基于CDIO機(jī)械本科課程教學(xué)改革探索與實(shí)踐基于CDIO機(jī)械本科課程教學(xué)改革探索與實(shí)踐

中圖分類號(hào)：G642.0文獻(xiàn)《酥韭耄《A文章編號(hào)：1674-9324〔2022〕29-0152-03

“群眾創(chuàng)業(yè)，萬(wàn)眾創(chuàng)新〞是現(xiàn)時(shí)代的鮮明主題，創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新離不開(kāi)扎實(shí)的工科根底，高等項(xiàng)目教育那么為創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新提供理論根底和人才儲(chǔ)藏。CDIO項(xiàng)目教育模式是近年來(lái)國(guó)際項(xiàng)目教育改革的最新成果。如何將這個(gè)項(xiàng)目教育界的最新成果引入國(guó)內(nèi)，并外鄉(xiāng)化效勞于我國(guó)的項(xiàng)目教育，國(guó)內(nèi)學(xué)者做了大量的研究和工作。潘柏松等提出的S-CDIO培養(yǎng)模式，該教育模式是基于協(xié)同理論的CDIO項(xiàng)目教育模式，參與各方必須通力協(xié)作，在合作共贏的根底上致力于學(xué)生項(xiàng)目知識(shí)和能力的培養(yǎng)。吳鳴等提出以項(xiàng)目能力培養(yǎng)為導(dǎo)向的CDIO培養(yǎng)模式，認(rèn)為項(xiàng)目能力是工科畢業(yè)生最重要、最根本的素質(zhì)之一，項(xiàng)目教育從內(nèi)容組織、培養(yǎng)方式、實(shí)施過(guò)程都要著力于培養(yǎng)學(xué)生的項(xiàng)目能力，借以提高工科學(xué)生的就業(yè)適應(yīng)面。以上的研究成果對(duì)CDIO項(xiàng)目教育模式的外鄉(xiāng)化起了很大的引領(lǐng)作用，加速了CDIO項(xiàng)目教育理念在我國(guó)的進(jìn)程和開(kāi)展，推動(dòng)了我國(guó)項(xiàng)目教育的開(kāi)展。但是，縱觀以上的研究成果，只就CDIO項(xiàng)目教育模式外鄉(xiāng)化過(guò)程提出相應(yīng)的框架、課程體系、實(shí)施過(guò)程以及評(píng)價(jià)體系，鮮有將CDIO項(xiàng)目教育模式與具體專業(yè)知識(shí)、專業(yè)技能傳授過(guò)程有機(jī)結(jié)合的外鄉(xiāng)化CDIO培養(yǎng)模式，因此，在我國(guó)CDIO項(xiàng)目教育模式外鄉(xiāng)化進(jìn)程中，有必要研究CDIO項(xiàng)目教育理念與具體專業(yè)教學(xué)內(nèi)容的深度融合。筆者在深入研究CDIO項(xiàng)目教育模式的理念、內(nèi)涵和實(shí)施過(guò)程后，將CDIO項(xiàng)目教育模式與機(jī)械本科專業(yè)的根本知識(shí)與根底理論傳授過(guò)程深度融合，提出了機(jī)械項(xiàng)目領(lǐng)域的CDIO〔MechanicalCDIO，簡(jiǎn)稱M-CDIO〕工程教學(xué)體系，并對(duì)M-CDIO工程教學(xué)體系的內(nèi)涵、特征以及實(shí)施過(guò)程進(jìn)行了詳細(xì)的闡述。

一、CDIO項(xiàng)目教育模式與機(jī)械本科專業(yè)教學(xué)的嵌合

1.CDIO項(xiàng)目教育模式。CDIO項(xiàng)目教育模式是由美國(guó)麻省理工學(xué)院和瑞典皇家理工學(xué)院等四所大學(xué)組成的項(xiàng)目教育改革團(tuán)隊(duì)提出、并持續(xù)開(kāi)展和倡導(dǎo)的全新項(xiàng)目教育理念。CDIO代表構(gòu)思〔Conceive〕、設(shè)計(jì)〔Design〕、實(shí)現(xiàn)〔Implement〕、和運(yùn)作〔Operate〕，它是以項(xiàng)目能力培養(yǎng)為目標(biāo)，將工科畢業(yè)生的能力分為項(xiàng)目理論知識(shí)、個(gè)人能力、人際交流與團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和企業(yè)項(xiàng)目系統(tǒng)運(yùn)作能力4個(gè)層面，涵蓋17種不同的主要能力，在執(zhí)行操作層面細(xì)分為更具體的73種不同的技能。國(guó)外高等工科院校的實(shí)踐證明：實(shí)施CDIO項(xiàng)目教育模式的學(xué)校，這4個(gè)層面得到充沛培養(yǎng)和訓(xùn)練的工科學(xué)生，就業(yè)前景普遍看好，大都供職于大型的跨國(guó)公司。

2.機(jī)械項(xiàng)目本科專業(yè)的CDIO工程教學(xué)體系。以“厚根底，強(qiáng)能力〞為人才培養(yǎng)目標(biāo)的應(yīng)用型技術(shù)大學(xué)，更重視學(xué)生項(xiàng)目能力的培養(yǎng)。CDIO項(xiàng)目教育模式的實(shí)施必須與專業(yè)教學(xué)內(nèi)容深度融合，賦予它新的內(nèi)涵與特色，圖1〔見(jiàn)下頁(yè)〕表示了CDIO項(xiàng)目教育模式與機(jī)械本科專業(yè)的有效嵌合。

由圖1可知：機(jī)械領(lǐng)域產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的四個(gè)環(huán)節(jié)〔含糊前端、設(shè)計(jì)階段、制造階段和產(chǎn)品銷售〕與CDIO項(xiàng)目教育的四個(gè)階段〔構(gòu)思階段、設(shè)計(jì)階段、實(shí)施階段和運(yùn)作階段〕不謀而合。這樣，在機(jī)械本科專業(yè)的教學(xué)中，以CDIO項(xiàng)目教育模式為綱領(lǐng)，以機(jī)械產(chǎn)品研發(fā)到產(chǎn)品運(yùn)行的生命周期為載體，以學(xué)生為中心，以項(xiàng)目能力培養(yǎng)為目標(biāo)，以“工程〞、“微工程〞為伎倆，將機(jī)械領(lǐng)域的根本知識(shí)和根底理論糅合在“工程〞、“微工程〞的計(jì)劃原理構(gòu)思，裝配圖、零件圖設(shè)計(jì)，零件制作實(shí)施和產(chǎn)品銷售、售后四個(gè)階段，賦予CDIO項(xiàng)目教育模式中構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)施和運(yùn)作四個(gè)階段新的內(nèi)涵，實(shí)現(xiàn)CDIO項(xiàng)目教育模式與機(jī)械領(lǐng)域教學(xué)的有機(jī)結(jié)合，形成了機(jī)械項(xiàng)目領(lǐng)域的CDIO〔MechanicalCDIO，簡(jiǎn)稱M-CDIO〕工程教學(xué)體系，并具有下列特征。

1.良好的項(xiàng)目能力培養(yǎng)。在M-CDIO工程教學(xué)體系中，隨著糅合了機(jī)械領(lǐng)域的根本知識(shí)和根底理論的“工程〞、“微工程〞實(shí)施，學(xué)生的項(xiàng)目理論知識(shí)、個(gè)人能力、人際交流與團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和企業(yè)項(xiàng)目系統(tǒng)運(yùn)作能力4個(gè)層面都得到了全面、系統(tǒng)、具體的訓(xùn)練，培育滿足現(xiàn)代社會(huì)和現(xiàn)代項(xiàng)目需要的、具有較強(qiáng)項(xiàng)目能力的項(xiàng)目技能型人才，合乎我國(guó)應(yīng)用型高校的辦學(xué)定位和人才培養(yǎng)目標(biāo)。

2.“情境式〞、“體驗(yàn)式〞學(xué)習(xí)項(xiàng)目理論知識(shí)的環(huán)境。在M-CDIO工程教學(xué)體系中，學(xué)生組成學(xué)習(xí)小組，通過(guò)相互分工、協(xié)作完成“工程〞、“微工程〞的形式學(xué)習(xí)機(jī)械領(lǐng)域根本知識(shí)和根底理論，改變了傳統(tǒng)以“記憶、考試、拿證〞為目的的項(xiàng)目理論知識(shí)學(xué)習(xí)模式，為學(xué)生提供了在學(xué)中用，在用中學(xué)的情境，實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)踐的有機(jī)聯(lián)系和良性互動(dòng)，使知識(shí)從實(shí)踐中來(lái)，又回到實(shí)踐中去，合乎哲學(xué)領(lǐng)域的認(rèn)識(shí)實(shí)踐觀。

3.“學(xué)生中心，教師主導(dǎo)〞的授課模式。在M-CDIO工程教學(xué)體系中，需以學(xué)生為中心，以“工程〞、“微工程〞為抓手，針對(duì)機(jī)械項(xiàng)目專業(yè)每門(mén)課程的特點(diǎn)，設(shè)置假設(shè)干個(gè)糅合了課程的根底知識(shí)和根本技能不同的“工程〞、“微工程〞。課程的學(xué)習(xí)，先通過(guò)教師授課，講解本課程的根本概念、知識(shí)點(diǎn)，然后讓學(xué)生完成這些“工程〞、“微工程〞來(lái)再現(xiàn)、穩(wěn)固課程知識(shí)，使一些抽象的概念具體化，使過(guò)去從實(shí)踐中抽象而獲得的知識(shí)、理論重新回到項(xiàng)目實(shí)踐中，指導(dǎo)實(shí)踐，學(xué)生在實(shí)踐中主動(dòng)、積極地學(xué)習(xí)課程知識(shí)。

二、M-CDIO工程教學(xué)體系在機(jī)械項(xiàng)目本科專業(yè)的實(shí)施過(guò)程

機(jī)械系統(tǒng)一般由動(dòng)力系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)、執(zhí)行和控制系統(tǒng)等子系統(tǒng)組成。機(jī)械類本科專業(yè)畢業(yè)生應(yīng)該具備根據(jù)機(jī)械系統(tǒng)的功能，能夠獨(dú)立地完成機(jī)械系統(tǒng)構(gòu)思、設(shè)計(jì)、制造和運(yùn)作的根本能力，為社會(huì)、企業(yè)提供優(yōu)質(zhì)高效、物美價(jià)廉的機(jī)械產(chǎn)品。如果將機(jī)械系統(tǒng)功能、結(jié)構(gòu)的完整呈現(xiàn)看作是一個(gè)大“工程〞，那么系統(tǒng)中的子系統(tǒng)功能、結(jié)構(gòu)的呈現(xiàn)可以看作是一個(gè)“微工程〞。M-CDIO工程教學(xué)體系的實(shí)施，關(guān)鍵在于對(duì)“工程〞、“微工程〞的具體落實(shí)和完成，大致要經(jīng)過(guò)下列過(guò)程。1.“《目〞總體計(jì)劃原理設(shè)計(jì)。根據(jù)機(jī)械系統(tǒng)的功能要求，確定機(jī)械系統(tǒng)的根本工作原理，進(jìn)而獲得完成該功能的技術(shù)系統(tǒng)，確定總體的主要參數(shù)和結(jié)構(gòu)布局設(shè)計(jì)，形成機(jī)械系統(tǒng)總體計(jì)劃設(shè)計(jì)圖和結(jié)構(gòu)布局圖，同時(shí)編寫(xiě)總體設(shè)計(jì)報(bào)告及技術(shù)表明書(shū)，為“工程〞的順利實(shí)施和完成奠定根底。

2.“微工程〞計(jì)劃原理設(shè)計(jì)。根據(jù)圖的機(jī)械系統(tǒng)組成，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)各個(gè)子系統(tǒng)功能的計(jì)劃原理，確定實(shí)現(xiàn)各個(gè)功能的具體機(jī)構(gòu)，形成機(jī)構(gòu)原理圖，編寫(xiě)“微工程〞計(jì)劃設(shè)計(jì)報(bào)告及技術(shù)表明書(shū)。比方原動(dòng)機(jī)采用電動(dòng)機(jī)還是內(nèi)燃機(jī)，傳動(dòng)系統(tǒng)、執(zhí)行系統(tǒng)采用什么樣的機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)，是集中驅(qū)動(dòng)還是分散驅(qū)動(dòng)等。“微工程〞的功能原理與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)效勞于“工程〞的總體功能，受“工程〞的總體結(jié)構(gòu)布局約束。

3.“工程〞、“微工程〞的項(xiàng)目圖設(shè)計(jì)。根據(jù)前面二步形成的圖紙和設(shè)計(jì)報(bào)告，對(duì)“工程〞、“微工程〞進(jìn)行詳細(xì)的技術(shù)設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，最終得到“工程〞、“微工程〞的總裝配圖、子裝配圖和零件圖及設(shè)計(jì)技術(shù)表明書(shū)等資料。

4.“工程〞、“微工程〞制造工藝、工裝設(shè)計(jì)。根據(jù)現(xiàn)有的制造工藝水平和設(shè)計(jì)的技術(shù)要求，設(shè)計(jì)零件的制造工藝和裝配工藝以及相應(yīng)的工裝夾具。形成“工程〞、“微工程〞完整的制造工藝過(guò)程，并編寫(xiě)制造工藝規(guī)程及技術(shù)文件，比方繪制工序圖，制定工序卡，確定切削參數(shù)等。最終得到能完成預(yù)定功能的機(jī)械產(chǎn)品。

5.“工程〞、“微工程〞過(guò)程管理與運(yùn)作。由于團(tuán)隊(duì)的分工和協(xié)作，上述過(guò)程離不開(kāi)“工程〞、“微工程〞的過(guò)程管理與運(yùn)作。過(guò)程管理與運(yùn)作可以使“工程〞、“微工程〞按順序、有步驟、有目的地齊頭并進(jìn)，而不至于出現(xiàn)“短腿〞現(xiàn)象，縮短“工程〞、“微工程〞進(jìn)程。同時(shí)，過(guò)程管理與運(yùn)作還與機(jī)械產(chǎn)品后期的營(yíng)銷與售后效勞等業(yè)務(wù)流程有關(guān)，也與學(xué)生個(gè)人的組織、溝通、交流與協(xié)作能力息息相關(guān)。

上述過(guò)程中，第一、二步為“工程〞的計(jì)劃設(shè)計(jì)階段，屬于M-CDIO工程教學(xué)體系中的C階段，即構(gòu)思階段；第三步為“工程〞的圖紙結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段，屬于M-CDIO工程教學(xué)體系中的D階段，即設(shè)計(jì)階段；第四步為“工程〞的生產(chǎn)制造階段，屬于M-CDIO工程教學(xué)體系中的I階段，即實(shí)施階段；第五步為“工程〞的營(yíng)銷與售后效勞階段，屬于M-CDIO工程教學(xué)體系中的O階段，即運(yùn)作階段。在M-CDIO工程教學(xué)體系中，隨著糅合了機(jī)械專業(yè)根底知識(shí)和根本技能的一系列“工程〞、“微工程〞的實(shí)施和完成，學(xué)生不僅在項(xiàng)目理論知識(shí)、個(gè)人能力、人際交流與團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和企業(yè)項(xiàng)目系統(tǒng)運(yùn)作能力4個(gè)層面都得到了全面、系統(tǒng)、具體的訓(xùn)練，而且熟悉了“工程〞、“微工程〞的操作流程，模擬企業(yè)工程的運(yùn)作過(guò)程，使學(xué)生畢業(yè)后能更好的了解和融入企業(yè)，尋找到理想的工作。

三、機(jī)械本科專業(yè)實(shí)施M-CDIO工程教學(xué)體系的功效

自我校成為全國(guó)首批試點(diǎn)學(xué)校以來(lái)，機(jī)械學(xué)院在教學(xué)上始終堅(jiān)持CDIO項(xiàng)目教育模式，經(jīng)過(guò)七八年的摸索和實(shí)踐，形成了自己特色的M-CDIO工程教學(xué)體系，具體體現(xiàn)在學(xué)生補(bǔ)考率、加入學(xué)科競(jìng)賽和學(xué)生就業(yè)率等硬指標(biāo)上。機(jī)械專業(yè)自從實(shí)施了M-CDIO工程教學(xué)體系，專業(yè)根底課比方理論力學(xué)、材料力學(xué)、機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)等都是學(xué)生補(bǔ)考率很高的科目，近4年來(lái)學(xué)生補(bǔ)考率逐年下降，學(xué)生組隊(duì)加入學(xué)科競(jìng)賽獲獎(jiǎng)數(shù)逐年增加，獲獎(jiǎng)質(zhì)量也得到改善，2022年國(guó)家級(jí)獲獎(jiǎng)為0，2022年獲得0的突破，到2022年獲得國(guó)家級(jí)獎(jiǎng)項(xiàng)7項(xiàng)，省級(jí)獲獎(jiǎng)也在逐年增加，2022年到達(dá)52項(xiàng)，歷年最高；機(jī)械項(xiàng)目本科專業(yè)畢業(yè)生的平均就業(yè)率不僅從2022年的86.6%回升到2022年的95.69%，提高了近10個(gè)百分點(diǎn)，功效相當(dāng)可觀。

四、總結(jié)

CDIO項(xiàng)目教育模式是國(guó)際項(xiàng)目教育改革的最新成果，也是我國(guó)高等項(xiàng)目教育改革的方向。M-CDIO工程教學(xué)體系是以CDIO項(xiàng)目教育模式為綱領(lǐng)，以機(jī)械產(chǎn)品研發(fā)到產(chǎn)品運(yùn)行的生命周期為載體，以學(xué)生為中心，以項(xiàng)目能力培養(yǎng)為目標(biāo)，以“工程〞、“微工程〞為伎倆，將機(jī)械領(lǐng)域的根本知識(shí)和根底理論糅合在“工程〞、“微工程〞的計(jì)劃原理構(gòu)思，裝配圖、零件圖設(shè)計(jì)，零件制作實(shí)施和產(chǎn)品