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基于CDIO教育理念的液壓與氣動技術課程教學探究


CDIO工程教育模式是近年來國際工程教育改革的最新成果,它以現代工業產品從構思研發到運行改良乃至終結廢棄的生命全過程為載體培養學生的工程能力,該能力不僅包括學科知識,而且包括學生的終身學習能力、團隊交流能力和在企業和社會環境下的構思、設計、實施、運行能力。CDIO理念是基于項目教育和“做中學”的體現,也是強化學生實踐能力的重要手段。在CDIO工程教育理念指導下,利用項目教學優勢,充分發揮學生的主觀能動性,注重培養學生工程技術應用能力,尤其是項目的構思、設計、開發和實施能力,以及較強的自學能力、組織溝通能力和協調能力。液壓與氣動技術是一門實踐性較強的課程,根據CDIO工程教育構思、設計、實現、運作的理念,設計一種教學模式,使現有資源能更好地應用與提升學生的學習能力,是課程改革中最主要的問題。
一、液壓與氣動技術課程教學的現狀
教師以多媒體教學為主,講課節奏快。學生很少有時間思考,只是死板的記憶一些知識點應付考試。同時,學生利用所學知識分析解決相關實際問題的能力差,教師課堂授課以講授法為主,缺乏創新引導。目前在國家將學生創新能力培養作為教育重點的背景下,教師授課還在沿用傳統的教學方式,缺乏創新引導,學生沒有創新的積極性,創新能力差。授課內容過分依賴教材,多數教師一直沿用一套教案,知識點講解依賴教材,知識內容跟不上液壓行業發展。學生學習的積極性不高,自主學習能力差。
二、液壓與氣動技術課程教學改革措施
(一)優化教學內容及結構
CDIO強調的是從學生個體能力到綜合能力的培養體系,CDIO培養大綱將工程畢業生的能力分為工程基礎知識、個人能力、人際團隊能力和工程系統能力四個層面,大綱要求以綜合培養的方式使學生在這四個層面達到預定目標。根據CDIO培養大綱的要求,結合學生特點,筆者所在學院課程組對液壓與氣動技術課程教學內容及結構進行了大膽的改革與優化。
1.設計理念。一條主線:以培養學生課程的應用能力為主線。三個注重:內容注重技術應用、培養注重應用能力、教學活動注重學生參與。
2.設計思想。“任務化”的學習內容、“工作化”的學習過程、“立體化”的學習資源、“多樣化”的學習環境、“激勵化”的學習評價。
3.內容設計。根據CDIO工程教育模式中構思—設計—實現—運作的思想,本著“圍繞職業定崗位,圍繞崗位定能力,圍繞能力設課程”原則,通過深入調研,確定了液壓與氣動技術這門課程所對應的崗位職責,以及此崗位群應具備的能力、知識和素質,再根據能力、知識和素質要求設置本課程的教學內容,確定了課程的一級項目、二級項目、三級項目,通過一系列一體化的學習,讓學生體驗真正的工程師在職業生涯所經歷的問題,如表1所示。

表1 基于CDIO工程教育模式的液壓與氣動技術課程項目教學內容
(二)教學方法改革
CDIO的教育模式更加突出學生在教學過程中的主體地位,讓學生積極地參與課堂學習。課程組根據課程內容的不同精心設計了教學方法。
1“.拆中學”。液壓與氣動技術課程中涉及大量液氣壓元件的原理、結構、維修等內容,課程組針對這一特點,在教學中為學生設計了液壓泵、液壓缸、液壓閥等液壓元件的拆裝學習項目,讓學生通過液壓元件的拆裝了解其內部結構方式、工作原理及容易出現的故障。
2“.畫中學”。液壓系統圖涉及大量液壓元件符號,而液壓元件符號,特別是壓力閥的圖形符號彼此很接近,常常是學生學習和一線技術人員難以分辨的。為此,課程教學團隊為學生設計了液壓元件符號“畫中學”項目,邊學習元件結構邊畫元件符號,讓學生從符號的設計意圖出發,直觀地理解液壓符號的圖線布置方式,為學生閱讀液壓回路圖、液壓系統圖打下基礎。
3“.仿中學”。液壓回路非常抽象,油路路徑變化復雜,靜態情況下很難理解。課程組為學生設計了利用festo仿真軟件,搭建回路、運行回路、檢查回路、修改回路的學習項目,使學生進入實體回路搭建之前,運用虛擬手段,采用虛—實交替的方式,為學生創造體驗探究的學習情境。
4“.做中學”。液壓回路的安裝、調控需要經過實際操作,學生才能了解掌握布管、安裝、調試的技能。課程組為學生設計了實體回路搭建項目,讓學生親自動手,設計回路—選擇元件—布置管路—安裝運行,幫助學生在實體回路搭建過程中掌握操作技能。
(三)評價方式改革
CDIO工程教育模式注重的是基礎知識、個人能力、人際團隊能力和工程系統能力多能力的培養,為此我們進行了評價方式的改革,有效保證學生CDIO能力的提高。評價采用“過程評價與結果評價相結合”“全面評價與單項評價相結合”“階段性評價與日常性評價相結合”的原則,主要從專業知識、崗位技能、職業素質三大方面進行評價,如表2所示。

表2 基于CDIO工程教育模式的液壓與氣動技術課程項目教學評價
三、結語
根據CDIO工程教育構思—設計—實現—運作的理念,針對液壓與氣動技術課程內容及培養目標,創設了適應CDIO工程教育的課程模式,在課程中設置多級教學項目,并通過一系列一體化的學習,結合具體的教學方法、教學手段及評價方法,讓學生體驗真正的工程師在職業生涯所經歷的問題,來達到CDIO理念要求的專業基本能力和專業核心能力,達到國家對工程應用人才需求的目標。

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