基于CDIO工程教育理念的机械设计课程教学改革.pdf
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1、造纸装备及材料 第 52 卷 总第 221 期 2023 年 8 月 轻工人才199基于 CDIO 工程教育理念的机械设计课程教学改革*周 平,关正伟重庆移通学院 智能工程学院,重庆 401520摘要:为了提升机械设计课程的教学效果,培养学生在实际工程问题解决和创新能力方面的素养,文章通过分析当前机械设计课程存在的问题,探索了在教学过程中应用 CDIO 工程教育模式的设计方法。该方法将项目作为核心,将机械设计课堂教学内容转化为项目设计,引入了“四层阶梯式”机械设计实践教学模式的改革,注重将理论知识应用于实际的工程实践以及增强学生的创新能力培养。实践表明,采用 CDIO教学模式能激发学生的学习兴
2、趣,使其更加清晰地认识机械设计与工程实践之间的密切联系,培养学生的科学素养,激发其工程思维,并提高他们在机械工程领域解决相关问题和创新的能力。关键词:CDIO 工程教育;机械设计;课程改革分类号:TH11;G642.3机械设计是我校机械设计制造及其自动化专业的核心课程,也是培养应用型人才的重要课程。该课程广泛涵盖了机械设计的各个方面,包括零件强度、摩擦、磨损和润滑的总论部分,螺纹连接和螺旋传动,键和销的连接,铆接、焊接、胶接和过盈连接等连接部分,以及带传动、链传动、齿轮传动和蜗杆传动等机械传动部分1。课程还包括滑动轴承、滚动轴承、联轴器、离合器和轴等轴系零部件以及弹簧、机座、箱体、减速器、变速
3、器等其他零部件。该课程内容丰富,涉及原理、理论计算和结构等多个方面。然而,该课程在教学的过程中会存在问题,需要进行分析并提出解决方案。1 机械设计课程的教学现状1.1 学生的基础存在差异性不同学生的理论基础不同,如从高中升入本科的学生,理论基础较好,可以较快掌握理论知识;从专本贯通升入本科的学生基础薄弱,更偏好实践操作型课程。由于学生基础不同,对课程内容的掌握程度会有差异。对于基础薄弱的学生,理论计算内容会更具挑战性,需要有针对性地进行教学。学生需要充分掌握机械传动的基本原理和概念,这是后续分析机械传动和进行机械设计的基础2。1.2 学生的团队协作意识较差一方面,传统的教学模式偏向于强调个体竞
4、争和个人成绩。学生通常被鼓励追求高分,而合作与团队精神并未得到足够的重视。这导致学生在学习过程中更关注自我表现,而忽视了与他人合作共同解决问题的重要性。另一方面,过去的课堂教学往往是教师单向传授知识,缺乏互动和交流的机会。学生之间的互动少,缺乏与他人合作的机会,这使得他们缺乏团队协作实践的经验和技巧。2 基于 CDIO 工程教育理念的教学改革措施机械设计课程的理论部分是学生掌握基础知识和理论原理的重要环节。传统的机械设计课程在满足工业需求和培养学生实际应用能力方面存在一些问题。为了解决这些问题,文章提出了基于 CDIO 工程教育理念的机械设计课程改革的思路3。注重理论与实践的结合。在课堂教学中
5、,教师可以通过案例分析、实际工程问题的解决等方式,引导学生将所学理论知识应用到实际问题中,培养学生的工程实践能力。建议将课程目标重新定义为培养学生的工程实践能力和创新思维,调整教学内容以加强实践环节和项目设计,引入跨学科的合作学习,提高学生的团队合作能力。基于 CDIO 工程教育理念,文章从教学方法、教学模文章编号:2096-3092(2023)08-0199-03*基金项目:重庆市教育科学“十四五”规划课题“基于 PBL 理念的应用型本科创新创业人才培养模式的研究与探索”(2021-GX-437);重庆移通学院高等教育教学改革研究项目“基于 CDIO 工程教育理念的机械设计课程教学改革探究”
6、(23JG210);重庆市教育委员会科学技术研究项目“稀土元素掺杂混晶 TiO2纳米管微观组织与光催化性能的研究”(KJQN202302405)作者简介:周平,女,硕士,讲师,研究方向为机械工程材料、机械设计。轻工人才 2023 年 第 8 期 总第 221 期 造纸装备及材料200式和教学内容等方面进行改革尝试,探讨如何提高学生的实践能力和创新思维,培养适应工业发展需求的机械设计专业人才。2.1 调整教学方法和教学模式为积极应对人工智能时代带来的各种挑战,充分利用智能技术手段,打破死板、单一的课堂教学模式,机械设计课程可采用启发式讲授、探究式讨论等方法。根据具体教学内容灵活运用讲授、讨论、实
7、验、案例、课题研究、指导自学等多种教学形式,将班级授课、小组学习、个别辅导相结合,对课堂教学方式方法进行改革创新,为学生提供富有选择、更有个性、更加科学的智慧教育。以下总结几种可行的教学方法。(1)案例教学法:在教学过程中,结合实际工程案例来讲解机械设计知识。例如,在讲授“带传动”的章节知识点时,教师可以首先进行知识点的导入,如通过视频播放工业生产中带传动的应用,从而让学生了解相关工程背景。然后再引导学生建立知识框架,对重点知识点进行梳理,最后将知识应用到实际工程案例中4。(2)项目教学法:将机械设计的教学内容重新编写成项目形式。例如,可以将机械设计课程设计的项目题目如“带式运输机传动装置的设
8、计”与理论课相融合。开展“传动装置的设计”项目实践,可以以小组的形式进行团队协作,共同查阅相关资料、构思设计方案,并进行传动装置的设计、建模和优化等。通过这样的项目实践,学生可以施展个人能力,提高团队协作和创新能力。(3)讨论法:在工程案例分析的基础上,设计一到两个拓展性问题,并组织学生进行小组讨论。借助工程案例的讨论,可以激发学生的兴趣,调动学生的积极性,并引导学生主动思考,从而提升学生应用工程知识解决实际问题的能力。互动式的学习方式有助于增加学生的参与度和学习效果。此外,还可以积极建构新型的“以学为主”的课堂教学模式,大力推广翻转课堂、混合式教学、对分课堂、双师课堂等。这种学习模式强调师生
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