基于CDIO理念的SolidWorks机械设计课程思政教学设计与实践

杜 静，张 慧，陈 剑

(1.西安工程大学 机电工程学院，陕西 西安 710048;2.西安工程大学 学生工作部，陕西 西安 710048)

0 引言

CDIO工程教育模式是近年来国际工程教育改革的最新成果，CDIO代表构思(Conceive)、设计(Design)、实现(Implement)和运作(Operate)[1]。CDIO模式实践性较强，以产品设计研发、制造、装配以及产品运行的一个完整生命周期为载体，以真实工作环境为依托，建立一个理论与实践相结合的实践课程体系，通过构思、设计、实施、运行体验真实项目过程，使学生主动参与获取知识，培养学生的工程基础知识能力、个人能力、团队意识以及工程实践能力。

SolidWorks是一款基于Windows系统开发，采用参变量式CAD计算机辅助设计软件，应用范围涉及航空航天、汽车、模具制造等各个领域，是本科院校机械类以及近机械类学生必修的CAD软件之一[2]。为了满足制造企业人才需求，大部分高校相关专业均开设了SolidWorks软件应用课程，目的是为了培养学生三维建模、装配、运动仿真及工程制图等能力。以工程教育认证为契机，在教学中引入CDIO工程教育理念，以SolidWorks机械设计课程为依托，深入挖掘课程涵盖的各类思政元素，将课程思政元素融入教学的每一个环节，从教学设计、教学内容、教学实施及考核评价体系等方面进行改革，从理论教学和实践环节挖掘思政元素，通过多个项目构建知识、能力和课程思政相互融合的教学体系。教学过程以学生为中心，充分发挥教师的示范、诊断、评价作用，引导、协助学生达成预期目标，提高大学生工程设计能力、创新实践能力以及团队合作意识，促进创新实践型人才培养[3]。

1 SolidWorks机械设计课程思政教学设计思路

目前，大部分高校均开设SolidWorks软件课程，但是教学内容是按照各个功能命令分开讲解，知识点过于单一，理论与实践脱节。教学过程往往以教师讲解为主，学生练习为辅，教学方法单一，采用“一讲一做”的模式，导致教学效果不佳，学生缺少自主学习、独立思考的能力，忽略了学生创新实践能力和团队合作能力的培养，不能充分调动学生的主动性和创造性，无法满足工程教育培养大学生的要求。

课堂教学改革是高等教育发展的永恒课题，课堂教学方法无固定模式，课程教学内容应服务于行业、企业发展要求，高校需加强对SolidWorks软件课程教学改革、明确教学目标、改进教学内容，优化教学方法、完善考核体系，充分发挥教师的引导作用，深化教育教学改革。而项目化教学是一种适合于实践教学的教学方法，以项目作为课程知识的载体，由师生共同实施一个完整的项目而展开的教学活动。同时，将课程思政元素融入专业知识的授课过程中，实现专业课程内容和思政育人的互相融合，有意识、有计划地对学生进行思想政治教育，激发学生的创新意识，为社会、企业培养有知识、有技术、有情怀的工程技术员。

SolidWorks机械设计是机械类学生一门实践性较强的专业课程，结合课程特点，为了提高学生的学习兴趣及主动性，SolidWorks机械设计课程实践内容以齿轮泵、活塞等具有代表性的作品项目作为教学载体，让学生通过学习具体化的项目内容掌握机械设计专业知识。通过体验企业实际生产任务，将SolidWorks软件的建模、工程图、装配以及仿真等知识贯穿其中，将理论知识与实践操作有机结合。教学过程强调以学生为主体，让学生带着兴趣、问题去学习，教师负责指导、引导学生，针对学生提出的问题进行答疑，培养学生完成单项工作能力、复杂工作能力，以及解决实际问题的综合能力，改变原本枯燥的实践环节，激发学生学习的主动性，增强实践环节趣味性与专业性[4]，使专业课程知识更具有活力，充分发挥课堂育人的重要作用。

2 SolidWorks机械设计课程思政教学设计与实践

2.1 教学项目实施过程

考虑SolidWorks软件属于实践性较强的课程，为了保证学生能够顺利完成规定的项目，项目团队由3～4人组成，由实践能力强的学生担任组长，学生在掌握各个模块基本操作流程、指令之后，还需进行项目练习才能灵活运用操作命令，因此每次授课安排4学时。将教学环节分为项目引入、教学演示、项目实施、考核评价等4个阶段[5-6]，如表1所示。

表1 项目实施方案

2.2 教学项目引入

教师是教学活动的组织者与引导者，在教学内容上选择与实际生产相结合、具有代表性的零部件。图1为齿轮泵装配体及爆炸图。齿轮泵包含多零部件，且零件建模难易程度不一，涵盖了本课程的全部知识点，例如拉伸、旋转、扫描、抽壳、装配等内容[7]。通过齿轮泵项目开展实践教学，将教学内容集成到项目载体中，改变传统的，按部就班讲解操作步骤和建模命令的教学方式，将零散的知识点集合到一个具体项目中。其中包含了化整为零和抽象内容具体化的课程思政内容，把课堂所学的理论知识与实践操作结合起来，使整个教学过程紧紧围绕解决项目问题而开展，在具体项目的驱动下完成教学任务。

1—主齿轮轴;2—压盖螺母；3—垫圈压盖；4—泵体；5—从齿轮轴；6—泵盖；7—螺钉图1 齿轮泵装配体及爆炸图(单位： mm)

教师引入项目后，具体讲解本项目需掌握SolidWorks软件的功能与模块指令，讲解齿轮泵结构特点及零件建模过程所涉及指令的应用，齿轮泵项目的难点、重点及技巧。教师演示完成后，学生领取任务，由教师引导学生查找相关资料，学生自主完成齿轮泵的建模、装配及仿真等内容。

2.3 教学项目实施

教学项目内容的关键在于项目实施过程，教师演示主要以齿轮泵、活塞等经典项目为切入点，通过对齿轮泵机构进行分解，生成装配爆炸图，使学生了解齿轮泵的结构组成、装配关系以及零件种类，由教师通过对模型的构建讲解设计思路、设计步骤、操作要领等相关基础知识，使学生掌握基本建模思路和命令。通过多种教学手段包括翻转课堂、微课等教学形式，针对关键知识点展开讨论，让学生熟悉课堂内容，并提前记录下学习过程中遇到的问题[9]。

教师将项目引入后，给学生下达工作任务，学生根据任务书要求，明确任务，收集、学习项目所需的相关资料。项目任务实施阶段，需要明确设计目标，由于机构设计过程较为复杂，安排项目任务应由简单到复杂。项目团队由3～4人组成，由实践能力强的学生担任组长。组长领取任务后，由组长负责组织小组成员讨论、分析项目任务，根据任务要求查阅相关资料，制定项目实施方案，合理分工，责任落实到人，明确学习任务和任务阶段划分，通过项目实践过程培养学生职业素养。

为了保障项目顺利完成，教师作为引导者，规定好各个小组完成项目的时间节点，在整个教学实施过程中，坚持以学生为中心，鼓励学生大胆探索创新，拓展教学内容，发掘哲学思想，培养学生辩证思维、创新思维的能力。同一个零件可以设计多种建模方式，对不同结构进行对比，选择最佳实施方案。学生在项目实践中锻炼建模思路和基本指令的使用，达到熟能生巧的目的。实践中多鼓励学生独立思考、多思多想，激发其学习潜能。创新实践阶段以一个综合项目实践为主线，综合建模、装配、仿真等知识点，采用分组形式，通过学生的自主探究和合作来解决问题，让学生通过项目的学习循序渐进中逐步提高。任务完成后，教师组织各小组学生进行互评及教师点评，在点评过程中发现问题，开拓学生的思维，建立浓厚的学习氛围。不仅能使学生掌握SolidWorks软件设计的相关知识，更培养了学生的团队合作能力和创新能力。

2.4 教学考核评价

考核评价体系是实践教学的重要组成环节，为了有效、科学衡量专业课程融入课程思政的效果，教学考核评价体系需采用多元化评价模式，贯穿于整个教学过程，将教学过程评价与结果评价相结合，更加全面、有效评价学生的学习情况[10]。

考核评价体系由学习过程考核(20%)、实践考核(50%)和期末综合考核(30%)3部分组成。学习过程考核阶段主要是引导学生积极参与学习过程，考核学生到课情况、课堂表现情况；实践考核阶段主要是引导学生掌握软件模块及各个指令，考核学生的自学能力、人文维度以及实践应用能力；期末综合考核阶段主要是学生自主完成一个综合实践项目，考核学生团队合作完成复杂项目的能力，培养学生的创新思维、综合分析能力以及思辨探究能力。

3 结论

基于CDIO工程教育理念的SolidWorks机械设计课程思政教学设计，通过合理设计教学环节，在教学目标、教学内容、教学模式以及考核等各个环节融入课程思政元素。以项目为导向，通过具体的项目展开SolidWorks课程教学，在实践过程中，强调以学生为主体，充分发挥学生的能动性和创造性；教师引导每组学生达到预期的实践效果；学生通过完成零部件的设计任务，获得一定的成就感。通过将专业课程和思政教育有机结合，对培养学生的系统学习能力、工程实践能力以及团结合作能力具有重要意义。