牟志然，陳彩萍，俞曉峰

（太原學院，山西 太原 030032）

1 引言

CDIO 工程教育模式是麻省理工學院和瑞典的查爾摩斯工業(yè)大學、林雪平大學以及瑞典皇家工學院，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 代表構思（Conceive）、設計（Design）、實現（Implement）和運作（Operate），它以產品研發(fā)到運行周期為載體，建立起相互聯(lián)系的課程體系，讓學生以主動的、實踐的方式學習工程理論、工程技術以及工程實踐經驗[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)、全面實施以及檢驗測評的教學標準。

截至2013年，已有幾十所世界著名大學加入了CDIO 組織，其機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)的學生深受社會與企業(yè)歡迎。我國最早是在汕頭大學、南京工程學院等十八所院校作為試點進行CDIO理念教學模式，目前也取得了一定實踐的經驗。因此，為了培養(yǎng)學生綜合實踐能力以及實踐創(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狀

科學技術是生產力，而且是第一生產力，這充分說明科學技術在國民經濟發(fā)展過程中的重要地位。工科教育是提高科學技術非常關鍵的一步，因此工科教育必須與當今的工程實際相結合，服務于工程實際，同時在服務工程實際過程中發(fā)現問題，并且解決問題，反過來再豐富和補充理論知識。

現在工科教育出現的主要問題，首先，多數高校向研究型大學轉型，這必然導致工作重心向科研方向傾斜，進而淡化應用教育，盲目地追求科研創(chuàng)新能力，而忽略工程應用能力的培養(yǎng)，這是本末倒置的。其次，高校教師的引進，多數是學校剛畢業(yè)的學生，他們理論基礎比較扎實，但是對現實中的最新技術、最新設備，以及最新加工方法，缺少必要的認識，這樣教師不能把最新的科技成果融入到授課過程中，不能夠充分提高學生上課的積極主動性，同時教師如果科研任務過重，必然沒有足夠精力開展實踐應用教學。再次，隨著科研成分的加重，學校在購置實驗設備方面，更加向研究性設備傾斜，減少工科實驗設備的購置，這樣必然弱化對學生實踐能力的培養(yǎng)，導致學生對工程教育的重要性的認識及作用缺乏解決實際工程問題的能力，缺乏對工程問題所涉及的決策能力、協(xié)調能力以及管理能力[2-3]。此外，由于學校經費有限，同時學校與企業(yè)聯(lián)合辦學的意識不足，導致學生畢業(yè)生產實習環(huán)節(jié)以參觀為主，學生的工程實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，不斷改進工科教育理念，提高教育教學質量。

3 基于CDIO理念的工程制圖課程

工程制圖是工科院校開設的一門重要的專業(yè)基礎課，其目的在于培養(yǎng)學生的空間想象能力，最終達到讀圖和設計圖紙的能力，在整個學習過程中逐步了解產品的設計、產品的規(guī)范標準，對以后的工程實踐和職業(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》課程通常設在大學一年級學習，他們既缺乏機械方面的專業(yè)知識，又沒有經過金工實習的實踐訓練，而本課程又是一門實踐性較強的技術基礎課。工程制圖課程在授課過程中主要采取多媒體、板書以及掛圖相結合的方式進行，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束后，再安排學生進行零部件測繪和CAD（Computer Aided Design）課程學習。這種授課模式無法使學生的理論學習與技能訓練交融并進，學生是被動式的學習，往往感到枯燥難懂，積極性和主動性難以調動，甚至產生厭學情緒。同時，學生的實際技能培養(yǎng)不到位，不具備獨立工作的能力，靈活應用知識的能力更顯不足，難以達到預期的培養(yǎng)目標。因此，工程制圖課程需要一種全新的工程教育理念，來提高學生學習的主動性，同時培養(yǎng)學生自主學習能力、創(chuàng)新思維能力以及動手實踐能力。

3.2 CDIO理念在工程制圖課程中的應用

首先，培養(yǎng)學生學習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)基礎課，目的在于培養(yǎng)學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踐經驗及經歷講授給學生，使同學們對工程實際有一個初步的了解，同時對以后的職業(yè)生涯有一個感性認識，提升學生對工程制圖課程的學習興趣。其次，將灌輸式授課向啟發(fā)式授課方式轉變。灌輸式授課方式是一種被動學習方式，這種授課方式學生積極性不高、互動性不強，學生容易產生厭學情緒，學習效果會大打折扣。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)引導作用，讓同學們自己發(fā)現問題，自己解決問題[4]。學生在發(fā)現問題和解決問題過程中，主動去查閱有關資料，在解惑的過程中來積累知識，而這種自己通過發(fā)現問題而積累的知識，往往掌握的最扎實牢靠。這種授課方式，更注重培養(yǎng)學習主動學習的能力，這種主動學習的能力在以后的學習和工作過程中恰恰是最重要的。第三，將工程實踐融入到工程制圖課程中。工程制圖課程主要是培養(yǎng)學生的空間想象能力，學生將老師所講授的知識消化吸收，必須經過實踐訓練，而且要反復多次，形成學習到實踐，再學習到再實踐的教學方法[5]。只有通過實踐才能充分吸收所學習的知識，學生才能更好地掌握所學的知識。此外，積極鼓勵同學們參加課外科研活動，提高學生的動手能力。工程制圖課程在教學過程中，我們要求學生做到手腦并用，熟練使用繪圖儀器，按照規(guī)范方法進行繪圖，提高了學生的動手能力。同時在課余時間，教師可以鼓勵學生多參加課外科研活動，使同學們充分運用所學的知識，提高學生運用所學知識來解決實際工程問題的能力[4]。第四，鼓勵學校與企業(yè)聯(lián)合辦學。請企業(yè)的工程師指導學生構思以及設計產品，讓同學們再到企業(yè)中去參觀，使同學們了解如何將工程技術圖紙轉化為實際產品，讓同學們親身感受產品從設計到成品的整個過程。

4 基于CDIO理念工程制圖課程的實施

4.1 實施過程

首先，CDIO工程培養(yǎng)目標的完成主要通過基于項目的授課方式。在授課過程，所使用的案例，均采用現實生活中實際的機械零件，實際中的常見零件為同學們所熟知，這樣學生學習新知識更得心應手[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)學生主動學習的能力，同時鍛煉學生的語言表達能力、團隊協(xié)作能力。第三，對于不復雜的機械零件，學生可以自行動手制作三維模型，根據自己制作的三維模型，繪制三視圖。第四，分階段進行考核，根據各階段的綜合表現，給予成績，這種考查方式更客觀，更能反映學生的綜合能力。

4.2 基于CDIO理念的工程制圖課程實施案例

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

首先，教師選定項目式授課的主要內容，一個是柱塞泵的裝配圖，另一個是手壓閥的裝配圖。其次，指導教師將學生按照學號順序進行分組，下達測繪任務，為培養(yǎng)學生的自主學習能力，要求每組同學完成一張裝配圖、兩張零件圖，零件圖為一張軸類零件圖、一張盤類零件圖，同學們也可以自行選取零件圖，以發(fā)揮學生學習主動性，同時培養(yǎng)學生的自主學習能力。第三，同學們分組討論，查閱有關資料，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能力、語言表達能力以及團隊協(xié)作能力。同學們明白工作原理之后，進行方案討論，確定三視圖的表達方案，各組之間表達方案可以不盡相同，有助于培養(yǎng)學生綜合運用知識的能力，同學們討論及查閱資料，最終完成指導教師所安排的測繪任務。第四，每組同學選出一名代表，講解圖中所表達的工作原理及主要內容，其他同學也要對該組同學的圖樣進行評價。指導教師最后進行分析指導，指出圖樣的優(yōu)缺點，再結合每位同學平時的表現情況，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變。教師從傳統(tǒng)的知識的傳授者向教學任務的設計者轉變。在現實教學過程中理論課程相對多一些，實踐動手環(huán)節(jié)相對少一些，這就要求教師設計好課程項目，使學生在動手實踐環(huán)節(jié)中提升自己的動手能力，強化對理論知識的理解[8]。其次，教師與學生之間的關系需要轉變。在傳統(tǒng)教學過程中，學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)學生主動學習的能力，這就要求教師的角色向學生學習的引導者方向轉變。教師與學生的關系由管理與被管理向引導與被引導方向轉變，從而激發(fā)學生的創(chuàng)造力，提高學生的動手能力、團隊協(xié)作能力、語言表達能力。第三，要求教師自己不斷學習和提高。工程制圖一門專業(yè)基礎課，本課程要為其他課程服務，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習，來加強自身的業(yè)務能力。第四，鼓勵教師去企業(yè)學習?？傮w上看教師理論基礎比較扎實，但是對現實中的最新技術、最新設備，以及最新加工方法，缺少必要的認識。鼓勵教師去企業(yè)學習，有助于提高教師的實踐能力素質，提升實踐環(huán)節(jié)的教學水平。

5.2 對實驗設施提出更高要求

為培養(yǎng)學生的動手能力，以及完成實踐教學任務，對實驗設施提出了較高的要求。實驗設備必須能完成教學大綱所要求的授課任務，同時實驗設備的數量必須保證每位同學都能得到充分訓練。為培養(yǎng)學生的創(chuàng)造性思維，還需要購置一些培養(yǎng)創(chuàng)新性思維的設備，例如機械創(chuàng)新設計實驗柜等。同學們在課余時間可以參加一些科研活動，以提高學生的動手能力，這就需要學校有自己的工程訓練中心，同時對學校的實驗設備以及實訓場地也提出了較高的要求。

6 結束語

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)學生的創(chuàng)新能力，提高學生的自主學習能力、團隊協(xié)作能力以及語言表達能力。CDIO 工程教育模式更注重培養(yǎng)學生的動手實踐能力，培養(yǎng)出的學生更符合社會需求，使學生、教師、學校以及企業(yè)均受益，提高我校的創(chuàng)新能力和應用實踐能力，為社會培養(yǎng)更多的應用型人才。