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基于CDIO理念的高職《機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計》課程創(chuàng)新與實踐

發(fā)布時間:2018-06-27 來源: 短文摘抄 點擊:


  摘要: 文章研究分析了高職院!稒C(jī)械創(chuàng)新設(shè)計》課程教學(xué)存在的問題,提出了基于CDIO工程教育理念的《機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計》教材和教學(xué)方法改革與創(chuàng)新。該改革與創(chuàng)新已經(jīng)在教學(xué)實踐中進(jìn)行了測試。教學(xué)改革與創(chuàng)新取得了一些成績,提高了機(jī)械工程專業(yè)學(xué)生的創(chuàng)新能力。
  Abstract: This paper studies and analyzes the problems occurred in the "Mechanical Innovation Design" teaching of higher vocational colleges. The teaching material and teaching method reform & innovation of "Mechanical Innovation Design" based on CDIO engineering education concept are proposed. The reform & innovation which has made some achievements, improved the innovation ability of the mechanical engineering students, has been tested in the teaching practice.
  關(guān)鍵詞: CDIO;高職院校;機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計;教材;教學(xué)方法
  Key words: CDIO;higher vocational colleges;mechanical innovation design;teaching material;teaching method
  中圖分類號:G712 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1006-4311(2018)14-0240-02

0 引言


  《機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計》是高職院校機(jī)械類專業(yè)的專業(yè)選修課。該課程實用性非常強(qiáng)[1]。然而,《機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計》的教學(xué)內(nèi)容一直強(qiáng)調(diào)機(jī)械創(chuàng)新方法理論的教學(xué)。授課方法以講課為主,過于簡單、實踐環(huán)節(jié)少。與高職教育要突出應(yīng)用性和實踐性的教學(xué)特點相差甚遠(yuǎn),不符合中國實現(xiàn)“中國制造”到“中國創(chuàng)造”的戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型要求[2]。本文探討了CDIO工程教育理念在《機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計》課程改革中的使用,研究內(nèi)容涵蓋教材和教學(xué)方法的改革,努力培養(yǎng)機(jī)械類專業(yè)學(xué)生創(chuàng)新能力,以及提高他們在實際工作崗位中的創(chuàng)新能力。

1 教材改革與創(chuàng)新


  1.1 基于CDIO理念重新設(shè)計教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)順序
  CDIO理念是近幾年來國際工程教育改革的最新成果,由麻省理工學(xué)院、瑞典皇家工學(xué)院、瑞典查爾默斯技術(shù)大學(xué)和瑞典林雪平大學(xué)共同創(chuàng)立的工程教育改革模式[3]。其愿景是為學(xué)生提供一種強(qiáng)調(diào)工程基礎(chǔ)并且建立在真實環(huán)境背景下產(chǎn)品和系統(tǒng)的構(gòu)思——設(shè)計——實施——運(yùn)行的工程教育模式[4],F(xiàn)行《機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計》教材的主要內(nèi)容是機(jī)械創(chuàng)新方法[5]。課程教學(xué)中學(xué)生很難掌握機(jī)械創(chuàng)新方法,更難以將其應(yīng)用于實際工作,形成創(chuàng)新能力。這樣的教材不利于以學(xué)生為中心的教學(xué)方法應(yīng)用。經(jīng)過兩年的教學(xué)實踐,筆者重新設(shè)計了本課程的主要內(nèi)容和順序。
  如圖1所示,第一部分是構(gòu)思,其主要內(nèi)容是獲得創(chuàng)新主題思想。主題可以根據(jù)社會需求、科技進(jìn)步、生產(chǎn)發(fā)展來定。為學(xué)生提供一些可供選擇的主題,如歷屆全國大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計大賽的主題,或其他與學(xué)生緊密相關(guān)的身邊主題。團(tuán)隊成員可以使用頭腦風(fēng)暴法、提問法、集思廣益法、類比發(fā)明法確定一個新穎的主題。一旦課題確定了,每個小組都可以使用各種新穎的方法進(jìn)行創(chuàng)新活動。
  第二部分是設(shè)計。學(xué)生可以運(yùn)用各種新穎的設(shè)計方法來進(jìn)行所提出的“構(gòu)思”設(shè)計。創(chuàng)新技術(shù)有多種,如方案創(chuàng)新設(shè)計、機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計、結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計、建模(造型)創(chuàng)新設(shè)計和逆向設(shè)計等。然后每個小組討論創(chuàng)新活動的結(jié)果,并記錄下報告、修改和完善的結(jié)果。
  第三部分是實施。該方案被細(xì)化,然后產(chǎn)生創(chuàng)新產(chǎn)品、原型或模型。這部分的課程是開放式教學(xué),大部分的工作需要課堂后完成,主要依托深圳信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院國家數(shù)控技術(shù)應(yīng)用專業(yè)領(lǐng)域技能型緊缺人才培養(yǎng)培訓(xùn)基地、國家制造業(yè)信息化中心之三維CAD教育培訓(xùn)基地、廣東省數(shù)控技術(shù)高職教育實訓(xùn)基地、深圳市高技能人才培訓(xùn)基地、學(xué)校教師工作室和各類開放實訓(xùn)室。這些地方為創(chuàng)新設(shè)計實踐提供了場所和實驗。團(tuán)隊成員協(xié)作完成創(chuàng)新產(chǎn)品的生產(chǎn),每個人都有自己負(fù)責(zé)的任務(wù),這也是在訓(xùn)練團(tuán)隊成員的實際工作能力和團(tuán)隊協(xié)作能力。產(chǎn)品生產(chǎn)完成后,編寫說明書,必要時對部分產(chǎn)品進(jìn)行知識產(chǎn)權(quán)保護(hù),撰寫實用新型專利申請書。
  第四部分是運(yùn)行。這一部分包括報告、學(xué)生互評和教師評價。團(tuán)隊成員向同學(xué)們展示創(chuàng)新作品,并匯報工作計劃、工作原理、設(shè)計理念、工作流程等。其他團(tuán)隊成員可以在報告過程中提問,并表達(dá)他們的意見和問題,報告組成員將解釋這些問題。每個小組選出一名隊員作為評委,根據(jù)報告和問題的解釋進(jìn)行評分。最后,教師評語。展示創(chuàng)新的作品和報告,訓(xùn)練學(xué)生的團(tuán)隊合作技巧、表達(dá)技巧和書面溝通,并鼓勵學(xué)生參加“挑戰(zhàn)杯”全國大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技競賽、機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計大賽,申請專利。
  1.2 以全國大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計大賽作品充實教材案例
  現(xiàn)有的《機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計》教材中的大多數(shù)教學(xué)案例都是成熟的產(chǎn)品。這些產(chǎn)品一般都是技術(shù)水平較高,遠(yuǎn)離學(xué)生的生活環(huán)境,這使高職院校的學(xué)生感到恐懼、難以企及,感到很難做這樣的創(chuàng)新。被譽(yù)為TRIZ之父的G.S.Altshuler統(tǒng)計表明:最小的發(fā)明、小發(fā)明和中型發(fā)明三種發(fā)明占了人類總發(fā)明的95%[6]。這些發(fā)明是利用人類現(xiàn)有的多學(xué)科知識體系而實現(xiàn)的。全國高校大學(xué)生創(chuàng)新設(shè)計大賽的一些作品被選為教材案例可以使學(xué)生感到創(chuàng)新并不是遙不可及的,這些案例都是既有創(chuàng)新性又有可行性的;另一方面,它也能使學(xué)生產(chǎn)生一種緊迫感的信心:“其他人可以做的我也能同樣做到,并且我可以再做得好一點”。

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