浅析教学改革基于CDIO《液压与气压传动》课程教学革新与实践

摘要：基于CDIO教育模式下，对《液压与气压传动》课程教学进行了改革。采取“自上而下”、“三层递进”结构，对课程内容进行重构；采取以任务驱动和“做中学”的形式，开展基础理论和技能模块的教学；以工程项目为载体，沿着构思一设计一实施一运行步骤，综合已学知识和技能，开展“项目”的实施和考核评价。课程改革的目标是着力培养学生学习技术知识、交流表达和团队组织协作能力，拓展学生视野，提高动手能力，提高综合职业素质。
关键词：CDIO；课程内容体系重构；教学模式改革；成效与不足
1672-5727（2013）06-0084-03
面对高职教育新的形式，如何探索新的教学方法和手段，以培养出满足社会需求的、综合素质高的高端技能型人才，是目前高职院校面临的重要问题。现代技术教育提出由“学科系统式”向“应用系统式”转变，强调科技服务于工程实际和社会。在这种转变过程中，沿着“做中学”、“理实一体”、“工学结合”等基本思想，创建了许多新的先进的教育模式和教学方法，CDIO教育模式就是其中之一。
CDIO（Conceive-Design-Implement-Operate，构思—设计—实施—运行），是近年来世界各国逐渐在推广的一种先进的工程教育模式。它以项目或产品的构思、设计、实施、运行四个过程为载体，培养学生学习技术知识、交流表达和团队组织协作能力，拓展视野，提高动手能力，提高综合职业素质。
“做中学”是 CDIO的精髓。学生在学习过程中，一是理论必须紧密联系实际，二是理论知识学习、技能学习与工作能力的培养紧密结合，这种培养方法体现了学与做、知与行的高度结合与统一。
基于CDIO教学模式下的
《液压与气压传动》课程教学改革

(一)职业能力分析

在与企业人力资源经理、生产管理人员、毕业生代表、各岗位资深从业者进行了广泛交流和深入企业、行业调研后，我们对《液压与气压传动》课程各部分内容与岗位能力的相关程度进行了分析：（1）就设备操作而言，要求操作者能准确了解设备的各种性能，对液压系统常见的故障能够及时预见并作一些简单的维护保养；（2）就设备维护与维修来说，工作者应该全面熟悉设备工作原理、结构，对液压元件有较高的认识，对设备故障能正确诊断，迅速排除；（3）在职业生涯的高级阶段，如车间技术员，要掌握液压基本原理，能够进行一些基本的理论计算，能够设计一些简单常用的液压系统，对已有的系统进行技术改进，要能正确分析、阅读液压系统图，并据此对液压系统或设备进行全面的分析和计算。
根据以上职业能力分析，确定课程的教学目标为：（1）掌握常用液压与气动元件基本结构、工作原理和应用等基本知识，初步具备简单液压与气压系统回路设计和应用能力；（2）具备构建液压和气压系统回路的操作能力，初步具备液压与气压回路故障的检查和排除能力，会使用液压和气动模拟仿真软件，设计和检验常见的液压与气动系统；（3）具有综合实训能力，与他人合作共事、自我管理、运算、应用现代科技手段、自学和创新等通用能力。

(二)课程内容体系构建

依据CDIO基本思想，将《液压与气压传动》课程内容体系进行重构。课程内容体系采取“自上而下”脉络、“三层递进”结构形式；教学过程，采取理实结合的“做中学”教学模式和“自下而上”的逐步推进方案。图1说明的，就是课程体系构建的基本内容和教学方案。
“自上而下”脉络，是指课程知识和技能的结构顺序从上到下沿着从总体到局部，从宏观到微观的脉络组织教学内容。即以工程设计为导向，引入工程设计背景，给出宏观工程概念，然后才引入微观构思、设计所需知识和技能，即由整体工程概念到局部工程结构，导出支撑工程项目所需的专业基础理论知识和实践技能。
“三层递进”结构，是指建立项目引导，知识、技能模块，任务驱动学习形式的专业知识和技能的三个层次的逐步递进、组合的内容结构。整个课程以项目为学习单元，在一个学习单元内，以一个或几个学习任务组成知识、技能模块，用一个或几个所学的专业知识和技能模块支撑一个工程项目实践的展开。
在教学过程中，知识、技能模块的教学采取了以任务驱动形式的“做中学”方式。知识技能模块的内容是以一条条任务的形式出现的，主要通过以学生为主体，以实验、实训为主要内容，教师跟踪指导学生一步步完成“任务”目标。值得注意的是，完成教学任务时，采用的是自下而上的路线。
项目展开历经整个单元的教学过程，单元开篇就把项目计划布置给学习小组，在单元的理论、实验、实训教学过程中，一方面，学习专业知识和技能，另一方面，对项目进行构思、设计、实施和运行，教学指导分为分散指导和集中指导两种形式。
具体教学内容结构和教学环节安排以其中一个项目内容为例进行说明，如表1所示。

(三)教学组织和实施

以项目三“手动控制液压挖掘机液压系统构建”为例，说明教学组织与实施过程的安排：（1）学习单元开篇介绍工程项目的背景、应用，具体说明项目的内容和要求，项目开展的步骤和组织，项目评价内容和标准等（见表2）。（2）以任务15、16为载体，具体学习节流、容积调速的基本工作原理和特性分析，掌握调速回路的构建基本技能，完成速度控制模块知识和技能的教学目标；同理以任务17、18、19、20为载体，具体学习多缸动作回路的实现和液压回路的安装和调速，掌握多缸同步、顺序和互不干扰回路构建和特性分析的基本技能，完成多缸动作模块的知识和技能的教学目标，如表1所示。（3）在以上准备知识和技能学习的基础上，学生按组自行组织实施项目。项目实施按照CDIO模式的基本步骤——构思、设计、实施、运行四个过程逐步推进。在项目的推进过程中，学生是主体，教师根据学生需求适时指导、启发，指导学生查阅资料，收集相关信息，团队协作，启发学生思考问题，寻找合适方法。教师在整个项目实现过程中，充当协助学生在“做中学”，完成工程项目的一个幕后策划角色。（4）完成项目后，组织考核评价。考核评价要求项目小组完成PPT汇报材料并汇报说明，完成系统仿真运行和实物系统构建和运行；组成师生考评组对各项目小组进行项目答辩；综合评定成绩记录为课程的实践成绩。通过项目考评，培养学生资料整理、信息表达、实践操作、团队合作以及探索学习等综合能力。教学改革成效与不足

(一)经过一个学期的教学实践，取得了令人兴奋的成效

激发了学生的学习积极性 学完几个知识、技能模块，紧跟着实施一个工程项目，理论与工程实践结合紧密，知识和技能的实用性、针对性强，学生学习目标明确，激发了学习兴趣；项目实施过程中，学生自主学习空间和范围得到充分扩展，交流和探讨内容深化，在问题的探讨中，发现自身不足，这样进一步激发学习的积极性；当最终完成项目实施和运行时，很多学生会发出由衷的感叹，拥有成就感，同时，对下一个学习单元（项目）充满期待。
提高了学生的综合素质 从项目的构思、设计到项目实施和运行，每一个环节都需要综合小组成员门的集体智慧，都需要共同协作，潜移默化中团队合作意识有了提高；考核评价中所要呈现资料的整理，PPT的制作，项目实施及运行的操作，答辩中的表达以及对自己小组和别的小组项目成果的评定，这一系列的活动和作为，都为培养学生的综合素质和能力提供了课堂教学无法实现的平台。
开发了学生的批判性和创造性思维能力 在学习小组内，对项目构思和设计的过程，表面上看是经历了从一人一个想法到达成一致方案的过程，深层次上看是学生批判性和创造性思维能力锻炼、提高的过程。在这个过程中，大家需要对彼此想法、意见进行批判和肯定；需要从收集资料和已学知识中提取有用部分，提出自己独特思路；需要综合教师指导和参考其他小组的方案，最终形成小组自己的有特色的项目构思和设计方案。在这个过程中，每名学生都会发现自己的不足，别人的优点；思考自己的思路正确与否，评价别人的观点不到之处；都会积极搜寻自己所需的材料和知识，积极吸取教师的指点和学生的建议。

(二)在取得良好成效的同时，也发现了一些不足

第一，实验实训条件还需进一步完善。实验室和实训室只有在教学时间才开放，学生感觉动手训练时间不足；由于学生人数比较多，同时开设实验实训课程时，场地和设备不足。
第二，教师知识和技能要求全面，教学能力和水平要求很高。教师备课必须充分，不仅需要整合与项目相关的知识、技能，还需要深入研究项目实施的细节，准备与液压相关的电控、机械设计等知识和技能，感觉工作量比较大；教学时不仅要精心准备理论教学，同时还要精心组织实验、实训教学，项目指导和考核评价，感觉压力很大。
第

三、对于基础知识和能力较薄弱、自觉性较低的学生，教学效果不明显。

基于CDIO的教育模式的教学改革，基本目标和特点就是将理论与实践紧密结合，将做与学结合，将教学内容与工程应用相一致。虽然在初步尝试基于CDIO模式的教学改革中取得一些效果，但还需要做更多的事情。比如，对CDIO的思想和具体做法做深入的研究；将项目训练纳入教学计划，以保证学时的要求；进一步开展校企合作，将项目训练与产品开发相结合等。
参考文献：
王天宝，程卫东.基于CDIO的创新型工程人才培养模式研究与实践[J].高等工程教育研究，2010（1）：25-31.
陆一平，查建中.缤纷课堂：源于国外的工程教育实践教学方法[J].高等工程教育研究，2009（6）：137-141.
[3]赵周发.工学结合一体化课程《液压传动技术》开发与实践[J].科技风，2012（1）：225.
[4]王倩.行动导向教学模式在高职《液压传动》课程中的应用[J].邢台职业技术学院学报，2011（4）：8-10.
[5]周美茹，沈春宝，等.“教学做一体”的CDIO教学模式实践[J].职业，2011（26）：145-146.
[6]徐亮，陈运达.基于CDIO“做中学”课程的教学设计与实施[J].高等职业教育：天津职业大学学报，2010（6）：81-83.
作者简介：
吕庆洲（1962—）男，安徽寿县人，硕士，淮南联合大学机电系副教授，研究方向为机械工程设计和液压系统设计。