牟志然，陳彩萍，俞曉峰

（太原學(xué)院，山西 太原 030032）

1 引言

CDIO 工程教育模式是麻省理工學(xué)院和瑞典的查爾摩斯工業(yè)大學(xué)、林雪平大學(xué)以及瑞典皇家工學(xué)院，通過探索與研究，一起創(chuàng)立了CDIO 工程教育理念，并且成立了以CDIO 命名的國際合作組織。CDIO 代表構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計（Design）、實(shí)現(xiàn)（Implement）和運(yùn)作（Operate），它以產(chǎn)品研發(fā)到運(yùn)行周期為載體，建立起相互聯(lián)系的課程體系，讓學(xué)生以主動的、實(shí)踐的方式學(xué)習(xí)工程理論、工程技術(shù)以及工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)[1]。CDIO 的理念不僅繼承和發(fā)展了歐美20多年來工程教育改革的理念，更重要的是系統(tǒng)地提出了具有可操作性的能力培養(yǎng)、全面實(shí)施以及檢驗(yàn)測評的教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)。

截至2013年，已有幾十所世界著名大學(xué)加入了CDIO 組織，其機(jī)械系和航空航天系全面采用CDIO工程教育理念，取得了良好效果，按CDIO 模式培養(yǎng)的學(xué)生深受社會與企業(yè)歡迎。我國最早是在汕頭大學(xué)、南京工程學(xué)院等十八所院校作為試點(diǎn)進(jìn)行CDIO理念教學(xué)模式，目前也取得了一定實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)。因此，為了培養(yǎng)學(xué)生綜合實(shí)踐能力以及實(shí)踐創(chuàng)新能力，CDIO 工程教育模式是未來工科院校發(fā)展的主要方向。

2 我國高等工科教育現(xiàn)狀

科學(xué)技術(shù)是生產(chǎn)力，而且是第一生產(chǎn)力，這充分說明科學(xué)技術(shù)在國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中的重要地位。工科教育是提高科學(xué)技術(shù)非常關(guān)鍵的一步，因此工科教育必須與當(dāng)今的工程實(shí)際相結(jié)合，服務(wù)于工程實(shí)際，同時在服務(wù)工程實(shí)際過程中發(fā)現(xiàn)問題，并且解決問題，反過來再豐富和補(bǔ)充理論知識。

現(xiàn)在工科教育出現(xiàn)的主要問題，首先，多數(shù)高校向研究型大學(xué)轉(zhuǎn)型，這必然導(dǎo)致工作重心向科研方向傾斜，進(jìn)而淡化應(yīng)用教育，盲目地追求科研創(chuàng)新能力，而忽略工程應(yīng)用能力的培養(yǎng)，這是本末倒置的。其次，高校教師的引進(jìn)，多數(shù)是學(xué)校剛畢業(yè)的學(xué)生，他們理論基礎(chǔ)比較扎實(shí)，但是對現(xiàn)實(shí)中的最新技術(shù)、最新設(shè)備，以及最新加工方法，缺少必要的認(rèn)識，這樣教師不能把最新的科技成果融入到授課過程中，不能夠充分提高學(xué)生上課的積極主動性，同時教師如果科研任務(wù)過重，必然沒有足夠精力開展實(shí)踐應(yīng)用教學(xué)。再次，隨著科研成分的加重，學(xué)校在購置實(shí)驗(yàn)設(shè)備方面，更加向研究性設(shè)備傾斜，減少工科實(shí)驗(yàn)設(shè)備的購置，這樣必然弱化對學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)，導(dǎo)致學(xué)生對工程教育的重要性的認(rèn)識及作用缺乏解決實(shí)際工程問題的能力，缺乏對工程問題所涉及的決策能力、協(xié)調(diào)能力以及管理能力[2-3]。此外，由于學(xué)校經(jīng)費(fèi)有限，同時學(xué)校與企業(yè)聯(lián)合辦學(xué)的意識不足，導(dǎo)致學(xué)生畢業(yè)生產(chǎn)實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)以參觀為主，學(xué)生的工程實(shí)踐能力不能夠得到充分的鍛煉。因此，工科教育還需要不斷發(fā)展，還需要解決工科教育的主要矛盾，不斷改進(jìn)工科教育理念，提高教育教學(xué)質(zhì)量。

3 基于CDIO理念的工程制圖課程

工程制圖是工科院校開設(shè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，其目的在于培養(yǎng)學(xué)生的空間想象能力，最終達(dá)到讀圖和設(shè)計圖紙的能力，在整個學(xué)習(xí)過程中逐步了解產(chǎn)品的設(shè)計、產(chǎn)品的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，對以后的工程實(shí)踐和職業(yè)生涯有一個初步的了解。

3.1 工程制圖課程主要存在的問題

《工程制圖》課程通常設(shè)在大學(xué)一年級學(xué)習(xí)，他們既缺乏機(jī)械方面的專業(yè)知識，又沒有經(jīng)過金工實(shí)習(xí)的實(shí)踐訓(xùn)練，而本課程又是一門實(shí)踐性較強(qiáng)的技術(shù)基礎(chǔ)課。工程制圖課程在授課過程中主要采取多媒體、板書以及掛圖相結(jié)合的方式進(jìn)行，這種傳統(tǒng)授課模式屬于灌輸式授課模式，一般是在理論授課結(jié)束后，再安排學(xué)生進(jìn)行零部件測繪和CAD（Computer Aided Design）課程學(xué)習(xí)。這種授課模式無法使學(xué)生的理論學(xué)習(xí)與技能訓(xùn)練交融并進(jìn)，學(xué)生是被動式的學(xué)習(xí)，往往感到枯燥難懂，積極性和主動性難以調(diào)動，甚至產(chǎn)生厭學(xué)情緒。同時，學(xué)生的實(shí)際技能培養(yǎng)不到位，不具備獨(dú)立工作的能力，靈活應(yīng)用知識的能力更顯不足，難以達(dá)到預(yù)期的培養(yǎng)目標(biāo)。因此，工程制圖課程需要一種全新的工程教育理念，來提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性，同時培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)新思維能力以及動手實(shí)踐能力。

3.2 CDIO理念在工程制圖課程中的應(yīng)用

首先，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)工程制圖課程的興趣。工程制圖課程是一門比較抽象的專業(yè)基礎(chǔ)課，目的在于培養(yǎng)學(xué)生的看圖和畫圖的能力，教師在授課過程中，可以將自身的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)及經(jīng)歷講授給學(xué)生，使同學(xué)們對工程實(shí)際有一個初步的了解，同時對以后的職業(yè)生涯有一個感性認(rèn)識，提升學(xué)生對工程制圖課程的學(xué)習(xí)興趣。其次，將灌輸式授課向啟發(fā)式授課方式轉(zhuǎn)變。灌輸式授課方式是一種被動學(xué)習(xí)方式，這種授課方式學(xué)生積極性不高、互動性不強(qiáng)，學(xué)生容易產(chǎn)生厭學(xué)情緒，學(xué)習(xí)效果會大打折扣。啟發(fā)式授課就是要改變這種被動的授課方式，教師在授課過程中起啟發(fā)引導(dǎo)作用，讓同學(xué)們自己發(fā)現(xiàn)問題，自己解決問題[4]。學(xué)生在發(fā)現(xiàn)問題和解決問題過程中，主動去查閱有關(guān)資料，在解惑的過程中來積累知識，而這種自己通過發(fā)現(xiàn)問題而積累的知識，往往掌握的最扎實(shí)牢靠。這種授課方式，更注重培養(yǎng)學(xué)習(xí)主動學(xué)習(xí)的能力，這種主動學(xué)習(xí)的能力在以后的學(xué)習(xí)和工作過程中恰恰是最重要的。第三，將工程實(shí)踐融入到工程制圖課程中。工程制圖課程主要是培養(yǎng)學(xué)生的空間想象能力，學(xué)生將老師所講授的知識消化吸收，必須經(jīng)過實(shí)踐訓(xùn)練，而且要反復(fù)多次，形成學(xué)習(xí)到實(shí)踐，再學(xué)習(xí)到再實(shí)踐的教學(xué)方法[5]。只有通過實(shí)踐才能充分吸收所學(xué)習(xí)的知識，學(xué)生才能更好地掌握所學(xué)的知識。此外，積極鼓勵同學(xué)們參加課外科研活動，提高學(xué)生的動手能力。工程制圖課程在教學(xué)過程中，我們要求學(xué)生做到手腦并用，熟練使用繪圖儀器，按照規(guī)范方法進(jìn)行繪圖，提高了學(xué)生的動手能力。同時在課余時間，教師可以鼓勵學(xué)生多參加課外科研活動，使同學(xué)們充分運(yùn)用所學(xué)的知識，提高學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識來解決實(shí)際工程問題的能力[4]。第四，鼓勵學(xué)校與企業(yè)聯(lián)合辦學(xué)。請企業(yè)的工程師指導(dǎo)學(xué)生構(gòu)思以及設(shè)計產(chǎn)品，讓同學(xué)們再到企業(yè)中去參觀，使同學(xué)們了解如何將工程技術(shù)圖紙轉(zhuǎn)化為實(shí)際產(chǎn)品，讓同學(xué)們親身感受產(chǎn)品從設(shè)計到成品的整個過程。

4 基于CDIO理念工程制圖課程的實(shí)施

4.1 實(shí)施過程

首先，CDIO工程培養(yǎng)目標(biāo)的完成主要通過基于項(xiàng)目的授課方式。在授課過程，所使用的案例，均采用現(xiàn)實(shí)生活中實(shí)際的機(jī)械零件，實(shí)際中的常見零件為同學(xué)們所熟知，這樣學(xué)生學(xué)習(xí)新知識更得心應(yīng)手[6]。其次，授課過程中，作業(yè)的形式由以往的客觀題向思維開放性主觀題傾斜，培養(yǎng)學(xué)生主動學(xué)習(xí)的能力，同時鍛煉學(xué)生的語言表達(dá)能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。第三，對于不復(fù)雜的機(jī)械零件，學(xué)生可以自行動手制作三維模型，根據(jù)自己制作的三維模型，繪制三視圖。第四，分階段進(jìn)行考核，根據(jù)各階段的綜合表現(xiàn)，給予成績，這種考查方式更客觀，更能反映學(xué)生的綜合能力。

4.2 基于CDIO理念的工程制圖課程實(shí)施案例

工程圖學(xué)測繪是工程制圖這門課必不可少的實(shí)踐環(huán)節(jié)，該實(shí)踐環(huán)節(jié)對學(xué)生理論知識的掌握程度進(jìn)行檢驗(yàn)，是提高學(xué)生動手能力以及知識運(yùn)用能力的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。以往工程圖學(xué)測繪成績的評定，主要根據(jù)學(xué)生所畫圖紙的質(zhì)量給予評分，這往往忽略了學(xué)生繪圖的過程。采用項(xiàng)目式授課方式，關(guān)注每一位同學(xué)，在整個工程圖學(xué)測繪過程中表現(xiàn)情況[7]。

首先，教師選定項(xiàng)目式授課的主要內(nèi)容，一個是柱塞泵的裝配圖，另一個是手壓閥的裝配圖。其次，指導(dǎo)教師將學(xué)生按照學(xué)號順序進(jìn)行分組，下達(dá)測繪任務(wù)，為培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，要求每組同學(xué)完成一張裝配圖、兩張零件圖，零件圖為一張軸類零件圖、一張盤類零件圖，同學(xué)們也可以自行選取零件圖，以發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)主動性，同時培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。第三，同學(xué)們分組討論，查閱有關(guān)資料，弄清楚柱塞泵和手壓閥的主要工作原理，在此過程中鍛煉了自學(xué)能力、語言表達(dá)能力以及團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。同學(xué)們明白工作原理之后，進(jìn)行方案討論，確定三視圖的表達(dá)方案，各組之間表達(dá)方案可以不盡相同，有助于培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用知識的能力，同學(xué)們討論及查閱資料，最終完成指導(dǎo)教師所安排的測繪任務(wù)。第四，每組同學(xué)選出一名代表，講解圖中所表達(dá)的工作原理及主要內(nèi)容，其他同學(xué)也要對該組同學(xué)的圖樣進(jìn)行評價。指導(dǎo)教師最后進(jìn)行分析指導(dǎo)，指出圖樣的優(yōu)缺點(diǎn)，再結(jié)合每位同學(xué)平時的表現(xiàn)情況，給出綜合成績評分。

5 基于CDIO理念的工程制圖課程所需的支撐條件

5.1 對教師能力提出更高要求

首先，教師的授課方式需要轉(zhuǎn)變。教師從傳統(tǒng)的知識的傳授者向教學(xué)任務(wù)的設(shè)計者轉(zhuǎn)變。在現(xiàn)實(shí)教學(xué)過程中理論課程相對多一些，實(shí)踐動手環(huán)節(jié)相對少一些，這就要求教師設(shè)計好課程項(xiàng)目，使學(xué)生在動手實(shí)踐環(huán)節(jié)中提升自己的動手能力，強(qiáng)化對理論知識的理解[8]。其次，教師與學(xué)生之間的關(guān)系需要轉(zhuǎn)變。在傳統(tǒng)教學(xué)過程中，學(xué)生一直以來是被動的接受老師所講授的知識。CDIO 理念是培養(yǎng)學(xué)生主動學(xué)習(xí)的能力，這就要求教師的角色向?qū)W生學(xué)習(xí)的引導(dǎo)者方向轉(zhuǎn)變。教師與學(xué)生的關(guān)系由管理與被管理向引導(dǎo)與被引導(dǎo)方向轉(zhuǎn)變，從而激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造力，提高學(xué)生的動手能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力、語言表達(dá)能力。第三，要求教師自己不斷學(xué)習(xí)和提高。工程制圖一門專業(yè)基礎(chǔ)課，本課程要為其他課程服務(wù)，同時也需要其他課程的知識來支撐，這就要求教師不斷的學(xué)習(xí)，來加強(qiáng)自身的業(yè)務(wù)能力。第四，鼓勵教師去企業(yè)學(xué)習(xí)?？傮w上看教師理論基礎(chǔ)比較扎實(shí)，但是對現(xiàn)實(shí)中的最新技術(shù)、最新設(shè)備，以及最新加工方法，缺少必要的認(rèn)識。鼓勵教師去企業(yè)學(xué)習(xí)，有助于提高教師的實(shí)踐能力素質(zhì)，提升實(shí)踐環(huán)節(jié)的教學(xué)水平。

5.2 對實(shí)驗(yàn)設(shè)施提出更高要求

為培養(yǎng)學(xué)生的動手能力，以及完成實(shí)踐教學(xué)任務(wù)，對實(shí)驗(yàn)設(shè)施提出了較高的要求。實(shí)驗(yàn)設(shè)備必須能完成教學(xué)大綱所要求的授課任務(wù)，同時實(shí)驗(yàn)設(shè)備的數(shù)量必須保證每位同學(xué)都能得到充分訓(xùn)練。為培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維，還需要購置一些培養(yǎng)創(chuàng)新性思維的設(shè)備，例如機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計實(shí)驗(yàn)柜等。同學(xué)們在課余時間可以參加一些科研活動，以提高學(xué)生的動手能力，這就需要學(xué)校有自己的工程訓(xùn)練中心，同時對學(xué)校的實(shí)驗(yàn)設(shè)備以及實(shí)訓(xùn)場地也提出了較高的要求。

6 結(jié)束語

CDIO工程教育理念為工程制圖課程提供了一種全新的教育理念，教師通過啟發(fā)式授課方式，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新能力，提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力以及語言表達(dá)能力。CDIO 工程教育模式更注重培養(yǎng)學(xué)生的動手實(shí)踐能力，培養(yǎng)出的學(xué)生更符合社會需求，使學(xué)生、教師、學(xué)校以及企業(yè)均受益，提高我校的創(chuàng)新能力和應(yīng)用實(shí)踐能力，為社會培養(yǎng)更多的應(yīng)用型人才。