简析基于CDIO理念的高职院校“机械设计基础”课程教学改革与实践
高职教育的目标是培养德、智、体全面平衡发展，既有一定的专业理论基础、又有在成品生产、设备管理、售后服务第一线上有较强应用型实践技能的人才。专业设置必须围绕生产一线的职业岗位或某一职业岗位群，以突出职业技能的培养。在课程体系和教学内容构架上，注重理论的实用性及技术的应用性，在教学环节中把实践性教学融入教学过程中。“机械设计基础”是机电等专业的专业基础课，学习它不仅可增强学生的工程理论基础，还能提高学生对机械装置的初步设计、技术工作的适应性、工程开发创新的能力。
一、“机械设计基础”课程教学现状分析
目前国内高职院对“机械设计基础”课程的教学基本分为“两段式”，即理论教学时数在70-80学时，再衔接1-2周的课程设计。在旧式的课堂教学中，教师是课堂的主体，整堂课是“填鸭式”的满堂灌;多媒体教学充其量是重复写在黑板上的内容,虽然教学手段变了,但教学内容和效果并没有变。学生在这种课堂中处于被动的地位，久而久之学生就逐渐丧失了主动思考问题的能力，也失去了学习的兴趣和信心。因此，“教—学—做”和项目化的有效教学在高职“机械设计基础”课程教学改革中的应用势在必行。
据多数已经走向工作岗位的学生反映，“在学校所学和工程实际联系不起来，不知道上课学什么，实践教学之后才明白这门课程的确很重要”。这表明原有的“机械设计基础”课程的课程体系、教学内容和方法已不适应目前的教学了。实验、实习基地建设和设备投入不足，现代教育技术和手段在教学中的应用覆盖面不广泛，实践教学课时不多，缺乏实践性、整体性和创新性，对培养学生实践能力不利。上述问题既制约了机械设计基础课程教学水平的提高，又影响了实用型和技能型人才的培养。因此，用项目来组织教学，运用理论与实践相结合的有效教学法，做到在实践中教理论,在运用中学技术,提高学生的职业素质迫在眉睫。
二、课程改革的主要内容
1.教材
技能的梳理整合与定位要熟悉“机械设计基础”课本知识体系，能驾驭“机械设计基础”科目，确定所需要的技能。市面上绝大部分教材不是基于工作过程的项目载体分解技能，标示技能题目，说明技能内容，弥补不了书本理论知识转换为技能知识时文字表达的不足，也不能完成理论型知识课本向技能型授课教材过渡。因此项目化的“机械设计基础”教材建设是当务之急。
2.教学大纲
人才培养目标要求能够深入分析技能，明确培养从事机械管理、加工维修的技术人员。现有教学大纲缺乏可操作性，不能描述项目和任务的运作过程，也不能当作课程标准和项目任务书来用。加之教师没有用基于工作过程的项目任务来描述机械生产技能的实现过程，没有项目布置给学生，更谈不上学生要完成的每个小项目任务。从这个过程来说，技能由项目组成，项目就是学生的任务，只有变理论性大纲为实践性教学大纲，即为基于工作过程的课程标准和项目任务书，才能实现由任务———项目——技能的目的。
3.教学过程的监控
规范课程教学的各个环节,即课堂、课程设计、实验教学的每个实施环节都要制订规范并要求教师遵照执行。实践教学的设计方式有实训室模拟和基层岗位顶岗实习，学生在接受任务后，因教师未能及时指导或受客观条件影响，学生完成任务采取的方法和手段是非标准化的。在评价考核方式上，实训教师没能全过程地介入到实践指导中去，对机械设计操作的关键点和结果没有做到详细的观察和记录，从而导致教学过程的把握就不牢靠。
4.实践教学的条件
实践教学的实施需要各方面的力量共同推动，要培养一支能力本位授课的教师团队，先完善理论体系，再培训实践技能，塑造创新思维，培养工作热情。另外，能力本位授课资源的供应不足，技能型授课的场地实验室或一体化教师模拟实训的器材和道具数量达不到要求，也制约了实践教学的开展。
三、应用CDIO理念开展有效教学
1.CDIO教学理念概述
基于该课程的教学现状及教学改革的内容分析，采用美国麻省理工学院等四所大学历经四年探索研究创立的工程教育CDIO理念，即构思(Conceive)-设计(Design)—实现(Implement)—运作(Operate)，它倡导任务驱动、案例教学，在学生掌握了基础知识，具备了个人能力之后，以项目组为学习单位，注重学生的实践能力、团结协作能力和创新意识的培养，是“做中学，学中做”原则和基于项目的教学模式的集中体现。通过有效教学理念对“机械设计基础”课程进行“教—学—做”的项目化课程改革，更好地实现教学质量的全面提高，让学生能够扎实掌握从事工程技术常规工作所需要的基本理论、基本技能，能适应现代机械产品分析和设计需要。培养学生对机械传动装置的设计、运用和维护能力、创新能力、工程意识能力。
2.基于CDIO理念的教学设计与实践
①项目载体的筛选。应用CDIO的理念开展有效教学，其中项目载体的选择和实施过程的设计是重点。整个教学内容以工作过程为导向，设计10个项目载体：项目一运动转换机构设计;项目二家用缝纫机的拆装设计或内燃机中的曲柄滑块机构拆装设计;项目三动力输入设计或配气机构中的盘形凸轮机构设计;项目四台式钻床中的普通V带传动;项目五齿轮设计，项目六轴系设计;项目七拆装固定联接(包括拆装螺纹联接、拆装键联接、拆装销联接三个子项目);项目八自行车的设计;项目九减速器的整体设计;项目十带式输送机传动装置的设计。分别以单缸式内燃机、抽水唧筒、家用缝纫机、内燃机的配气机构、鄂式破碎机、自行车、一级直齿圆柱齿轮减速器为载体，按照由易到难,螺旋式上升的原则进行教学内容的设计。以项目中的工作任务为内容，着重是教会学生如何完成工作任务，通过任务的完成过程获得知识、技能。
②实施条件的准备。在教学活动中，紧紧围绕开展的项目载体设计任务单元，每个任务单元按照构思、设计、实施和考核运作四个环节进行教学做一体的教学活动。建立以学生为主体，基于CDIO理念的实践教学活动机制，学生参与教学活动的整个过程。教师在教学实践过程中扮演教学活动的组织者，将教学过程和工作过程进行融合，通过实践和项目的实施提高学生机械设计和机构创新能力。
③实施过程的设计。构思——设计——执行——考核运作。现以“带式输送机传动装置的设计”为学习任务，说明CDIO教学活动的实施过程。
构思。在机械零件实验室里，教师通过多媒体课件的形象化教学，讲解带式输送机设计流程的五个学习情境，即电动机选择——V带传动设计——齿轮传动设计——轴系零部件设计——减速器其他零件设计。涉及的知识点有：电动机选择、各级传动比分配、带传动与受力计算、齿轮传动与动力计算、轴、轴承、润滑、密封、连接等。借此引出本次教学项目的主要任务——带式输送机传动装置的设计，教师发放实训任务单并提供项目开展的资料，学生通过教师提供的资料、教材、网络等资源，仔细研究带传动、减速器、联轴器等实物，进一步熟悉工作任务。
设计。学生分组进行学习，小组讨论带式输送机传动装置的`传动方案，并确定带传动、单级圆柱齿轮减速器的结构组成，按设计要求编写各级传动的计划书，对任务进行描述，说明任务目标。教师根据学生制订的计划书进行点评，与学生一起讨论计划的可行性，反馈并修改，最终确定任务完成的计划和实施方案。
执行。下面以带式输送机装置中的减速器为例，说明其执行过程。教师准备好减速器实物，通过边拆卸边讲解的方式，说明减速器内外结构、工作原理及设计内容、要求等。
根据教师的讲解，学生以小组为单位，观察减速器的结构、拆装顺序、零件的安放位置及连接关系，从而进一步体会减速器的工作原理、结构、各零部件的安放位置和安装顺序。按任务要求绘制齿轮传动简图并进行传动比计算，为设计各部分零部件做好充分的准备。具体操作步骤如下：拧开减速器底座与上端盖的连接螺栓，移开减速器上端盖;仔细观察用手扭动的齿轮传动过程及齿轮、轴承等元件在轴上的定位方法;确定齿轮计算传动比;绘制齿轮传动简图;按由外到内的顺序拆卸减速器结构，观察其内部结构及零件工艺结构;再按顺序装配好减速器。通过对减速器的拆装，让学生熟悉其结构、各零件的放置位置以及功用，为优化设计减速器做好准备。在设计过程中，引导学生先根据设计的要求设计齿轮传动，再据轴上的零部件轴的结构和强度校核，直至通过周而复始的不断修改完成设计。接着设计轴上的定位零件，最后设计减速器壳体外围结构。通过此过程的训练，不仅提高了学生发现、分析、解决问题的能力，同时也提高了其实践技能。
考核。教师组织学生汇报答辩，阐述减速器装拆操作以及实践教学设计的实施。评价考核的方式有学生自评、小组互评和教师点评。项目考核指标：团队合作精神学习、态度、学习任务完成情况、平时表现、期终测试成绩。考核过程贯穿于项目的全过程，为使学生牢固掌握操作技能，要求其详细观察和记录操作的关键点和结果。最后讨论在项目实施的过程中出现的问题，以及解决的方案。由教师根据最终考核结果给出学生成绩、项目方案需完善的内容，进行记录归档。
本项目改革研究以先进的CDIO教育思想为指导，针对盐城工业职业技术学院“机械设计基础”课程教学存在的问题，紧紧围绕我院机械设计与制造、汽车、机电一体化等专业的人才培养计划、课程标准，按照CDIO理念的改革思路，精心设计和组织实施了“机械设计基础”课程“教、学、做一体化”教学模式教学改革方法。在大量调查研究、理论研究和改革实践探索的基础上，改革了传统“机械设计基础”课程教学模式，取得了有价值的研究与实践成果。
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