关于融入CDIO理念的工程图学教学改革实践

　　一、CDIO的引入与发展
　　近年来，CDIO工程教育模式推动了世界各地工程教育的发展，是世界工程教育改革的卓越成果。从2000年起，麻省理工学院和瑞典皇家工学院等4所大学，经过4年探索研究，提出CDIO工程教育模式，其中，C（Conceive）代表构思，D（Design）代表设计，I（Implement）代表执行，O（Operate）代表运作。它以产品的研发到运行的生命周期为载体，通过系统的产品设计让学生以主动的、实践的、课程间有机联系的方式学习。我国的工程教育改革也紧跟时代步伐，根据自身的教育特点和基本国情，努力实现CDIO教育理念与本土教育的有机结合，促进我国工程教育的发展，改变多年来工程教育与实际生产相脱离的现实。其中汕头大学于2005年最先开始展开CDIO工程教育改革的实践活动，并取得了良好的教学效果。此后几年，国内许多高校也纷纷开始进行基于CDIO模式的工程教育改革。
　　二、工程图学教学现状
　　工程图学是实践性很强的课程，传统的工程图学授课注重投影理论、三视图的阅读与绘制、图样表达等基础知识和基本能力的传授与训练，而忽视了该课程的实训性。由于缺少真实生产环节的生产实践活动，学生对一些涉及工程实际的知识点（如金属工艺知识、零部件设计及加工理论知识等）掌握不好，导致学生不能理解所标注尺寸的合理性，不懂得技术要求的填写等。因此，绘制的图纸不规范，存在较多问题。由于传统的重理论轻实践的教学模式，影响了学生工程实践能力的培养，不利于学生全面发展。而CDIO工程教育模式的改革正好可以弥补目前工程图学教育存在的不足。
　　三、融入CDIO教育理念的工程图学教学体系，体现做中学的实践理念
　　CDIO模式注重系统的能力的培养和工程素质的提高，得到了产业界的充分肯定。2005年燕山大学机械工程学院带头进行CDIO教学改革。里仁学院也紧跟步伐，根据我院的教学特色，重新审视传统的教学过程，反思其重理论轻实践的教学效果，开展了基于CDIO的工程图学教学改革，进行了一系列的探索和实践。
　　1。重建CDIO特色的课程体系，结合社会需求确定教学内容。
　　图样是设计、制造等各环节的重要技术资料，是工程界进行技术交流的语言，是每个工程技术人员必须掌握的基本技能。学生经过长时间的大学教育，毕业后所具备的技术知识、专业能力和工程素质，要能直接拿来为企业服务，得到社会的认可。如果教学过程只是纸上谈兵的过程，学生便不能把学到的知识灵活地运用到工程实践中，不了解实践中工程技术上的设计思路、零件结构的合理性、实际操作的方便性、图样表达和尺寸标注的完整性等。设计是为制造服务，制造是设计的后续。一个设计作品如果不能或难以制造出来，则只能是一个毫无意义的作品。因此，我们应该从工程实际出发，减少投影基础理论、相贯线、标准件等知识，加强工程上最常用的构型能力、图样表达能力、绘制和阅读工程图样的能力、计算机绘图能力等教学内容，注重能力的培养，重建基于CDIO理念的、与生产实际相结合的课程体系。
　　2。从产品设计制造出发，引入特色三级项目，融入CDIO理念。
　　以本教学改革使用的传动器为例，在学期初便把传动器展现给学生，在学习表达方法时，让学生自主讨论设计各个零件的表达方法；在学习零件图的过程中，结合零件的实际应用，再优化各个零件的表达方案，并使标注的尺寸能够满足设计和加工工艺要求，标注出设计、制造、检验等方面的技术要求；在学习装配图的过程中，根据传动器的工作原理和装配关系，分析、研讨装配图的表达方案，并绘制出传动器的装配图。这一过程主要由学习小组自主完成，小组代表陈述，学生集体讨论，教师给以适当的引导并做出点评。最后，完成设计说明书，并制作PPT进行答辩，由各小组组长评定打分。整个过程中，充分调动学生对工程实际的好奇心，引导学生在实践中自主学习，潜移默化地提高了自学能力。在此过程中培养学生的团队合作能力，以及学生的工程意识和对产品负责的观念，培养耐心细致严肃认真的工作作风。学生充分认识到了现在所学知识的重要性，更激发了对本学科学习的热情。
　　3。突出实践性，注重理论与实践的结合。工程图学是一门与工程实践紧密结合的课程，根据工程实例、加工过程、工艺结构等，对学生进行基本理论的讲解，培养工程素质，促进理论与实践的结合。例如，在讲解内螺纹孔的规定画法时，结合内螺纹盲孔的加工过程的动画，会激发学生的兴趣，更好地理解这些规定画法。第一步：用钻头钻孔，形成直径为0。85D的光孔，因为钻头的因素，产生118的锥角，为作图方便，可简化画成120，如图1图2所示；第二步：攻丝，形成大径为D的内螺纹孔，因为丝锥不能攻到底，所以需要画出0。5D的攻丝余量。结合生产实践，使学生在学习这些规定画法时，不是枯燥乏味地死记硬背，而是能更透彻地理解规定画法，从而能更好地记住和运用这些规定画法。
　　4。丰富教学手段，优化基于CDIO理念的教学环境。针对不同的教学内容和要求，使用黑板与多媒体相结合的教学手段。在徒手绘制典型例题的解题过程中，把教师的思维过程展示给大家，并根据学生的反馈调整教学方法与讲解进度，促进教师与学生的互动，营造活跃的学习气氛。多媒体课件的应用丰富了教学内容，并结合多媒体动画，把一些装配仿真过程等直观地展现在学生面前。充分应用模型室的实物模型，并应用计算机三维构型软件，建立虚拟模型。虚拟模型作为实物模型的补充，大大丰富了模型资源，克服了传统实物模型室时间和空间上的限制，改善了工程图学教学环境。另外，给学生观看典型零件的加工视频、焊接过程视频、铸造过程视频等，有助于学生开阔工程视野，优化工程图学的教学环境，保证CDIO教学理念在实际教学中的融合。
　　四、融入CDIO理念的工程图学教学改革效果
　　本文从CDIO工程能力形成出发，提出了构建CDIO工程图学课程体系的方法，实施了基于项目学习的教学体系的改革。实践证明，CDIO教学模型培养了大学生的工程素质，这种自主学习的能力和以项目学习为基础的工程技能的培养，为后续课程及毕业设计奠定了良好的基础，改善了企业发展对创新工程人才的需求。