摘 要：基于CDIO理念，以机械设计系列课程体系为载体，旨在通过机械设计课程体系和教学内容的改革，强化工程理念，激发学生参加各类工程实践活动的热情，进而探索一条“集工程知识、能力和素质于一体、实现实践教学和理论教学无缝对接”的在“CDIO做中学”教学模式。

关键词：机械设计系列课程 CDIO 教学改革

中图分类号：G642 文献标识码：A

文章编号：1004-4914（2015）06-235-02

高等学校肩负着为国民经济各部门提供技术人才的重任，是集国家知识创新和知识传播于一体的重要阵地。以培养具有持续创新能力为己任的高等教育，必将为国民经济的发展和国家软实力的提升提供坚实的人才基础。

改革开放30多年来，“中国制造”以价廉、量大迅速占据国际市场，在一片衰败的经济中一支独秀，连续多年保持中国经济快速增长的强势劲头，以后来居上的强者风范接连追赶法、英、德、日，成为世界第二大经济体。但以低技术含量、粗放型经济增长模式为代价的经济繁荣，在展现综合国力强势上升的同时，也使我国饱偿了牺牲环境和能源所带来的沉重代价。

实现中华民族的伟大复兴，构筑“强国梦”，必需具有创新型的原创设计，拥有高素质、创新能力的工程类人才，是中国成为高科技含量的“机械设计强国”的不竭动力；中国设计必然要经历一次脱胎换骨的质的飞跃，即从最初的仿照设计向创新设计过渡，进而完成拥有知识产权的原创设计，从而进级具有高技术含量的“机械制造强国”。

基于CDIO理念，以机械设计系列课程体系为载体的课程改革，旨在通过机械设计课程体系和教学内容的改革，强化工程理念，激发学生参加各类工程实践活动的热情，进而探索一条“集工程知识、能力和素质于一体、实现实践教学和理论教学无缝对接”的符合时代需求的工科人才。

一、机械设计系列课程的内涵

CDIO代表构思（Conceive）、设计（Design）、实施（Implement）和运行（Operate），其源于杜威的“做中学”思想，将实践教育融于与理论教育中。其重要性在于提供了一个很好的框架和理念，使学生能够以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式学习工程{1}。体现了现代工业产品从构思、研发到运行改良乃至终结废弃的生命全过程{2}。

机械设计系列课程在机械学科整个教育进程中，肩负着培养具有时代需求原创性设计能力的机械设计人才的重任。机械设计系列课程是指《机械原理》、《机械设计》及《机械精度设计与检测基础》等课程，在机械大类培养中肩负着构思（Conceive）机构设计方案、对机构的运动学分析、动力学分析，利用强度和刚度设计准则将机械方案中的机构设计转化成零、部件的结构设计 （Design），进而对满足互换性生产的零、部件实施（Implement）精度设计，最终运行（Operate）的结果是可加工的机械设计图纸。因而机械设计系列课程在机械设计人才培养模式中，是践行CDIO工程理念从最初的产品构思到最后机器成品运行的过程的最好诠释和最佳实施载体。

二、“机械设计课程设计体系”传统教学的弊端

机械设计系列课程在教学环节中由理论教学和实践教学组成。理论教学在高等教育中承载厚重理论基础的作用，实践教学在于检验理论教学的同时又拓展了理论教学的内涵，因而在教学环节中占据着理论与实践有机结合而又相互促进的重要地位，是学生从简单的基础认知上升到复杂的综合运用、从知识的原始积累到工程能力不断提升的过程，也是激发学生培养创新思维的重要环节。但在传统的机械设计系列课程体系教学过程中，“重理论、轻实践”导致高校过分关注理论基础，应试教育的结果，割裂了理论与实践之间的关系，造成学生只关注考试内容，忽视工程设计与实践，加剧工程教育科学化趋势愈演愈烈。高等教育对工程技术人才的培养严重偏离了工程技术的轨道、出现了理论与实践严重的脱节，所学知识无法应用于工程实际，在课程设计和毕业设计的诸多环节都验证了学生在工程实际设计中的苍白：在机械系统方案设计中学生无法将所学常用典型机构设计恰当地运用到综合设计中；在机械设计课程设计过程中，无法将教材理论内容升华到工程实际运用中，比如在传动系统参数选择过程中，单纯强调理论内容而不考虑工程实际，甚至在装配图、零件图中根本没有机械精度标注的概念。原本关系密切的三门课程，因为分在不同学期的讲解，而被学生认知为彼此独立的知识点。学完全部课程后，即使掌握了相关理论，而在解决工程实际运用时却不知如何下手。“重理论、轻实践”的教育后果，使工程人才的培养偏离了时代的需求，出现大量毕业生找不到工作的同时企业却出现严重的用人荒的尴尬局面。在华跨国公司和国内科技公司的人才需求调研结果，让所有从事高等教育的人感觉震惊：在数以千计的工科院校中，只能从国内10～15 所大学雇佣到合格的工科毕业生{3}。这就意味着高等学校在人才培养的模式上有着难推其咎的责任。倡导CDIO工程理念，重构课程体系和课程内容，培养具有创新能力的高素质人才是21世纪高等教育亟待解决的课题。

三、CDIO工程教育模式下机械设计系列课程的教改措施

基于CDIO教育理念对机械设计系列课程体系的改革，突出机械设计的构思多样性（综合性、多解性、再设计、创造性等）和机械设计中的共性内容{4}。强调设计思想、设计方法的培养和实施，是构成工程教育中极为重要的一环，课程内容不仅有很强的系统性、理论性，而且具有很强的实践性。因此机械设计系列课程在教学过程中向学生传递的教学理念，直接关系到机械类人才培养的质量。采用CDIO理念，将机械设计系列课程体系内容按照构思—设计—实现—运行四个层面进行课程内容设置，探索教学内容在“CDIO做中学”的教学模式，是我们本次进行课程体系改革的关键。

1.“构思”优化课程体系和教学内容。将CDIO教育理念融于课程体系中，将人才培养设定在CDIO的背景环境下，强调基础知识学习服务于工程实践。

基于CDIO理念，进行课程内容整合，帮助学生建立机械设计课程群的概念。如从机器的构成讲起，帮助学生梳理机械设计系列三门课程在整个教学计划中所起的功用和在工程实践中所扮演的角色，以图1所示的机械设计课程体系关系图讲清三者之间、诸多先修课程之间的关系，建立课程群的概念，让学生清楚各门课程体系之间的相互交叉和融合，以及在工程实践中所起的作用。通过机械设计课程群的建立，明确理论教学的最终目的是为工程实践中的机械设计服务的。通过重构理论体系，加强课程教学内容对工程实践的对接关系，培养出集工程知识、能力和素质于一体、实践教学和理论教学无缝对接的工程人才，重点推动基于工程实践的学习、基于工程设计的学习、基于工程案例的学习等多种研究性学习方法，不断强化学生创新能力的培养。

图1是我们在机械设计系列课程绪论课中向学生讲解的机械设计系列课程群之间的关系图。

2.“设计”教学方式和教学方法。传统机械原理课程讲授过分注重课程体系的完整性，以注重图解法教学和单一典型常用机构讲解为基础，而对机构综合设计特别是机械系统方案设计涉及较少，对实用性较强的解析法讲解不多，这就导致培养对象在进行相关设计时，只学会单一机构设计并能进行相关分析，而对研究对象整体进行机械系统方案设计时，缺乏机构创新能力和综合运用能力。

因而在机械设计系列课程讲解过程中，基于CDIO工程理念，精心“设计”教学环节，给学生创造融理论于实践中的接触式的学习方式，帮助学生建立认知课程体系，通过认知课程体系加深学生对基础理论理解和运用。从提升学生创新能力、工程设计与实践能力出发，在理论教学、实验教学和实践教学三个方面进行课程体系改革，在课堂教学中增加工程实际案例，在实验与实践教学环节中有目的加入提升创新能力培养因素，使创新能力培养与课堂教学融于一体，探索出一条集科学研究与工程能力培养相互促进的途径。

3.“实现”注重实践教学环节。从“提升工程创新意识和强化工程能力为目标”的宽口径、多渠道培养原则出发，改革实践教学环节。在充分把握好第一课堂教学的同时，带领学生开辟第二课堂教学活动，通过参加科研活动、机械原理和机械设计的创新大赛，培养学生在兼备专业基础知识同时，具有良好的人际沟通能力、团队协作精神和较强的工程实践能力。例如在机械原理课程设计环节中，由最初教师指定课题转化到2～3人一组，按照全国机械设计创新大赛模式，在课程设计环节向学生推出2～3个设计主题思想，由各组学生自由选择，完成相应的课程设计。在答辩环节中，增加学生自述、教师点评和学生互评环节，选出优秀的设计团队参加两年一度的全国机械设计创新大赛，在进一步拓宽学生创新视野的同时，对提升学生的创新思维和工程理念的培养，起着巨大的推动作用。在佳木斯大学校园里有越来越多的同学纷纷加入各种科技兴趣小组，在参加全国各级大学生科技创新活动中取得了成绩，激发学生将所学内容应用工程实践的浓厚兴趣。

4.“运行”提升学生工程实践能力。目前CDIO模式在国际高等教育中运行良好，其普适性和可操作性，决定其人才培养层次的多样化。在集大众教育和精英教育于一身的高等学府中进行CDIO模式教育，为社会提供高素质的人才做好技术储备。近几年来，通过教师精心设计的教学环节，培养学生在基础、实践并重的同时，注重加强学生创新能力的培养，越来越多的科学技术小组的出现。佳木斯大学正在不断调整自己的教育目标，为高等学校快速实现与社会接轨，正步入为社会培养合格的工程技术人员的健康轨道上。

结语

通过机械系列课程体系的改革和实践，探索了教学内容在“CDIO做中学”的教学模式，加强课程体系、课程内容和教学方法的综合配套改革，强化了学生工程意识的培养和团队协作精神；探讨机械类本科生工程能力与创新能力的培养、构成及生成机制，将创新教育与工程教育渗透到专业教育之中，为培养具有工程理念的高素质、创新型工程人才奠定了基础。

[基金项目：黑龙江省高等教育教学改革项目：地方高校机械类专业创新应用型人才培养模式的构建与实现（JG2013010516）；佳木斯大学教学研究重点项目：地方高校机械类专业创新应用型人才培养模式的构建研究（JYLA2012-006）]

注释：

{1}厉威成.CDIO模式的教育理念及其实践研究[D].四川师范大学，2012

{2}林艺真.CDIO高等工程教育模式探析[J].哈尔滨学院学报，2008（4）

{3}林键.高校工程人才培养的定位研究[J].高等工程教育研究，2009（5）

{4}钟毅芳.机械设计原理与方法[M].华中科技大学出版社，2007.2

（作者单位：佳木斯大学机械工程学院 黑龙江佳木斯 154007）

[作者简介：刘桂珍（1965—），女，黑龙江尚志人，副教授；于影（1962—），女，黑龙江佳木斯人，教授。通讯作者：于影]

（责编：若佳）