机械工程材料知识点_基于CDIO理念的“工程材料与加工”课程教学模式改革

　　摘要：简要介绍了在当前工程教育的一个新目标CDIO模式下的“工程材料与加工”课程在教学理念、教学目标、教学方法和评价体系上的改革和思考，探讨课程CDIO培养模式，为CDIO教育模式在本课程的实践及应用型人才培养提供参考。
　　关键词：CDIO；工程材料与加工；教学改革
　　作者简介：李彦霞（1979-），女，河南南阳人，广东白云学院机电工程学院材料工程系副主任，讲师；雷萍（1964-），女，四川都江堰人，广东白云学院机电工程学院助理院长，讲师。（广东?广州?510430）
　　基金项目：本文系广东白云学院校级教研教改项目的研究成果。
　　中图分类号：G642.0?????文献标识码：A?????文章编号：1007-0079（2012）26-0063-02
　　工科历来是人们青睐和报考最热门的学科之一。工程教育是最受重视的高等教育组成之一，工程教育的改革和发展也是工程界和教育界非常关注的问题。CDIO工程教育模式是近年来国际工程教育改革的最新成果。从2000年起，麻省理工学院和瑞典皇家工学院等四所大学组成的跨国研究，在1600万美元资金资助下经过四年的探索研究，创立CDIO工程教育理念并成立CDIO国际合作组织。CDIO代表构思（Conceive）、设计（Design）、实现（Implement）和运作（Operate），它以产品研发到产品运行的生命周期为载体，让学生以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式学习工程。
　　随着CDIO的引入，我国已经超过30所高校引入CDIO模式，部分高校正在进行CDIO的试点工作，广东白云学院（以下简称“我校”）2010年引入CDIO模式，作为我校首批进入CDIO试点的课程“工程材料与加工”，在以下方面进行了一些探索，取得了一定的成绩。
　　一、CDIO模式下“工程材料与加工”课程教学模式改革
　　1.教学理念
　　“工程材料与加工”是高校工科机械类必修的一门技术基础课，也是大学阶段接触较早的一项工程实践训练，该课程工艺性和实践性较强，内容有广度而无深度，涉及设备繁多，但历年来课时较少。结合本课程的特点，按照CDIO的工程教育理念，有针对性地加大实践教学的力度，将“做中学”的教学理念引入课堂教学，从而激发学生学习的积极性和主动性，加强学生的能力培养。
　　2.教学目标
　　结合本专业的教学特点，将教学大纲的内容设计为两大部分：理论知识掌握和能力培养。比如在“铸造”这一篇，理论知识包括：了解液态合金的充型；了解铸件的凝固与收缩；了解铸造内应力、变形和裂纹以及质量控制；掌握铸铁件的生产；熟悉铸钢件的生产；了解特种铸造；了解先进铸造技术；重点掌握合理地控制铸件的凝固、铸造内应力及铸造的工艺，掌握灰铸铁的生产包括牌号、组织、性能及其应用，熟悉球墨铸铁、可锻铸铁的生产和应用。能力培养包括：具备查阅工艺手册及合理选择铸造工艺参数的能力；具备阅读并分析铸造工艺图的能力；能根据零件特点合理选择铸造方法及工艺；初步具备分析和解决铸造生产过程的相关技术问题的能力。CDIO的教学目标包括：基础知识理论，与本技术领域有关的自然科学知识，工程专业性知识，本专业前沿知识理论；个人专业技能和态度，问题解决能力，动手实验能力，系统思考能力及专业态度；人际交往能力，即团队协作和交流能力；构思-设计-实现-运作能力；在充分理解社会、商业背景下进行系统工程实施的能力。这些教学内容的设计显然和CDIO的教学目标是一致的。
　　3.教学内容和教学方法
　　（1）综合利用多种教学模式。“工程材料与加工”是一门技术基础课，内容有广度而无深度，叙述性的内容多，琐碎、易懂，但难以形成深刻而具体的认识。学生在学习时，感到概念多，头绪多，内容枯燥无味。而传统的教学多是采用板书，辅以挂图、投影的教学模式。这种教学模式的特点是效率低、课程信息量小，难以解决信息的快速更新，更难以引起学生对此门课的较大兴趣。随着计算机的普及及互联网的发展，各种各样的信息资源不断涌入，也给教学注入了新的生机和活力。教师可充分利用网络资源，做成多媒体课件，辅以动画，生产现场视频，让学生更生动直观地学习到更多的信息和内容，而且极大地调动学生的学习积极性。同时教师还可以利用网络资源，收集尽可能新的课程相关资源，及时更新课程内容，正如CDIO要求的一样提供该课程前沿知识理论。根据经验人们一般能记住自己阅读内容的10％，自己听到内容的20％，自己看到内容的30％，自己同时听到和看到内容的50％，而自己交流内容的70％。随着CDIO教学方法的引入，学生普遍反映极大地强化了他们对知识的理解及掌握，而且学习积极性大大提高。
　　（2）课堂教学与课外自学相结合。随着我校“3+1”教学改革的全面展开，课程教学时间相对更加有限。如何在有限的课时内将重点内容讲解透彻又能顾及到基本信息面，这成了每一位教师面临的难题。笔者结合课程特点，进行课内讲解与课外自学相结合，课内时间解决学生需要重点掌握的知识点，对于易于理解的部分略讲，难点的部分教师进行详细讲解，引导学生自学和教师讲解相结合；重点难点突出，详略得当。同时把学生分成不同小组，指定部分内容，由各组推选学生代表进行内容的设计、讲解，教师再进行详细地内容解析和点评，让学生体会教师的感觉，学会换位思考，尊重教师的劳动成果，同时起到教学相长的目的。
　　（3）增加工程实践的内容。学科知识是按照知识体系的逻辑进行分类的，工程实践是综合的。大学生综合资质的提高和创新能力的培养依赖于各个教学环节的支撑，其中实践性教学是工科院校教学中相当重要的一环。因此在课程中能采用实例讲解的尽量不用文字说明；能够创造条件进行动手操作的尽量不采用理论讲解；没有条件实际动手、操作性又很强的尽量采用生产现场操作视频。由于“工程材料与加工”课程的特点是在总结长期实践的基础上形成的，各种技术的操作性强，根据此特点设计工程实践基地，尽可能让学生能动手体验技术特点及要领。比如金相显微镜的使用及材料的组织观察中，传统教学中这个实验是验证性实验，学生很难了解这项实验在将来生产实际中有何用处。在课外实验中，让学生借助金相显微镜对断裂的零件进行各方面分析，进而确定材料及断裂原因，并形成书面报告。这就要求学生综合设计流程，进行断口分析，磨金相，观察金相，这样的实验不仅让学生通过主动学习把零散的知识有机结合起来，综合利用，而且有效地提升了学生解决问题、分析问题的能力。
　　（4）评价体系设计。传统的单一试卷考核方式，命题多采用填空、选择、简答等题型，这种考核方式虽然能考核学生的理论知识掌握，但很难考核学生动手能力和创新能力，而且部分学生通过考前突击记忆的方式也能拿到高分，很难考查学生的综合能力。我校初步将考核成绩分为三部分，一部分是平时作业部分和考勤，第二部分是设计性实验部分成绩，第三部分是试卷成绩。试卷命题改变传统记忆性的内容，增加应用性内容和客观题部分，比如工艺分析和计算等，实际生产的材料选择及热处理工艺路线设计等。这样三部分结合不仅考核出学生的知识掌握，而且客观题及设计部分又可以反映出学生解决实际问题的能力，这种考核方式符合CDIO标准中关于学生考核中能力考核的标准。
　　二、结束语
　　我校在CDIO教学模式的指导下，进行了“工程材料与加工”课程在教学理念、教学目标、教学方法和评价体系上的改革和探索，探讨了该课程CDIO培养模式。然而CDIO是一个系统工程，教师将深入此模式，在实践中不断完善教学模式，优化教学方法，为CDIO教育模式在本课程的实践及应用型人才培养提供参考。
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　　（责任编辑：宋秀丽）