基于CDIO理念的“机械原理”课程教学改革研究

姚敏娟 辛绍杰 / 上海电机学院机械学院

基于CDIO理念的“机械原理”课程教学改革研究

姚敏娟 辛绍杰 / 上海电机学院机械学院

本文阐述CDIO理念在“机械原理”课程教学的应用，以项目为主线、贯彻CDIO教学模式的构思-设计-实现-运作四个环节，把应达到的知识目标、能力目标和素质目标融入到项目教学中，对课程的综合考核实施提出了一些改革的策略和方法。

CDIO；项目构思；项目设计；项目评价；课程考核

前言

以知识传授为主导的“机械原理”课程教学方法制约了学生的学习主动性及其创新潜能的发挥，往往学生在碰到具体工程问题时就不知所措，自己不能分析问题并解决问题。因此，如何在课程教学中培养学生分析问题、解决问题的能力，是本课程教学急待解决的问题。

CDIO即代表构思（Conceive）－设计（Design）－实现（Implement）－运作（Operate），其教育理念的核心是培养学生基础知识、个人学习能力、合作能力、创新能力四个层面的能力。将教学内容与工程紧密联系，激发学生创新意识及创新能力，满足社会对工程人才知识结构和素质能力需求的新型课程教学模式是解决当下工科高校人才培养中出现的重理论教学轻实践教学，学生眼高手低理论联系实践能力不强和自主学习能力差等问题。CDIO教育模式倡导在职业环境下根据人才培养目标和能力培养体系，采用教学做一体化方式，通过以实际项目为载体的教学任务，达成教学目标的基本理念和方法。强调在真实的项目中“做中学”、“学中做”，更加强调在真实的职业环境中开展教学，培育人才。

一、基于CDIO理念的“机械原理”课程教学改革实践措施方法

以项目为主线，把应达到的知识目标、能力目标和素质目标融入到项目教学中，其项目分为三级，一级项目以章节的主要知识点为基础进行设置，项目的题目及要求由老师根据课程内容设置，学生必须根据所给定项目的要求，采用CDIO的构思－设计－实现－运作完成项目。例如：凸轮机构廓线设计，学生拿到题目后首先“构思”该一级项目可以由两种方法完成：1.图解法，采用按比例作图的方法获得凸轮的廓线；2.解析法，采用数学建模并利用计算机编程最后得到凸轮的廓线。再根据自己所选择的方法“设计”制定廓线设计的路线方法，步骤，最后得到设计结果：图解法绘制的廓线和解析法获得的廓线，“实现”完成本项目。由老师最后打分评价项目完成的优劣。完成课题的“运作”。一级项目由教师设定项目并由学生单独完成。二级项目一般以章为单位进行设置，例如连杆机构设计、凸轮机构设计、齿轮机构设计等，对于二级项目题目的选择，学生可以选择老师给定的题目，也可自行拟定项目，只要最终能达到项目要求。完成对项目的‘构思’－‘设计’－‘实现’，最后由老师作出评价，完成项目的‘运作’环节。三级项目一般放在课程的后半段实施，由学生自行构思设计一装置，至少包含学过的两个或以上机构，并要求来源于工程实际，以小组形式合作共同完成。为了确保各级项目的顺利完成，项目设置的难度把控就尤为重要，在每一级专项目都必须提供足够的样例示例，以各种方式进行展示：多媒体、动画、实物等，并在相应的项目完成阶段提供足够的资料查询和必要的辅导。使学生循序渐进，从易到难完成课程要求的各级项目，最后完成项目目标。对于三级项目，项目的‘实现’环节除需要完成项目报告外，必须提供项目模拟样机，考虑到实际的可操作性，一般要求学生采用计算机技术通过及建模软件来实现。

二、课程综合考核方法的改革与实践

为了使项目教学有效的激发学生学习的动力，传统的以“知识量化记忆考察”为主的、期末闭卷单一的考核方法必须改变，采用课堂参与度、课程实验、课外项目和期末考试相结合的全方位多元化综合考核方法（如表1），具体基于CDIO理念的“机械原理”课程教学考核的办法如下。

（一）学习态度及基础能力的课堂参与度考核

端正学生的学习态度，激发学生学习兴趣，提高课堂教学质量，是实现像兼具理论性、系统性及工程实践性的机械原理课程教学目标的有效保证。出勤率10分，缺勤扣1分∕1次，缺勤超过总课时1∕3者，取消课程考评资格；作业5分，有教师综合评定；课堂问题回答5分，有教师根据每位学生的课堂回答问题等表现综合评分。考核标准公开，通过这种方法考核计算学生的平时成绩，方法较客观，可操作性强。

（二）课内实验的考核标准

课内实验主要训练学生的基本实验动手能力。总分10分，最后由实验教师根据学生实验完成情况及实验报告完成情况综合评定，为保证每位学生都能得到基本实验动手技能的训练，规定若未完成实验或未交实验报告者取消课程考评资格。

（三）课外项目的考核验收

课程中的一级及二级子项目要求每位学生独立完成，考核分值为20分，以项目报告形式提交教师评阅。三级项目以小组形式进行，小组成员间必须有明确的分工协作，严禁不劳而获，滥竽充数。项目完成后提交研究报告，并组织3～5位任课教师进行项目答辩，对项目进行验收评分。考核分值为20分，答辩小组根据项目小组的分工不同针对性进行给分，主要从项目汇报、问题回答及项目程序演示多角度综合评分。重点考核学生应用所学知识对工程实际问题的分析解决能力，创新开发能力、自主学习、团队协作、交流沟通等能力。

（四）课程基本知识考核

期末考试重点考核学生对课程的基本知识、基本理论、基本技能掌握情况。具体包括机构的结构分析、运动分析、力分析；常用机构的设计：连杆机构、凸轮机构、齿轮机构及轮系。采用闭卷笔试的方式进行，题型包括填空题、是非题、选择题、计算题、作图题及问答题等多种题型。

[1]胡占军.基于CDIO模式的项目教学实施方案[J].中国职业技术教育,2009（3）.

[2]陈文杰.新加坡理工学院基于CDIO模式的项目教学改革[J].职业技术教育,2009（35）.

[3]张峻珲.发挥项目教学法在“工科”职业教育中的作用[J].高职高专教育,2008（12）.

[4]王知行.机械原理[M].北京：高等教育出版社,2006.

姚敏娟 （1970—）女，上海电机学院机械学院，讲师，硕士，研究方向：机械设计及理论。

辛绍杰 （1963—）男，上海电机学院机械学院，教授，博士，研究方向：机械设计及理论、机器人技术。