CDIO項(xiàng)目式教學(xué)在《機(jī)械創(chuàng)新實(shí)踐》課程中的探索與實(shí)踐

李文慧 杜文俊 連 迅 樊 姍

（文華學(xué)院機(jī)械與電氣工程學(xué)部 湖北武漢 430074）

學(xué)生在學(xué)習(xí)《機(jī)械創(chuàng)新實(shí)踐》課程時(shí)，通常會(huì)覺得創(chuàng)新設(shè)計(jì)難下手，缺乏良好的自主學(xué)習(xí)方法，專業(yè)知識(shí)及技能掌握應(yīng)用的不夠熟練，難以謀求較好的職業(yè)或崗位。在“強(qiáng)特色、重實(shí)踐、個(gè)性化”專業(yè)建設(shè)思想的指導(dǎo)下，理論與實(shí)踐一體化，促進(jìn)學(xué)生將學(xué)習(xí)知識(shí)與應(yīng)用知識(shí)結(jié)合起來，主動(dòng)適應(yīng)社會(huì)和企業(yè)對(duì)人才培養(yǎng)的崗位技能要求[1]。

一、調(diào)整教學(xué)內(nèi)容——教師“教什么”

以培養(yǎng)應(yīng)用創(chuàng)新型人才為目標(biāo)，在2016級(jí)、2017級(jí)、2018級(jí)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化專業(yè)學(xué)生作為教學(xué)改革試點(diǎn)，采用多樣化與生活化的選題、圍繞產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造的一般過程、引入計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)等方法、將機(jī)械創(chuàng)新大賽與科技創(chuàng)新活動(dòng)相結(jié)合。在完成課程的壓力下，學(xué)生會(huì)進(jìn)行有針對(duì)性的自主學(xué)習(xí)，遇到問題也會(huì)自己主動(dòng)查資料或者相互交流，有解決不了的問題則會(huì)主動(dòng)向教師請(qǐng)教。

二、巧用教學(xué)方法——教師“怎樣教”

在機(jī)械創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)過程中，圍繞產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造的一般過程（如圖1），將項(xiàng)目分解為了若干任務(wù)作為驅(qū)動(dòng)，從市場(chǎng)需求分析調(diào)研、設(shè)計(jì)對(duì)象功能定位、學(xué)習(xí)創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法來形成總體方案設(shè)計(jì)（如TRIZ中40個(gè)發(fā)明原理、形態(tài)學(xué)矩陣法等），將設(shè)計(jì)對(duì)象與生活實(shí)際緊密聯(lián)系在一起，引導(dǎo)學(xué)生把創(chuàng)新思維融于設(shè)計(jì)方案中。利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)CAD加以實(shí)現(xiàn)，完成產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中的各項(xiàng)工作（如零件設(shè)計(jì)、裝配仿真、優(yōu)化設(shè)計(jì)、模擬加工等），從而達(dá)到提高設(shè)計(jì)質(zhì)量、縮短開發(fā)周期、降低成本的目的，并極大地鍛煉學(xué)生能力，培養(yǎng)機(jī)械類專業(yè)應(yīng)用型創(chuàng)新人才。

圖1 產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造過程

在文華學(xué)院個(gè)性化教育理念下，CDIO項(xiàng)目式教學(xué)，按照構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)施、運(yùn)行機(jī)電產(chǎn)品全生命周期系統(tǒng)化要求，一般開展過程為：①項(xiàng)目的選定與團(tuán)隊(duì)協(xié)作：發(fā)現(xiàn)問題——提煉有一定挑戰(zhàn)性的現(xiàn)實(shí)問題。確保每位學(xué)生積極參與，自由組隊(duì)（3～5人），分工協(xié)作。②項(xiàng)目方案的設(shè)計(jì)與實(shí)施：分析問題——挖掘與利用多樣化資源——模仿現(xiàn)有產(chǎn)品——改進(jìn)不足——提出創(chuàng)新方案——設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)——優(yōu)化結(jié)構(gòu)。學(xué)生負(fù)責(zé)項(xiàng)目實(shí)施，教師引導(dǎo)學(xué)生嘗試各種方法解決問題。學(xué)生團(tuán)隊(duì)可以相互“PK”，站在不同角度指出對(duì)方團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目存在的缺點(diǎn)與不足。③項(xiàng)目評(píng)價(jià)與結(jié)果：解決問題——設(shè)計(jì)虛擬數(shù)字化樣機(jī)，對(duì)創(chuàng)新較好的作品，可以申請(qǐng)將實(shí)物制作出來，為參加“挑戰(zhàn)杯”、“大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目”、“機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽”等各類科技創(chuàng)新活動(dòng)奠定一定基礎(chǔ)。

三、強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué)——學(xué)生“怎樣用”

育人為本，創(chuàng)新是魂。通過《機(jī)械創(chuàng)新實(shí)踐》課程，學(xué)生能夠在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)問題，又能夠回到理論課堂補(bǔ)充能量，可以體會(huì)到理論與實(shí)踐結(jié)合的重要性，也解決了學(xué)習(xí)興趣和效率的問題[2]。

例如，學(xué)生設(shè)計(jì)立式自行車停車架（如圖2），圍繞CDIO項(xiàng)目式教學(xué)過程開展：①作品產(chǎn)生由來：發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有自行車存在擺放不規(guī)范、停放姿勢(shì)繁雜、偷竊現(xiàn)象嚴(yán)重、損耗及運(yùn)維成本高昂等問題。②方案設(shè)計(jì)：如今相繼出現(xiàn)的雙層停車架、螺旋式停車架等產(chǎn)品，因此想要脫穎而出，產(chǎn)品必須價(jià)格低廉，還能省更多空間，且方便使用和維護(hù)，故學(xué)生采用純機(jī)械化設(shè)計(jì)立式自行車停車架，可以省力有序地停放和取用自行車。③產(chǎn)品設(shè)計(jì)：整個(gè)機(jī)器由固定滑道、碰撞解鎖裝置、自行車車輪鎖定裝置、自行車滑板及承載板四個(gè)部分構(gòu)成，實(shí)現(xiàn)了停放存取自行車的功能。學(xué)生利用三維數(shù)字化技術(shù)，設(shè)計(jì)虛擬數(shù)字化樣機(jī)，分析優(yōu)化結(jié)構(gòu)。④實(shí)物加工：根據(jù)合理虛擬數(shù)字樣機(jī)，由三維生成二維工程圖紙，加工制造零件，進(jìn)行裝配、測(cè)試，做成實(shí)物樣機(jī)。

總而言之，針對(duì)教學(xué)中存在的問題，對(duì)機(jī)械創(chuàng)新實(shí)踐課程在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、實(shí)踐教學(xué)方面不斷地進(jìn)行個(gè)性化教育探索實(shí)踐，有利于學(xué)生學(xué)會(huì)在實(shí)踐中運(yùn)用知識(shí)解決實(shí)際問題。