基于CDIO的项目化课程体系构建

基于CDIO的项目化课程体系构建
本文介绍了机械设计与制造专业基于CDIO的项目化课程体系构建。

根据培养目标，开发了3个层次的项目，一级项目为包含本专业主要核心课程和能力要求的项目；二级项目为包含一组相关核心课程、能力要求的项目；三级项目为单门课程内为增强该门课程能力与理解而设的项目。

整个课程体系以一级项目“风能推料机的设计与制造”为主线，4个二级项目为支撑，9个三级项目为基础，将课程教育同专业认识统一起来，从而提高学生的工程创新能力和综合素质。

标签：CDIO 课程体系项目设计
CDIO工程教育模式是近年来国际工程教育改革的最新成果。

从2000年起，麻省理工学院和瑞典皇家工学院等四所大学组成的跨国研究获得Knut and Alice Wallenberg基金会近2000万美元巨额资助，经过四年的探索研究，创立了CDIO 工程教育理念，并成立了以CDIO命名的国际合作组织。

CDIO代表构思（Conceive）、设计（Design）、实施（Implement）和运行（Operate），它以产品研发到产品运行的生命周期为载体，让学生以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式学习工程，它是一种以项目为引导的工程教育模式。

1 CDIO的项目划分
根据CDIO以项目为引导的工程教育模式，把CDIO项目按规模和范围划分为三级。

一级为包含本专业主要核心课程和能力要求的项目。

每个专业至少有一个一级项目，学生分成团队5-8个人，从方案设计、结构设计、零部件制造、装配调试到运行，经历CDIO的整个过程。

二级项目是基于课程群的，每个课程群都有一个项目，这些项目相当于综合性的课程设计，把相关联的课程知识有机地结合起来，使学生学习到有机和关联的知识群而不是孤立的知识点。

三级项目是课程项目，每个教师都要知道自己的课程在整个专业课程体系中的作用，包括在知识、能力、素质培养中的贡献，每门课程中应有20%～30% 时间用于互动、启发式、探究式的学习，引导学生提出问题，找到解决问题的方法，提取概念和有规律性的知识。

整个课程体系以一级项目为主线，以二级项目为支撑，三级项目与核心课程为基础，将核心课程的教育同专业和系统的整体认识统一起来，并结合学生的自我更新能力，人际和团体交流能力以及大系统的掌握，运行和调控能力一起进行系统的培养。

2 机械设计与制造专业基于CDIO的项目化课程体系构建
我院机械设计与制造专业借鉴了CDIO的以项目为引导的培养理念，根据
CDIO 的基本原理，对课程体系设置进行了探索，按照“构思，设计，实施，运行”的思路，进行课程体系的构建。

根据专业培养目标，选择“风能推料机的设计与制造”作为一级项目，为了完成风能推料机的设计与制造，需要4个二级项目来支撑，分别为“整体设计”、“零部件结构设计”、“零部件制造”和“装配与调试”，不同的二级项目需要不同的能力来完成，所需的能力通过9个三级课程项目来培养。

3 项目示例
3.1 一级项目的实施从一年级第二学期开始，学生5-8人组成各自的项目团队，设小组组长1名。

每组由三位老师指导，一位为机类专业的老师，一位为电类专业的老师，还有一位为实践环节的老师。

在指导老师组的指导下，要求每个学生团队选择一个具体项目，比如“风能推料机的设计与制造”，从市场分析与技术需求分析开始，做项目的“市场调研与技术分析报告”。

在市场调研报告、技术分析报告的基础上，以逐步学习的专业知识，通过与指导教师讨论、内部讨论、查资料等各种方式，提出总体设计方案，即构思阶段。

在总体设计方案的基础上，通过进一步的专业知识学习，开始进行零部件结构设计，这是一级项目II（D），即设计阶段。

通过前面一级项目I至II的实践，设计完善后，开始加工、制造，这是一级项目III（I），即实施阶段。

这是最为有意义的一个阶段，学生必须在自己设计的基础上，利用机电系（开放全部的金工车间、数控机床、加工中心等设备）、学校外部等多方面的条件，进行原材料采购、加工等多个过程，开始一级项目中最艰难的阶段。

通过前面一级项目I至III阶段实践工作的积累，最后进入再加工、安装以及综合调试运行的阶段，即一级项目Ⅳ（O），运行阶段。

这样的一个一级项目经历了一个完整的CDIO过程，学生在项目进行的过程中学会了探索知识、综合应用知识、锻炼了团队精神、培养了CDIO工程能力。

3.2 二级项目的设计二级项目是基于课程群的，是为一级项目服务的，为此根据一级项目的需求，我们精心设计了4个二级项目，如表1所示。

这4个二级项目分别是“整体设计”、“零部件结构设计”、“零部件制造”和“装配与调试”，说明了每一个二级项目涵盖的课程群，设计了每一个二级项目的具体内容，规定了每一个二级项目实施的学期，阐述了每一个二级项目的意义。

经过这4个二级项目的实践，为一级项目“风能推料机的设计与制造”做了知识储备、技术支撑和能力培养。

3.3 三级项目的设计要完成二级项目，需要相应的能力支撑，为了获得这样的能力，需要三级课程项目来培养。

比如要完成二级项目“零部件制造”，需要“工艺制定能力”和“产品制造能力”，那么就需要在课程《机械制造工艺与装备》、《零件编程与加工》和《数控机床》中设计相应的课程项目来获取这种能力。

例如在《机械制造工艺与装备》这门课程中设计3个小项目：“轴套类零件的工艺制定”、“箱体类零件的工艺制定”和“叶轮类零件的工艺制定”。

学生通过这3个小项目的实践获得了典型零件的工艺制定能力，为二级项目的顺利实施奠定了基础。

4 小结
我院机械设计与制造专业根据高素质技能型专门人才的培养需要，进行了基于CDIO 的项目体系化课程开发。

对试点班制定了特殊的培养计划，围绕三个级别的项目实施基于CDIO理念的教学过程，其中一级项目贯穿整个“构思、设计、实施、运行”的全过程。

根据专业培养目标，选取了“风能推料机的设计与制造”作为一级项目。

为支撑一级项目的顺利实施，开发了4个二级项目，为了二级项目的顺利开展，设计了9个三级项目。

一级项目的初始阶段是在一年级开始进行的，此时的学生尚未掌握太多的专业知识，因此项目设计主要侧重“构思”（C）和“设计”（D）环节的实践；在一级项目后续的教学环节中，根据课程的进展与深入，再逐步开展“实施”（I）和“运行”（O）方面的训练，从而使得学生得到了CDIO 所要求的四大能力的完整训练。

参考文献：
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[5][美]EdwardF.Crawley，Johan Malmavist. 重新认识工程教育——国际CDIO培养模式与方法[M].顾佩华，沈民奋，陆小华译.北京：高等教育出版社，2009.
作者简介：张军翠（1975-），女，河北石家庄人，讲师，工学硕士，研究方向：机械制造与自动化。