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基于CDIO教育理念的液压与气动技术课程教学探究


CDIO工程教育模式是近年来国际工程教育改革的最新成果,它以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为载体培养学生的工程能力,该能力不仅包括学科知识,而且包括学生的终身学习能力、团队交流能力和在企业和社会环境下的构思、设计、实施、运行能力。CDIO理念是基于项目教育和“做中学”的体现,也是强化学生实践能力的重要手段。在CDIO工程教育理念指导下,利用项目教学优势,充分发挥学生的主观能动性,注重培养学生工程技术应用能力,尤其是项目的构思、设计、开发和实施能力,以及较强的自学能力、组织沟通能力和协调能力。液压与气动技术是一门实践性较强的课程,根据CDIO工程教育构思、设计、实现、运作的理念,设计一种教学模式,使现有资源能更好地应用与提升学生的学习能力,是课程改革中最主要的问题。
一、液压与气动技术课程教学的现状
教师以多媒体教学为主,讲课节奏快。学生很少有时间思考,只是死板的记忆一些知识点应付考试。同时,学生利用所学知识分析解决相关实际问题的能力差,教师课堂授课以讲授法为主,缺乏创新引导。目前在国家将学生创新能力培养作为教育重点的背景下,教师授课还在沿用传统的教学方式,缺乏创新引导,学生没有创新的积极性,创新能力差。授课内容过分依赖教材,多数教师一直沿用一套教案,知识点讲解依赖教材,知识内容跟不上液压行业发展。学生学习的积极性不高,自主学习能力差。
二、液压与气动技术课程教学改革措施
(一)优化教学内容及结构
CDIO强调的是从学生个体能力到综合能力的培养体系,CDIO培养大纲将工程毕业生的能力分为工程基础知识、个人能力、人际团队能力和工程系统能力四个层面,大纲要求以综合培养的方式使学生在这四个层面达到预定目标。根据CDIO培养大纲的要求,结合学生特点,笔者所在学院课程组对液压与气动技术课程教学内容及结构进行了大胆的改革与优化。
1.设计理念。一条主线:以培养学生课程的应用能力为主线。三个注重:内容注重技术应用、培养注重应用能力、教学活动注重学生参与。
2.设计思想。“任务化”的学习内容、“工作化”的学习过程、“立体化”的学习资源、“多样化”的学习环境、“激励化”的学习评价。
3.内容设计。根据CDIO工程教育模式中构思—设计—实现—运作的思想,本着“围绕职业定岗位,围绕岗位定能力,围绕能力设课程”原则,通过深入调研,确定了液压与气动技术这门课程所对应的岗位职责,以及此岗位群应具备的能力、知识和素质,再根据能力、知识和素质要求设置本课程的教学内容,确定了课程的一级项目、二级项目、三级项目,通过一系列一体化的学习,让学生体验真正的工程师在职业生涯所经历的问题,如表1所示。

表1 基于CDIO工程教育模式的液压与气动技术课程项目教学内容
(二)教学方法改革
CDIO的教育模式更加突出学生在教学过程中的主体地位,让学生积极地参与课堂学习。课程组根据课程内容的不同精心设计了教学方法。
1“.拆中学”。液压与气动技术课程中涉及大量液气压元件的原理、结构、维修等内容,课程组针对这一特点,在教学中为学生设计了液压泵、液压缸、液压阀等液压元件的拆装学习项目,让学生通过液压元件的拆装了解其内部结构方式、工作原理及容易出现的故障。
2“.画中学”。液压系统图涉及大量液压元件符号,而液压元件符号,特别是压力阀的图形符号彼此很接近,常常是学生学习和一线技术人员难以分辨的。为此,课程教学团队为学生设计了液压元件符号“画中学”项目,边学习元件结构边画元件符号,让学生从符号的设计意图出发,直观地理解液压符号的图线布置方式,为学生阅读液压回路图、液压系统图打下基础。
3“.仿中学”。液压回路非常抽象,油路路径变化复杂,静态情况下很难理解。课程组为学生设计了利用festo仿真软件,搭建回路、运行回路、检查回路、修改回路的学习项目,使学生进入实体回路搭建之前,运用虚拟手段,采用虚—实交替的方式,为学生创造体验探究的学习情境。
4“.做中学”。液压回路的安装、调控需要经过实际操作,学生才能了解掌握布管、安装、调试的技能。课程组为学生设计了实体回路搭建项目,让学生亲自动手,设计回路—选择元件—布置管路—安装运行,帮助学生在实体回路搭建过程中掌握操作技能。
(三)评价方式改革
CDIO工程教育模式注重的是基础知识、个人能力、人际团队能力和工程系统能力多能力的培养,为此我们进行了评价方式的改革,有效保证学生CDIO能力的提高。评价采用“过程评价与结果评价相结合”“全面评价与单项评价相结合”“阶段性评价与日常性评价相结合”的原则,主要从专业知识、岗位技能、职业素质三大方面进行评价,如表2所示。

表2 基于CDIO工程教育模式的液压与气动技术课程项目教学评价
三、结语
根据CDIO工程教育构思—设计—实现—运作的理念,针对液压与气动技术课程内容及培养目标,创设了适应CDIO工程教育的课程模式,在课程中设置多级教学项目,并通过一系列一体化的学习,结合具体的教学方法、教学手段及评价方法,让学生体验真正的工程师在职业生涯所经历的问题,来达到CDIO理念要求的专业基本能力和专业核心能力,达到国家对工程应用人才需求的目标。

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