并于2004年成立了CDIO国际合作组织。CDIO代表构思（Conceive）、设计（Design）、实现（Implement）和运作（Operate）。它是现代工业产品从构思研发到运行乃至终结废弃的全生命过程。CDIO工程教育理念就是要以此全过程为载体培养学生的工程能力，包括个人的工程科学和技术知识，学生的终生学习能力、团队交流能力和大系统调控等方面的能力。

目前我国市场经济体制改革不断深化，产业结构不断调整和变化，因此各产业对人才需求的类型也发生了深刻的变化。劳动力市场对人才的需求不再是单一的追求高、精、尖等学术型人才，具有一定专业知识和技能的应用型人才也越来越受到用人单位的欢迎。可见重点扩大应用型、复合型、技能型人才培养规模成为当今人才培养的主要任务。力学既是基础科学又是技术科学，其发展横跨理工，与机械、材料、土木、能源、环境、石油、化学、医学等学科有着紧密的联系和广泛的应用。力学的发展和教育应与本地区、本学校的发展相适应。目前，产业经济得到飞速发展，应用型人才的需求日显突出。如何讲授力学课程，使其更好的为培养应用型人才服务是我们目前急需探索的问题。

二、工程力学教学现状

工程力学作为工科重要技术基础课程，不仅对后续课程有铺垫作用，而且可以直接反映在工程实际中，目前总体来说存在如下问题：一是教学内容方面，不同专业的教学内容和教学体系基本相同，而且教学内容和形式几乎一成不变，这很难满足不同学科对工程力学的教学要求，加之产业结构的调整和教育改革的不断推进，工程专业的课程内容和设置也做了必要的调整，从调整的结果来看，对工程力学课程的教学要求大大提高了，但目前理论课的学时被普遍缩减了，这使得授课内容与所要达到的目标之间的矛盾更加突出，而且课堂教学大都采用传统的“灌输式”教学。教师是教学的主体，学生在被动地接受，基本没有师生互动，课堂氛围沉闷，结果是教师讲课很累，但学生的学习效果却不好。二是理论教学方面，教学过程中过于偏重理论的讲解与推导，所讲授的理论内容没能指出与实际应用联系，学生学习起来具有很大的盲目性，不知道所学的知识应该怎样用或者用到哪里。三是实践环节方面，工程力学知识广泛的应用于工程实际，但是多数教师对实践教学环节的重视不够，导致学生在实践环节或者理论联系实际的环节空缺，造成学生针对实际问题只会照搬教材的方法，不会变通，缺少灵活性和创新性。最后，课程考核方面，现在的期末考试理论推导考核过多，而实践应用能力的考核基本没有，大多数学生就是应付考试。

三、基于CDIO理念的工程力学教学改革探索

CDIO工程教育理念提倡主动学习能力，提倡实践能力，提倡团队交流能力，这正是应用型人才需要掌握的能力，因此工程力学课程需要与应用型教育本科教学目标相适应。在教学中，我们提出以工程应用为主线，拓展课程的知识范围，加强课程间的联系，拓宽课程的应用范围，努力提高学生的工程素质和工程思想。

（一）明确教学目的，优化教学内容

工程力学教学改革我们根据以下两方面原则进行：首先，工程力学的教学目的、教学内容和体系的调整和优化应以应用型人才培养目标为主线加以贯穿，主要体现工程上的应用。其次，协调好工程力学与其他力学课程间的教学内容，删除一些课程间重复的教学内容。由原来追求本门课程内容的严密、完整转向为整个课程体系的完善服务，使工程力学在整个课程体系中与其他课程之间可以相互贯通、相互补充，相辅相成。

工程力学教学在满足教学大纲的基本要求前提下，我们将授课内容划分为基础知识、拓展知识两大部分。基础知识为全体学生讲授，尽可能使学生接受、掌握所学知识，为后续的力学以及其他专业课程打好基础。这里我们特别强调在讲授基础知识的同时注重知识的实际应用，即工程力学的有关理论在工程中的实际应用以及工程背景知识的介绍，这是在整个工程力学课程中要为全体学生重点强调的部分，通过该部分知识的讲解可以培养学生的工程意识，也可以使学生对工程力学概念、定理的理解更加深刻。知识拓展部分内容是针对那些学习上有余力，或者是计划考研的学生。这部分知识更好的反映工程力学与其他课程间的联系与补充，需要任课教师与各相关专业课程教师协商后制定。这部分知识的学习主要是以小组讨论的方式进行，这种课程间或者学科间内容的交融不仅可以加深学生理解对各课程间联系的理解，也对其思维能力、整体分析能力以及创新能力的培养有很大的帮助。

（二）改革教学模式，改进教学方法

现代教学方法中强调重视设置问题情境，激发学生的认识兴趣；重视生在学习活动中的主体意识，使学生及时看到自己学习上的进步，体验到学习成功的喜悦；重视在教学过程中通过主动探求的学习活动，掌握独立获取知识的方法，培养独立获取知识的能力；重视学生知识结构的掌握，发展学生的认知能力，这与CDIO的理念是一致的，因此针对工程力学课程的特点以及传统教学中存在的不足，作者提出基于CDIO理念，改革工程力学教学模式。在教学中，以问题为驱动，激发学生的好奇心和兴趣，同时以工程实例为中心，围绕具体工程实例进行授课；以应用为目标，将教学活动与工程任务结合在一起，让学生从做中学。

教学模式上，结合CDIO的工程教育思想，以工程中的实际例子为载体，阐述工程项目的全过程，让学生在了解工程项目周期运行过程的同时，分析工程运行过程中可能遇到的各种力学问题。当然，这些力学问题不可能仅用工程力学知识都可以解决，老师可以顺利成章的提醒学生在后续的课程中注意学习那些方面，这样工程力学与其他课程的联系自然凸显出来。介绍工程实例的过程中要特别注重介绍工程力学如何与工程密切相关的方法和过程，突出应用，多介绍工程背景使学生建立工程中的力学思想。运用这种方式不仅可以调动学生的求知欲，也可以提高他们发现问题和解决问题的能力。

基于上述教学模式改革，我们在工程力学的教学方法上进行改进和完善，改变传统的“灌输式”方法，侧重在课内和课外两个方面培养学生的综合能力。首先值得一提的是在课内和课外的教学上均以小组的形式进行，这样既提高了学生的热情，也可以培养学生的团队精神。在课内，努力创造师生互动氛围，提高学生参与课堂教学的程度，激发学生学习的主动性。课内安排课堂交流、课堂讨论和课堂演示等环节。课堂交流是指针对老师提出的问题小组内交流，然后小组间相互讨论，最后任课教师总结；在课外，如何引导学生培养自主学习的能力，学习运用所学的知识应用于课外实践，从而加深工程力学知识的理解，这是教师必须认真思考的问题。为了解决这一问题，我们给出了一些课外自主学习的方案，比如：梳理课堂知识，写知识框架图；联系工程实例，发现问题，写分析报告；阅读相关书籍，写读书报告；提出新颖的教学方法，参加教改课题，写小论文。学生可以自主选择某一方面进行学习探讨，课外自主学习结果以书面的形式上交后记入平时成绩。

（三）改革课程考核方式

在上述新的教学模式下，考核方式也必须随之变化。首先我们提高了平时成绩的所占比例（30%），平时成绩中突出学习过程的考核，例如课上的讨论交流，课外自主学习的读书报告、小论文等。特别对于那些可以独立思考，并提出新颖想法和方案的同学给予一定的加分。其次，注重学生实践能力的考核。一方面将工程力学实验成绩以一定的比例计入期末成绩，另一方面限于课程时间，实践考核以思考题的方式安排在期末考试试题中，例如将一些工程中的实际情况展示给学生，然后要求学生综合运用所学知识灵活分析可能遇到的问题或应该注意的某一方面。从考核结果来看考核的方式比原来更加科学合理，学生对于这样的考核方式给予了较高的评价。

四、结束语

通过教学方式和教学内容的调整，目前学生的学习态度得到了较大的改善，学习兴趣也有很大的提高，这为学生的后续专业课学习打下了良好的基础。这也表明了我们进行的教学改革适合当前的教育改革，以及进行教学模式改革的必要性和急迫性。今后我们还将长期探索，坚持实践，不断研究，总结经验。希望工程力学课程，在培养所需的应用型人才中发挥重要作用。

参考文献

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作者简介：陈静（1978-），河北唐山人，讲师，硕士，主要从事力学教学与研究工作。

中图分类号：G642

文献标志码：A

文章编号：2096-000X（2016）09-0131-02