融入CDIO理念的工程图学教学改革实践论文

时间:2020-10-08 15:16:22 其他类论文 我要投稿

融入CDIO理念的工程图学教学改革实践论文

  一、CDIO的引入与发展

融入CDIO理念的工程图学教学改革实践论文

  近年来,CDIO工程教育模式推动了世界各地工程教育的发展,是世界工程教育改革的卓越成果。从2000年起,麻省理工学院和瑞典皇家工学院等4所大学,经过4年探索研究,提出CDIO工程教育模式,其中,C(Conceive)代表构思,D(Design)代表设计,I(Imple-ment)代表执行,O(Operate)代表运作。它以产品的研发到运行的生命周期为载体,通过系统的产品设计让学生以主动的、实践的、课程间有机联系的方式学习。我国的工程教育改革也紧跟时代步伐,根据自身的教育特点和基本国情,努力实现CDIO教育理念与本土教育的有机结合,促进我国工程教育的发展,改变多年来工程教育与实际生产相脱离的现实。其中汕头大学于2005年最先开始展开CDIO工程教育改革的实践活动,并取得了良好的教学效果。此后几年,国内许多高校也纷纷开始进行基于CDIO模式的工程教育改革。

  二、工程图学教学现状

  工程图学是实践性很强的课程,传统的工程图学授课注重投影理论、三视图的阅读与绘制、图样表达等基础知识和基本能力的传授与训练,而忽视了该课程的实训性。由于缺少真实生产环节的生产实践活动,学生对一些涉及工程实际的知识点(如金属工艺知识、零部件设计及加工理论知识等)掌握不好,导致学生不能理解所标注尺寸的合理性,不懂得技术要求的填写等。因此,绘制的图纸不规范,存在较多问题。由于传统的重理论轻实践的教学模式,影响了学生工程实践能力的培养,不利于学生全面发展。而CDIO工程教育模式的改革正好可以弥补目前工程图学教育存在的不足。

  三、融入CDIO教育理念的工程图学教学体系,体现“做中学”的实践理念

  CDIO模式注重系统的能力的培养和工程素质的提高,得到了产业界的充分肯定。2005年燕山大学机械工程学院带头进行CDIO教学改革。里仁学院也紧跟步伐,根据我院的教学特色,重新审视传统的教学过程,反思其重理论轻实践的教学效果,开展了基于CDIO的工程图学教学改革,进行了一系列的探索和实践。

  1.重建CDIO特色的课程体系,结合社会需求确定教学内容。

  图样是设计、制造等各环节的重要技术资料,是工程界进行技术交流的“语言”,是每个工程技术人员必须掌握的基本技能。学生经过长时间的大学教育,毕业后所具备的技术知识、专业能力和工程素质,要能直接拿来为企业服务,得到社会的认可。如果教学过程只是纸上谈兵的过程,学生便不能把学到的.知识灵活地运用到工程实践中,不了解实践中工程技术上的设计思路、零件结构的合理性、实际操作的方便性、图样表达和尺寸标注的完整性等。“设计是为制造服务,制造是设计的后续。一个设计作品如果不能或难以制造出来,则只能是一个毫无意义的作品”。因此,我们应该从工程实际出发,减少投影基础理论、相贯线、标准件等知识,加强工程上最常用的构型能力、图样表达能力、绘制和阅读工程图样的能力、计算机绘图能力等教学内容,注重能力的培养,重建基于CDIO理念的、与生产实际相结合的课程体系。

  2.从产品设计制造出发,引入特色三级项目,融入CDIO理念。

  以本教学改革使用的传动器为例,在学期初便把传动器展现给学生,在学习表达方法时,让学生自主讨论设计各个零件的表达方法;在学习零件图的过程中,结合零件的实际应用,再优化各个零件的表达方案,并使标注的尺寸能够满足设计和加工工艺要求,标注出设计、制造、检验等方面的技术要求;在学习装配图的过程中,根据传动器的工作原理和装配关系,分析、研讨装配图的表达方案,并绘制出传动器的装配图。这一过程主要由学习小组自主完成,小组代表陈述,学生集体讨论,教师给以适当的引导并做出点评。最后,完成设计说明书,并制作PPT进行答辩,由各小组组长评定打分。整个过程中,充分调动学生对工程实际的好奇心,引导学生在实践中自主学习,潜移默化地提高了自学能力。在此过程中培养学生的团队合作能力,以及学生的工程意识和对产品负责的观念,培养耐心细致严肃认真的工作作风。学生充分认识到了现在所学知识的重要性,更激发了对本学科学习的热情。

  3.突出实践性,注重理论与实践的结合。工程图学是一门与工程实践紧密结合的课程,根据工程实例、加工过程、工艺结构等,对学生进行基本理论的讲解,培养工程素质,促进理论与实践的结合。例如,在讲解内螺纹孔的规定画法时,结合内螺纹盲孔的加工过程的动画,会激发学生的兴趣,更好地理解这些规定画法。第一步:用钻头钻孔,形成直径为0.85D的光孔,因为钻头的因素,产生118°的锥角,为作图方便,可简化画成120°,如图1图2所示;第二步:攻丝,形成大径为D的内螺纹孔,因为丝锥不能攻到底,所以需要画出0.5D的攻丝余量。结合生产实践,使学生在学习这些规定画法时,不是枯燥乏味地死记硬背,而是能更透彻地理解规定画法,从而能更好地记住和运用这些规定画法。

  4. 丰富教学手段,优化基于CDIO理念的教学环境。针对不同的教学内容和要求,使用黑板与多媒体相结合的教学手段。在徒手绘制典型例题的解题过程中,把教师的思维过程展示给大家,并根据学生的反馈调整教学方法与讲解进度,促进教师与学生的互动,营造活跃的学习气氛。多媒体课件的应用丰富了教学内容,并结合多媒体动画,把一些装配仿真过程等直观地展现在学生面前。充分应用模型室的实物模型,并应用计算机三维构型软件,建立虚拟模型。虚拟模型作为实物模型的补充,大大丰富了模型资源,克服了传统实物模型室时间和空间上的限制,改善了工程图学教学环境。另外,给学生观看典型零件的加工视频、焊接过程视频、铸造过程视频等,有助于学生开阔工程视野,优化工程图学的教学环境,保证CDIO教学理念在实际教学中的融合。

  四、融入CDIO理念的工程图学教学改革效果

  本文从CDIO工程能力形成出发,提出了构建CDIO工程图学课程体系的方法,实施了基于项目学习的教学体系的改革。实践证明,CDIO教学模型培养了大学生的工程素质,这种自主学习的能力和以项目学习为基础的工程技能的培养,为后续课程及毕业设计奠定了良好的基础,改善了企业发展对创新工程人才的需求。

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