2000 年10 月，CDIO 工程教育改革的項目由美國麻省理工學(xué)院和瑞典皇家工學(xué)院等工程院校共同發(fā)起，經(jīng)過近十年的傳播，已經(jīng)擴(kuò)展到全世界。該改革的愿景是為學(xué)生提供一種強(qiáng)調(diào)工程基礎(chǔ)，基于真實(shí)產(chǎn)品的構(gòu)思、設(shè)計、執(zhí)行、運(yùn)作過程的工程教育[1]。CDIO代表構(gòu)思、設(shè)計、實(shí)現(xiàn)和運(yùn)作，是“做中學(xué)”和“基于項目教育和學(xué)習(xí)”的集中概括和抽象表達(dá)。它以產(chǎn)品的從研發(fā)到運(yùn)行的生命周期為載體讓學(xué)生以主動的、實(shí)踐的、課程之間有機(jī)聯(lián)系的方式學(xué)習(xí)工程。

　　[摘 要]目前，在我國的中、高職院校的教學(xué)中應(yīng)用項目教學(xué)法已漸普及，應(yīng)用型本科院校盛行CDIO工程教育模式，在CDIO模式下，應(yīng)用項目教學(xué)法的研究尚少，還處在一種探索階段。在國內(nèi)應(yīng)用型本科中，嘗試以CDIO為理念，“項目”引領(lǐng)工程實(shí)踐。借鑒德國“項目教學(xué)”的做法，以CDIO為工程教育理念，項目引領(lǐng)工程實(shí)踐，不僅提高了學(xué)生綜合素質(zhì)、工程意識和創(chuàng)新能力，而且促進(jìn)教師和學(xué)生互動實(shí)踐教學(xué)。

　　[關(guān)鍵詞]核心期刊發(fā)表, CDIO,項目教學(xué)法,工程實(shí)踐

　　一、引言

　　項目教學(xué)法起源于美國，盛行于德國，近年來流傳到我國。目前，在我國的中、高職院校的教學(xué)中應(yīng)用項目教學(xué)法已漸普及，應(yīng)用型本科院校盛行CDIO工程教育模式，在CDIO模式下，應(yīng)用項目教學(xué)法的研究尚少，還處在一種探索階段。如何以CDIO 為教育理念，借鑒成熟國家的項目教學(xué)法做法，在應(yīng)用型本科工程實(shí)踐中實(shí)施“項目教學(xué)”呢?不乏是一個新的課題。

　　二、國外項目教學(xué)法研究

　　它最初的含義是“知識可以在一定的條件下自主建構(gòu)獲得， 學(xué)習(xí)是信息與知識、技能與行為、態(tài)度與價值觀等方面的長進(jìn)，教育是滿足長進(jìn)需要的有意識、有系統(tǒng)、有組織的持續(xù)交流活動”。[2]2003年7月德國聯(lián)邦政府教育部職教所制定了以行動為導(dǎo)向的項目教學(xué)法，不僅傳授給學(xué)生理論知識和操作技能，更重要的是培養(yǎng)他們的職業(yè)能力。

　　德國項目教學(xué)法為什么能夠盛行多年不衰呢?源于德國先進(jìn)的職業(yè)技術(shù)教育體制，為發(fā)展我國的職教事業(yè)提供了可借鑒的經(jīng)驗(yàn)。[3]

　　德國項目教學(xué)法的實(shí)施過程包括布置項目、分析項目相關(guān)學(xué)科知識、材料購置及經(jīng)濟(jì)核算、項目設(shè)計及制造分工、項目總成本核算等。下面以 “立式銑床” 模型為例，介紹德國原汁原味的項目教學(xué)法的實(shí)施過程。

　　1.布置項目。項目名稱――立式銑床模型的設(shè)計與制造。此環(huán)節(jié)首先由蓋爾森基辛(Gelsenkirchen)的職業(yè)技術(shù)學(xué)院的老師Rode先生周密地準(zhǔn)備一套立式銑床模型，展現(xiàn)在同學(xué)們的面前，演示立式銑床模型的三個自由度的運(yùn)動，提出項目任務(wù)，激發(fā)學(xué)生的興趣。

　　2.老師向?qū)W生分析跨專業(yè)學(xué)科相關(guān)知識

　　(1)CNC與經(jīng)濟(jì)關(guān)系。例：從簡單的零件到復(fù)雜的裝配好的立式銑床模型，教師首先從材料角度分析，從而引出其價格不同，要求學(xué)生通過數(shù)學(xué)計算，計算出最低耗材成本。

　　(2)CNC與電子、控制學(xué)關(guān)系。老師演示了一個方向在伺服電機(jī)驅(qū)動下，通過絲杠副傳動機(jī)構(gòu)的傳遞，完成一個自由度的運(yùn)動功能。這涉及到了電子。類似關(guān)聯(lián)學(xué)科的相關(guān)知識仍存在，不再贅述。

　　(3)學(xué)生(可以是不同專業(yè)的學(xué)生)在老師的指導(dǎo)下集中采購材料，了解市場成品“象棋”的價錢，從而體驗(yàn)市場經(jīng)濟(jì)，珍惜材料，計算成本。

　　(4) 學(xué)生在教師指導(dǎo)下，分小組實(shí)施完成項目，不同小組之間協(xié)作完成不同項目內(nèi)容：設(shè)計圖紙、編寫工藝、制造加工、檢測、裝配等。

　　(5)學(xué)生對項目總成本進(jìn)行核算，為提高生產(chǎn)率找出最低成本。

　　(6)老師提到了如果把立式銑床模型實(shí)施三個方向數(shù)控化，如何實(shí)現(xiàn)?

　　在以上六個環(huán)節(jié)中，貫穿在這個項目中有很多跨學(xué)科的知識在其內(nèi)。設(shè)計階段涉及到了機(jī)械設(shè)計的知識，加工前材料的采購階段涉及到物理學(xué)的知識，物資采購的能力以及經(jīng)濟(jì)關(guān)系，制造裝配階段，需要查工具書、切削參數(shù)的選擇、工藝的確定、程序的編制，實(shí)際操作機(jī)床進(jìn)行加工、監(jiān)測以及最后的裝配，涉及到了學(xué)生制造能力的培養(yǎng)，成本核算階段涉及到了數(shù)學(xué)和金融的知識，采用數(shù)控化機(jī)床與傳統(tǒng)機(jī)床的設(shè)計制造進(jìn)行比較，提出問題，讓學(xué)生考慮解決的方法，涉及到了電子、控制學(xué)等相關(guān)技術(shù)。

　　一個看似相對簡單的立式銑床模型竟然包含了如此廣的知識面，德國教師在設(shè)計方面所下的功夫很大。項目“小組”的形式體現(xiàn)了學(xué)生團(tuán)隊合作精神，共同或分工完成整個項目的設(shè)計和制作。參加項目教學(xué)工作小組的學(xué)生來自不同的專業(yè)和工種，甚至不同的專業(yè)領(lǐng)域，目的是訓(xùn)練他們今后在實(shí)際工作中與不同專業(yè)、不同的部門同事的合作能力。

　　綜上分析，德國的項目教學(xué)法滋生在“雙元制”教育體制的土壤內(nèi)，教師綜合素質(zhì)很高，每個專業(yè)教師都具備很寬泛又很扎實(shí)的專業(yè)功底。我國的中、高職業(yè)教育與崇尚技藝的德國相比，無論在教育發(fā)展的成熟程度，還是在人們心理認(rèn)同程度上都存在一定的差距。

　　三、在國內(nèi)應(yīng)用型本科中，嘗試以CDIO為理念，“項目”引領(lǐng)工程實(shí)踐

　　德國的學(xué)生在學(xué)習(xí)階段采用項目式教學(xué)方法，一切學(xué)習(xí)活動都是圍繞“項目”進(jìn)行。工程實(shí)踐在本科院校是指實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計、工程訓(xùn)練、生產(chǎn)實(shí)習(xí)等環(huán)節(jié)。

　　1.開發(fā)項目

　　我們從德國開發(fā)項目的設(shè)計中得到的啟發(fā)是：在本科實(shí)踐環(huán)節(jié)中，抓住每一種工程實(shí)踐的特點(diǎn)，確定相關(guān)的項目。例如：開發(fā)各類小裝備、參加的各種級別的機(jī)械設(shè)計比賽、機(jī)電液課程設(shè)計項目等，都屬于收集典型項目的焦點(diǎn)。

　　2. 以CDIO為教育理念，實(shí)證應(yīng)用型本科院校“項目”引領(lǐng)工程實(shí)踐

　　首先，確定方案，實(shí)現(xiàn)設(shè)計單一機(jī)構(gòu)向綜合機(jī)構(gòu)教學(xué)轉(zhuǎn)移，比較方案、驗(yàn)證方案可行性并優(yōu)化方案;其次，準(zhǔn)確設(shè)計機(jī)構(gòu);最后，實(shí)施制造，實(shí)現(xiàn)理論向?qū)嵺`轉(zhuǎn)移，“知”向“行”轉(zhuǎn)移;最后，知行合一。 　　(1)構(gòu)思項目：(Conceive )： 概念階段。針對工程實(shí)踐，讓學(xué)生掌握專業(yè)知識的基本原理，確定“項目”的未來發(fā)展方向。接到項目首先研究項目產(chǎn)品完成的任務(wù)，然后構(gòu)思整個項目的架構(gòu)和初步方案。讓學(xué)生構(gòu)思出整個產(chǎn)品的幾個分機(jī)構(gòu)的設(shè)計，結(jié)合以前所學(xué)，學(xué)生在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下，就會對該項目有一定的進(jìn)一步認(rèn)識和構(gòu)思，從而對整個項目實(shí)現(xiàn)草案設(shè)計。

　　以2011年第八屆浙江省機(jī)械設(shè)計大賽為例，小車能順利穿越一區(qū)的狹窄隧道和二區(qū)并到達(dá)三區(qū)、四區(qū)完成救援任務(wù)，為實(shí)現(xiàn)短時間內(nèi)救援機(jī)器人順利完成救援任務(wù)，其行走機(jī)構(gòu)除具備良好的轉(zhuǎn)向性能及行駛穩(wěn)定性之外，還必須具有較高的行駛效率。

　　項目要求得到的相應(yīng)構(gòu)思：主要分兩大類，構(gòu)思一： “救援小車”的行走機(jī)構(gòu)，滿足速度、滿足差速轉(zhuǎn)向、滿足通過隧道、滿足車體拓寬，構(gòu)思二：“救援小車”的救援目標(biāo)抓取機(jī)構(gòu)，滿足限定范圍內(nèi)的救援活動，構(gòu)思機(jī)械手式抓取還是吸盤吸入式。

　　(2)設(shè)計項目(Design)：技術(shù)階段。以項目產(chǎn)品設(shè)計與規(guī)劃為核心，通過研發(fā)，擬解決某一具體的問題或某些問題。仍以“救援小車”為例：根據(jù)構(gòu)思的初步草案，學(xué)生通過了解現(xiàn)有的產(chǎn)品設(shè)計思路，產(chǎn)品功能、應(yīng)用領(lǐng)域，結(jié)合自己所學(xué)提出優(yōu)化設(shè)計理念和產(chǎn)品設(shè)計改進(jìn)建議，對于能力比較強(qiáng)的學(xué)生選為技術(shù)小組組長，帶領(lǐng)其他組員主要解決設(shè)計和創(chuàng)新過程中，發(fā)現(xiàn)的一些問題，提交指導(dǎo)教師或通過查閱資料解決。

　　仍以“救援小車”為例，構(gòu)思一中，可分解出兩類機(jī)構(gòu)的設(shè)計：變距裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計、差速轉(zhuǎn)向行走機(jī)構(gòu)設(shè)計;構(gòu)思二中，可分解出機(jī)械手式抓取機(jī)構(gòu)設(shè)計、機(jī)械臂結(jié)構(gòu)設(shè)計、掃鏟式救援裝置設(shè)計、吸盤式救援裝置設(shè)計等。分解出的機(jī)構(gòu)中通過比較進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計階段，確定最后方案。在每一個機(jī)構(gòu)的設(shè)計中，都可以有不同種實(shí)現(xiàn)的途徑，這個時候一定要發(fā)揮學(xué)生之所能，讓學(xué)生進(jìn)行發(fā)散思維，翻閱豐富的參考資料，設(shè)計各個不同的分機(jī)構(gòu)，然后小組成員在老師的帶動下，優(yōu)化取舍，確定最佳方案，這是個很艱苦的重要階段。圖1 、圖2為學(xué)生設(shè)計的“救援小車”的三維設(shè)計和二維設(shè)計。

　　(3)執(zhí)行項目(Implement)：制造階段。以制造、建造為核心，組織一體化的項目制造。結(jié)合“產(chǎn)、學(xué)、研”互動的特色，將設(shè)計產(chǎn)品引入到工程訓(xùn)練中心來，學(xué)生自己動手完成零件的加工和裝配，以設(shè)計圖紙為藍(lán)本，完全按照工件圖紙要求進(jìn)行，把所有零件加工后，組裝成裝配產(chǎn)品。在制造過程中直接加工零件和裝配零件，可以增強(qiáng)學(xué)生的生產(chǎn)勞動觀念、產(chǎn)品質(zhì)量觀念和經(jīng)濟(jì)價值觀念，零件加工和裝配的訓(xùn)練過程為培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐素質(zhì)、理論聯(lián)系實(shí)際和嚴(yán)肅認(rèn)真的工作作風(fēng)打下了堅實(shí)的基礎(chǔ)，過程中產(chǎn)生的問題可以磨練學(xué)生的工程意志和提升學(xué)生的工程素質(zhì)。圖3、圖4分別為學(xué)生設(shè)計的“救援小車”的行走機(jī)構(gòu)圖，和“救援小車”的抓取結(jié)構(gòu)。

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　　圖3 “救援小車”的行走機(jī)構(gòu)

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　　圖4 “救援小車”的抓取結(jié)構(gòu)

　　(4)運(yùn)作項目(Operate)：服務(wù)階段。各個機(jī)構(gòu)設(shè)計完整后，確定最終方案，制造組裝出來完整的產(chǎn)品。可以對項目進(jìn)行運(yùn)作，完成任務(wù)。圖5和圖6為學(xué)生設(shè)計的“救援小車”的最后兩種不同方案的“救援小車”。

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　　圖5 “救援小車”方案一圖 圖6 “救援小車”方案二

　　四、CDIO與項目引領(lǐng)工程實(shí)踐的相輔相成的關(guān)系

　　CDIO工程教育雖然包含培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力的教學(xué)項目，但不同于項目教學(xué)。在應(yīng)用型本科的工程實(shí)踐中，兩者是相輔相成的。CDIO工程教育在一體化的課程體系中不僅包括實(shí)踐教學(xué)項目，也包括專業(yè)技術(shù)的系統(tǒng)知識教育，具有長期性與學(xué)制化的特點(diǎn);而項目教學(xué)是針對某一具體項目開展的教學(xué)活動，具有短期性與臨時性的特點(diǎn) [4，5];從表面上看，兩者有些相似，項目教學(xué)包括立項、計劃、實(shí)施、展示和結(jié)項等各個階段，學(xué)生需要在教師的幫助下對各個階段中可能產(chǎn)生的問題找出相應(yīng)的解決方法。但是兩者的實(shí)質(zhì)性不同在于，CDIO工程教育旨在提供一種學(xué)生獲取知識與經(jīng)驗(yàn)的背景環(huán)境，它是制度化的、循環(huán)性的，而不是即時性的，并不隨著實(shí)踐教學(xué)項目的完成而終結(jié)。而項目引領(lǐng)工程實(shí)踐是實(shí)實(shí)在在的項目在貫穿整個工程實(shí)踐的訓(xùn)練。

　　五、總結(jié)

　　借鑒德國“項目教學(xué)” 的做法，以CDIO為工程教育理念，項目引領(lǐng)工程實(shí)踐，不僅提高了學(xué)生綜合素質(zhì)、工程意識和創(chuàng)新能力，而且促進(jìn)教師和學(xué)生互動實(shí)踐教學(xué)。對比德國項目教學(xué)法，也看到了我國項目引領(lǐng)工程實(shí)踐實(shí)施的軟硬環(huán)境均存在不足之處，德國項目教學(xué)注重項目成本的核算、指導(dǎo)教師的綜合素質(zhì)較高、項目完成后的功能拓展、制造項目的工業(yè)化程度等等，而應(yīng)用性本科的工程實(shí)踐，若要借鑒德國項目教學(xué)法，與師資力量、實(shí)踐教學(xué)體制、軟硬件都存在直接關(guān)聯(lián)。因此，在科學(xué)的方法論指導(dǎo)下與嚴(yán)謹(jǐn)?shù)男袆涌蚣軆?nèi)推進(jìn)應(yīng)用型本科的項目引領(lǐng)工程實(shí)踐不妨是一個很有效的嘗試和發(fā)展趨勢。

　　[ 參 考 文 獻(xiàn) ]

　　[1] 顧佩華，陸小華.CDIO工作坊手冊[M].汕頭：汕頭大學(xué)出版社，2008.

　　[2] 李坤.趙陽.寧靜等.德國職教項目教學(xué)法的理論研究與實(shí)踐及推行策略[J].吉林工程技術(shù)師范學(xué)院學(xué)報，2009(3)：25-27.

　　[3] 趙志群.職業(yè)教育與培訓(xùn)學(xué)習(xí)新概念[M].北京：科學(xué)出版社，2003.

　　[4] 基于CDIO教育理念的工程學(xué)科教育改革與實(shí)踐[J].教育與現(xiàn)代化，2010(1)：30-33，71.

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