基于CDIO模式的互換性與測(cè)量技術(shù)教學(xué)改革探討

摘要：《互換性與測(cè)量技術(shù)》是一門(mén)具有“四多一廣兩強(qiáng)”特點(diǎn)的基礎(chǔ)課程，常規(guī)的教學(xué)模式存在過(guò)于偏重理論教學(xué)導(dǎo)致學(xué)生工程實(shí)踐能力較差，本文基于CDIO教學(xué)模式，根據(jù)杭州職業(yè)技術(shù)學(xué)院《互換性與測(cè)量技術(shù)》課程特點(diǎn)，結(jié)合高職院校學(xué)情分析，在理論課程教學(xué)、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)等多個(gè)方面進(jìn)行教學(xué)改革探討。

關(guān)鍵詞：CDIO;互換性與測(cè)量技術(shù);學(xué)情分析;課程教學(xué);實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)

在21世紀(jì)的今天，由于經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，對(duì)社會(huì)的經(jīng)濟(jì)和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)造成了重大沖擊，不僅需要培養(yǎng)出具有高水平的研發(fā)、設(shè)計(jì)和管理等人才;而且更需要培養(yǎng)出具有一定的理論知識(shí)、較強(qiáng)的實(shí)踐操作的綜合性應(yīng)用人才。[12]通過(guò)近些年的發(fā)展，我國(guó)高等職業(yè)教育雖然取得了初步成效，但課堂教學(xué)方式還是以“填鴨式教學(xué)”為主，其主要特點(diǎn)是：1）教學(xué)偏重“知識(shí)”傳授，不注重職業(yè)能力培養(yǎng);2）教師主動(dòng)，學(xué)生被動(dòng);3）學(xué)生課中聽(tīng)不懂，課后不實(shí)踐;4）參考教材較少，學(xué)生毫無(wú)興趣;5）教學(xué)方法較落后，僅有板書(shū)和PPT。傳統(tǒng)的課程教學(xué)難以滿足當(dāng)今社會(huì)高速發(fā)展所需高級(jí)技術(shù)技能型人才的需求，所以必須對(duì)教學(xué)方式進(jìn)行改革。CDIO教學(xué)模式是國(guó)際上普遍認(rèn)可的，可用于工程教育中的一種創(chuàng)新型模式。[3]本文基于CDIO教學(xué)模式，根據(jù)高職院校學(xué)生特點(diǎn)，結(jié)合杭州職業(yè)技術(shù)學(xué)院的互換性與測(cè)量技術(shù)課程，對(duì)該課程進(jìn)行教學(xué)改革探討。

1 教學(xué)改革背景分析

1.1 CDIO教學(xué)模式

CDIO教學(xué)模式是當(dāng)今國(guó)際教育界公認(rèn)的可用于工程教學(xué)改革方面的先進(jìn)理念。CDIO教學(xué)模式表示為：C為構(gòu)思（Conceive）、D為設(shè)計(jì)（Design）、I為實(shí)施（Implement）、O為運(yùn)作（Operate）;于2000年由麻省理工學(xué)院（MIT）、瑞典皇家工學(xué)院（KTH）等四所高等院校共同聯(lián)合創(chuàng)立;它是以產(chǎn)品開(kāi)發(fā)至產(chǎn)品維保的產(chǎn)品全周期為載體，始終以學(xué)生為主體，師生合作互動(dòng)，課程與實(shí)踐有機(jī)結(jié)合的一種先進(jìn)教學(xué)模式。[3]其培養(yǎng)大綱的目標(biāo)是在對(duì)學(xué)生進(jìn)行系統(tǒng)化培養(yǎng)后，使得學(xué)生能夠在工程基礎(chǔ)知識(shí)、個(gè)人能力、團(tuán)隊(duì)意識(shí)和工程系統(tǒng)能力等四個(gè)方面有大幅提高。[4]

為加強(qiáng)我國(guó)職業(yè)化和職業(yè)道德等方面教育，汕頭大學(xué)于2005年引進(jìn)CDIO教學(xué)模式，經(jīng)過(guò)近幾年發(fā)展，制定了CDIO大綱、CDIO相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，并于2016年成立CDIO工程教育聯(lián)盟，截止2018年9月，全國(guó)已有成員高校、企業(yè)單位144個(gè)加入該聯(lián)盟。[5]

1.2 互換性與測(cè)量技術(shù)課程特點(diǎn)

《互換性與測(cè)量技術(shù)》是高職院校機(jī)械類專業(yè)的一門(mén)必修的專業(yè)基礎(chǔ)課，[6]其主要目標(biāo)是通過(guò)理論和實(shí)踐讓學(xué)生能夠正確處理本課程的基礎(chǔ)知識(shí)與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)之間的相互關(guān)系;能夠正確處理好設(shè)計(jì)、制造以及檢驗(yàn)中公差和誤差之間的關(guān)系;能夠掌握幾種常規(guī)量具的使用方法，培養(yǎng)學(xué)生能夠初步獨(dú)立選擇零部件精度、檢測(cè)方法和儀器的綜合能力。本課程在機(jī)械類專業(yè)的職業(yè)能力培養(yǎng)中起到承前啟后的重要作用，不僅是前導(dǎo)專業(yè)課程《機(jī)械制圖》、《機(jī)械工程材料及成形工藝基礎(chǔ)》等的延續(xù)，而且是后續(xù)課程《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》、《機(jī)械零部件拆裝與測(cè)繪》、《工裝夾具設(shè)計(jì)》、《畢業(yè)設(shè)計(jì)》等的前提。

目前杭州職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)械設(shè)計(jì)與制造專業(yè)的《互換性與測(cè)量技術(shù)》課程的主要內(nèi)容有：1）互換性概述;2）常見(jiàn)量具及數(shù)據(jù)處理;3）光滑圓柱的公差與配合;4）形位公差與檢測(cè);5）表面粗糙度與檢測(cè);6）光滑極限量規(guī)的設(shè)計(jì);7）常用結(jié)合件的公差與檢測(cè);8）齒輪的公差與檢測(cè);9）尺寸公差鏈。從課程內(nèi)容可分析得出，本課程具有“四多一廣兩強(qiáng)”的特點(diǎn)，具體為專業(yè)名詞術(shù)語(yǔ)多、涉及的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)多、抽象概念多、符號(hào)公式多，知識(shí)面廣，理論性和實(shí)踐性均較強(qiáng)。本課程安排52個(gè)課時(shí)，教師如何在有限的時(shí)間內(nèi)完成高質(zhì)量的教學(xué)任務(wù)是亟需考慮的問(wèn)題。

1.3 學(xué)生情況分析

提高教學(xué)質(zhì)量很重要的就是需要進(jìn)行學(xué)生情況分析，只有認(rèn)真分析才能“對(duì)癥下藥”。以近幾年浙江省生源為例，被高職院校機(jī)械類專業(yè)錄取的學(xué)生呈現(xiàn)如下特點(diǎn)：1）被錄取分?jǐn)?shù)差異大，高分可達(dá)500多分，低則可達(dá)300多分;客觀上造成了教學(xué)的困難性和復(fù)雜性。2）學(xué)生生源較為復(fù)雜，主要有普高生、三校生和中職生等。3）學(xué)生自我學(xué)習(xí)能力較弱，普遍存在自卑心理。4）大部分學(xué)生的邏輯思維能力較差。5）班級(jí)多數(shù)學(xué)生為男生。6）學(xué)生多來(lái)自農(nóng)村，吃苦耐勞能力稍強(qiáng)。

若采用常規(guī)的教學(xué)，學(xué)生往往出現(xiàn)如下?tīng)顩r：1）課堂中難以聽(tīng)懂，課后難以復(fù)習(xí);2）符號(hào)認(rèn)不清，公式算不了;3）理論知識(shí)不理解，實(shí)驗(yàn)原理不深究;4）部分學(xué)生邊學(xué)邊忘，整個(gè)學(xué)期下來(lái)可能存在“全忘”現(xiàn)象;5）厭學(xué)氣氛時(shí)常有，掛科人數(shù)年年現(xiàn)。

所以，根據(jù)《互換性與測(cè)量技術(shù)》課程的基本特點(diǎn)，結(jié)合高職院校機(jī)械類專業(yè)的學(xué)情分析，利用CDIO等先進(jìn)教學(xué)模式對(duì)《互換性與測(cè)量技術(shù)》進(jìn)行教學(xué)改革，使培養(yǎng)出來(lái)的學(xué)生在基礎(chǔ)知識(shí)、專業(yè)技能、職業(yè)素養(yǎng)等方面適應(yīng)現(xiàn)代企業(yè)的要求。

2 基于CDIO教學(xué)模式的改革實(shí)施方案

根據(jù)課程特點(diǎn)和學(xué)情分析，基于CDIO教學(xué)模式對(duì)互換性與測(cè)量技術(shù)進(jìn)行教學(xué)改革探討。

2.1 培養(yǎng)自信心，提升學(xué)習(xí)興趣

教師在教學(xué)過(guò)程中，應(yīng)該重視培養(yǎng)學(xué)生的自信心，主要手段有：1）以身作則，言教不如身教。2）重點(diǎn)關(guān)注學(xué)生的優(yōu)點(diǎn)以及亮點(diǎn)。3）堅(jiān)持在教學(xué)過(guò)程中以學(xué)生為主體。4）經(jīng)常夸獎(jiǎng)和贊美學(xué)生。5）對(duì)缺乏自信心的學(xué)生進(jìn)行態(tài)度、情感上的交流，同時(shí)與家長(zhǎng)緊密配合，共同增強(qiáng)學(xué)生自信心。

2.2 堅(jiān)持“學(xué)中做，做中學(xué)”的理念教學(xué)

《互換性與測(cè)量技術(shù)》課程知識(shí)繁多，教師在教學(xué)過(guò)程中應(yīng)該堅(jiān)持以學(xué)生為主，引導(dǎo)學(xué)生邊學(xué)邊做，邊做邊學(xué)。學(xué)生在學(xué)的時(shí)候，教師應(yīng)該利用板書(shū)、PPT、視頻、實(shí)物等手段將抽象的內(nèi)容具體化。每當(dāng)講解到新的概念或公式時(shí)，課程如果用工廠的實(shí)際項(xiàng)目導(dǎo)入，讓學(xué)生能夠有直觀、清晰地感受，這樣可降低學(xué)生的認(rèn)知困難。比如，當(dāng)講到“螺紋公差”時(shí)，本文作者首先以某工廠需檢測(cè)螺紋公差的實(shí)際項(xiàng)目引入，說(shuō)明本節(jié)課要講的內(nèi)容，然后邊看工廠實(shí)際的檢測(cè)方法邊講解，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性。所以在教學(xué)前需要充分調(diào)研，收集圖片、實(shí)物、案例、視頻等教學(xué)資源并建立《互換性與測(cè)量技術(shù)》的教學(xué)資源庫(kù)。學(xué)生在做的時(shí)候，教師應(yīng)該設(shè)置從易到難的案例或項(xiàng)目，引導(dǎo)和鼓勵(lì)學(xué)生勇于實(shí)踐。每當(dāng)學(xué)習(xí)一個(gè)新知識(shí)后，讓學(xué)生及時(shí)去做、去實(shí)踐。比如，當(dāng)學(xué)習(xí)了“誤差和公差”的相關(guān)概念后，給學(xué)生提供同一批次不同尺寸的主軸，讓學(xué)生用游標(biāo)卡尺實(shí)際去測(cè)量，在測(cè)量過(guò)程中加深對(duì)“誤差和公差”概念的學(xué)習(xí)。

對(duì)于一些難以理解的理論知識(shí)，可以采用視頻、圖片、實(shí)物模型等進(jìn)行輔助性教學(xué)。因?yàn)閳D片、實(shí)物模型較為直觀，學(xué)生容易接受。比如在講解形位公差時(shí)，課堂中如果使用不同形位公差的變化圖片、甚至是實(shí)物模型來(lái)演示，可使得學(xué)生能夠直觀掌握該知識(shí)點(diǎn)，清楚地掌握不同形位公差的細(xì)微差別。

課堂課后的練習(xí)也非常重要，通過(guò)做典型的習(xí)題可以鞏固學(xué)生所學(xué)的知識(shí)，所以教師在選擇習(xí)題的過(guò)程中要多加思考。主要原則有：1）代表性較強(qiáng);2）難易程度適中;3）具有一定的思考性;4）網(wǎng)絡(luò)中難以找出標(biāo)準(zhǔn)答案;5）基本覆蓋重要知識(shí)點(diǎn)。所選擇的習(xí)題能夠讓學(xué)生在練習(xí)的過(guò)程中，掌握解題的思路鍛煉學(xué)生的解決問(wèn)題的能力，并能鞏固所學(xué)的新知識(shí)。比如在復(fù)習(xí)光滑極限量規(guī)設(shè)計(jì)時(shí)，結(jié)合工廠的實(shí)際案例設(shè)計(jì)一道難度適當(dāng)?shù)墓ぷ髁恳?guī)設(shè)計(jì)與計(jì)算題，有量規(guī)公差帶查表、計(jì)算和工作尺寸的計(jì)算等，在講解時(shí)可用啟發(fā)式提問(wèn)的方式進(jìn)行展開(kāi)，讓學(xué)生主動(dòng)、積極的思考，不僅能讓學(xué)生順序掌握相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，而且能夠培養(yǎng)學(xué)生分析以及解決實(shí)際問(wèn)題的綜合能力。

2.3 重視實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)，提高學(xué)生的動(dòng)手能力

根據(jù)《互換性與測(cè)量技術(shù)》課程特點(diǎn)，可大致分為互換性以及測(cè)量技術(shù)兩部分，互換性部分比較側(cè)重理論知識(shí)的理解，而測(cè)量技術(shù)則側(cè)重于實(shí)驗(yàn)的操作。目前我校機(jī)械設(shè)計(jì)與制造專業(yè)在原基礎(chǔ)上新增實(shí)驗(yàn)課8學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)的主要目標(biāo)有：1）認(rèn)識(shí)并正確使用常用的幾種測(cè)量?jī)x器。2）對(duì)誤差和公差有直觀認(rèn)識(shí)，初步掌握數(shù)據(jù)分析的能力。3）能夠理解不同類型的形狀公差和位置公差，并掌握其檢測(cè)方法。4）掌握表面粗糙度的實(shí)際含義，并掌握其檢測(cè)方法。5）了解幾種常用結(jié)合件的檢測(cè)方法。

在指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)前，應(yīng)該查閱大量的相關(guān)資料進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)并按學(xué)情分析結(jié)果進(jìn)行差異化分組;實(shí)驗(yàn)中應(yīng)該鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行獨(dú)立自主地進(jìn)行實(shí)踐;實(shí)驗(yàn)后引導(dǎo)學(xué)生帶著疑問(wèn)等方式去學(xué)會(huì)總結(jié)和提高。教師應(yīng)該勇敢改變其教學(xué)方式，摒棄以前的“自導(dǎo)自演”式的教學(xué)方式，改變?yōu)椤敖處焹A力引導(dǎo)，學(xué)生全力表演”的教學(xué)方式。

2.4 構(gòu)建“崗位標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，技能為核心，項(xiàng)目為手段，考核為準(zhǔn)則”課程教學(xué)模式

《互換性與測(cè)量技術(shù)》是一門(mén)綜合性強(qiáng)的基礎(chǔ)課程，特別是形位公差與檢測(cè)部分的教學(xué)目標(biāo)是讓學(xué)生能夠了解并掌握不同形位公差的差異，并能在實(shí)際生產(chǎn)中進(jìn)行應(yīng)用。所以在教學(xué)過(guò)程中，如果采用崗位職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，關(guān)注學(xué)生技能為核心，依托工廠實(shí)際項(xiàng)目，綜合考核來(lái)評(píng)價(jià)學(xué)生的課程教學(xué)模式，可以培養(yǎng)出具有一定的理論知識(shí)、較強(qiáng)的實(shí)踐動(dòng)手能力的綜合性應(yīng)用人才。

機(jī)械設(shè)計(jì)與制造專業(yè)的首崗為“工藝技術(shù)員”，學(xué)好《互換性與測(cè)量技術(shù)》是“工藝技術(shù)員”的必備前提。課程內(nèi)容依據(jù)“工藝技術(shù)員”的崗位職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)確定，教學(xué)過(guò)程中，始終以學(xué)生的技能為核心，精心準(zhǔn)備大量符合生產(chǎn)的實(shí)際項(xiàng)目，多方面對(duì)學(xué)生進(jìn)行綜合考核。比如講到光滑圓柱的公差與配合時(shí)，可以選擇某工廠齒輪箱主軸檢測(cè)項(xiàng)目來(lái)進(jìn)行教學(xué)，選擇實(shí)際的工廠項(xiàng)目，能夠大大增強(qiáng)學(xué)生的興趣，將該章有關(guān)知識(shí)進(jìn)行綜合運(yùn)用，培養(yǎng)學(xué)生自主查表和計(jì)算能力，考慮功能和經(jīng)濟(jì)性選擇檢測(cè)儀器，同時(shí)檢測(cè)流程遵循國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)等習(xí)慣，這些都是一個(gè)合格的技術(shù)人員所必備的，能夠讓學(xué)生快速適應(yīng)該崗位，也有利于解決學(xué)生從學(xué)生身份轉(zhuǎn)變?yōu)榧夹g(shù)員的銜接問(wèn)題。通過(guò)這種崗位職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)、技能為核心、項(xiàng)目為手段、考核為準(zhǔn)則的教學(xué)模式能夠讓學(xué)生更好地掌握基礎(chǔ)知識(shí)，并且鍛煉了學(xué)生的動(dòng)手能力，是典型的理論和實(shí)踐教學(xué)結(jié)合較好的案例，且能夠讓學(xué)生畢業(yè)后快速融入實(shí)際工作。

3 結(jié)論

《互換性與測(cè)量技術(shù)》課程是高職院校機(jī)械類專業(yè)的基礎(chǔ)課程，學(xué)生學(xué)習(xí)并掌握互換性的相關(guān)知識(shí)以及常見(jiàn)的檢測(cè)方法和手段后，才能將后續(xù)課程學(xué)習(xí)和今后實(shí)際工作打好基礎(chǔ)。對(duì)《互換性與測(cè)量技術(shù)》課程進(jìn)行基于CDIO教學(xué)不僅能夠增強(qiáng)學(xué)生的自信心，激發(fā)其內(nèi)在的學(xué)習(xí)興趣;而且在做實(shí)際項(xiàng)目的過(guò)程中，以學(xué)生為主體，培養(yǎng)學(xué)生查閱標(biāo)準(zhǔn)、手冊(cè)等能力，獨(dú)立選擇檢測(cè)工具和分析數(shù)據(jù)的能力，以及分析和解決工廠實(shí)際問(wèn)題的綜合能力。

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基金項(xiàng)目：2018年度校級(jí)教育教學(xué)改革研究項(xiàng)目“基于CDIO理念的《互換性與測(cè)量技術(shù)》課程教學(xué)改革實(shí)踐研究”（JG201801），主持人：雷陽(yáng)

作者簡(jiǎn)介：雷陽(yáng)（1989），男，江西九江人，碩士，工程師。