劉安中，張 速

(安徽建筑大學 土木工程學院，安徽 合肥 230601)

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基于CDIO工程教育模式理論力學課程教學的實踐

劉安中，張 速

(安徽建筑大學 土木工程學院，安徽 合肥 230601)

在理論力學課程教學過程中，采用CDIO工程教育模式，教師要對教學進行構思、設計，進行探索性實驗教學，提高學生們對理論力學課程學習興趣，培養(yǎng)學生獨立思考能力、創(chuàng)新思維能力。

CDIO；工程教育；理論力學；教學；實踐

在機械類和建筑類工科院校中，理論力學課程是一門重要的專業(yè)基礎課。但是，在傳統(tǒng)的教學方法、教學模式下，工科學生在大學的前期學習由于缺乏必要的工程背景，部分學生會對該課程產生畏難情緒，覺得枯燥無味，往往逐漸失去學習的積極性和興趣。而理論力學課程的基礎不扎實，將對材料力學課程以及各專業(yè)的后續(xù)課程的學習產生很大的影響。根據這種情況，我們嘗試將CDIO工程教育模式引入到理論力學課程教學過程。

一、基于CDIO的理論力學課程教學實踐內容

CDIO工程教育模式是近年來國際工程教育改革的最新成果。從2000年起，麻省理工學院和瑞典皇家工學院等四所大學組成的跨國研究獲得Knut and Alice Wallenberg基金會近2 000萬美元巨額資助，經過四年的探索研究，創(chuàng)立了CDIO 工程教育理念，并成立了以 CDIO命名的國際合作組織。[1-2]

CDIO代表構思(Conceive)、設計(Design)、實現(Implement)和運作(Operate) ，它以產品研發(fā)到產品運行的生命周期為載體 ,讓學生以主動的、 實踐的、 課程之間有機聯系的方式學習工程。[3-4]將CDIO 工程教育理念運用到理論力學課程教學過程，就是要求教師不再是課堂上起主導作用的灌輸者，而是作為啟發(fā)者，把學生作為學習的主體，從學生實際出發(fā)，采用多種有效形式和手段，以啟發(fā)學生的思維為核心，調動學生學習的積極性、主動性和創(chuàng)造性。啟發(fā)式教育要求教師在理清課時教學重點難點的前提下，找準啟發(fā)點，提出問題導入教學過程。課堂上教師可根據本課時教學任務和學生的學習能力為學生設計感興趣的學習項目，調動學生的主動性，啟發(fā)學生獨立思考，培養(yǎng)學生的邏輯思維能力。在實踐課堂上，讓學生根據實驗要求，分組合作、互相配合，培養(yǎng)學生獨立解決問題的能力和團隊合作的意識。

圍繞CDIO工程教育模式進行理論力學課程教學實踐內容是：(1)改進教學手段，把過去枯燥的課程教學，變成讓學生感興趣的課，從而提高教學質量。(2)在課程教學中注重理論與實踐相結合，加深學生對課程內容的理解。(3)在課程教學中，將課程內容與力學建模結合起來，培養(yǎng)學生創(chuàng)新思維能力。

二、基于CDIO工程模式的理論力學課程教學

根據每一章的教學內容，教師首先對這一章進行構思、設計，即采用什么樣的教學方法、手段，對每節(jié)所要講授的內容如何引入學生感興趣的動畫、視頻，有條件的地方甚至帶學生到現場進行參觀實踐；然后，按照構思、設計進行運作。例如，我們在講授點的合成運動這一章時，按照CDIO工程教育理念，采用的方法是啟發(fā)式教學法，就是先由學生閱讀教材，提出問題，然后教師歸納學生問題，進行針對性、啟發(fā)式講解。學生閱讀教材后，提出問題是：三種運動中絕對運動好理解，但相對運動、牽連運動以及三種運動的關系不好理解，感覺很抽象。根據學生提出的問題，我們采用的教學手段是：引入這些方面的動畫、視頻向學生進行講解，采用的動畫、視頻有：直升機上升運動螺旋槳上點運動分析、火車行駛時輪緣上點運動分析等。為了使學生進一步掌握這一章的知識點，增強感性認識，我們將學生帶到我校的實踐創(chuàng)新基地，進行現場實踐教學，并讓學生對機械中點的三種運動及其關系仔細觀察，通過觀察,對得出的結果,要進行總結。實踐表明，通過改進方法和手段，把過去枯燥的滿堂灌的課程教學，變成生動有趣的課程教學，有效激發(fā)了學生學習理論力學課程的興趣。為了加深學生對一些難懂問題的理解，按照CDIO工程教育理念，我們引導學生自己先提出解決問題的設想，找出解決問題的方案，然后，按照方案來實踐，也就是所謂的探索性實驗教學法。例如，學生在學習剛體平面運動這一章時，對于平面運動的速度瞬心感到非常難理解。這時，我們就讓學生自己先提出觀察物體平面運動實踐的方案，然后通過實踐來觀察物體的瞬心位置。結果，一些學生提出通過騎自行車讓輪子做純滾動觀察車輪瞬心位置的方案。根據方案，很多學生進行了實踐，并將實踐結果拍成照片，讓教師來點評。對于學生所做的理論與實踐相結合的方案以及實踐得出結果，我們不僅點評，而且給予鼓勵。實踐表明，按照CDIO工程模式來解決問題，不僅活躍了學生學習理論力學課程的課堂氣氛，拉近了教師和學生的距離，而且也培養(yǎng)了學生獨立解決問題的能力。

在工程力學課程教學過程中，建立力學模型是用力學知識分析工程實際問題的第一步。在以往理論力學課程教學過程中，很少給學生講授這方面的知識，在課堂上講授的只是力學建模已經建立好的物體力學分析，但學生很缺乏對實際問題如樓梯、橋梁、房屋建筑中的主梁、次梁等力學模型的建立，并在此基礎上進行力學分析等方面的知識。根據這種情況，按照CDIO工程教育理念，我們采用的方法是啟發(fā)式教學方法和研究式教學法相結合，就是先由教師指定課題，提供閱讀材料(必要時做些提示)，由學生自己去研究，得出答案。在此基礎上，再讓學生自己去找題研究，寫出報告或研究心得，最后教師分析，或做結論，或不做結論。例如，在講授利用平面任意力系平衡方程對物體進行力學分析時，就采用這種方法：首先我們給出實際工程鋼橋梁的實例(包括跨度、自重等)，然后，要求學生根據所學的知識，查資料來建立橋梁的力學模型，同時對其進行力學分析(包括畫受力圖、荷載簡化、反力計算)，學生在完成這項工作后，就要求他們自己去找題研究?？傊?，按照CDIO工程教育理念進行課程教學，不僅培養(yǎng)了學生研究分析問題的能力，而且還鍛煉了學生團結協作、互相配合的能力，更重要的是提高了學生的創(chuàng)新思維的能力。

三、結語

圍繞CDIO工程教育模式進行理論力學課程教學，將啟發(fā)式教學法、探索性實驗教學法、研究式教學法融入到課程的教學過程中，理論與實踐相結合，使過去枯燥的理論力學課程教學變成了學生感興趣的課程。按照這種教學模式進行該課程教學，不僅激發(fā)了學習理論力學的熱情和動力，而且也加強了學生解決實際問題能力和創(chuàng)新思維能力的培養(yǎng)。

[1]林藝真.CDIO高等工程教育模式探析[J].哈爾濱學院學報，2008(4)：137-140.

[2]邵廣軍，呂平，王軍.CDIO工程教育模式下大學生非專業(yè)素質培養(yǎng)研究[J].黑龍江高教研究，2011(5):136-138.

[3]田海梅，朱保平，陳愛萍.基于CDIO模式的綜合項目改革的實踐[J].實驗技術與管理，2011(4)：130-132.

[4]王金娥.基于興趣和自主的CDIO教學模式研究[J].現代教育科學，2012(2)：89-91.

(責任編輯 文雙全)

Practice on the Teaching of the Course Theoretical Mechanics Based on CDIO Engineering Education Model

LIU An-zhong, ZHANG Su

(School of Civil Engineering, Anhui Jianzhu University, Hefei 230601 Anhui, China)

In the teaching of Theoretical Mechanics teachers are supposed, by use of CDIO engineering education model, to make a good conceiving and design on teaching focused on exploratory experiment, raise their interest in course learning and cultivate their capabilities in independent thinking and innovative thinking.

CDIO(=conceive, design, implement and operate); engineering education; Theoretical Mechanics; teaching; practice

2015-10-10

安徽高校省級教學研究重點項目(2014jyxm244)

劉安中(1958-)，男，安徽合肥人，安徽建筑大學土木工程學院教授。 張 速(1963-)，男，安徽合肥人，安徽建筑大學土木工程學院副教授。

G642.0

A

1671-9247(2016)02-0093-02