基于CDIO理念的高職《機械創(chuàng)新設計》課程創(chuàng)新與實踐

　　摘要： 文章研究分析了高職院校《機械創(chuàng)新設計》課程教學存在的問題，提出了基于CDIO工程教育理念的《機械創(chuàng)新設計》教材和教學方法改革與創(chuàng)新。該改革與創(chuàng)新已經(jīng)在教學實踐中進行了測試。教學改革與創(chuàng)新取得了一些成績，提高了機械工程專業(yè)學生的創(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.
　　關鍵詞： CDIO；高職院校；機械創(chuàng)新設計；教材；教學方法
　　Key words： CDIO；higher vocational colleges；mechanical innovation design；teaching material；teaching method
　　中圖分類號：G712 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）14-0240-02

0 引言

　　《機械創(chuàng)新設計》是高職院校機械類專業(yè)的專業(yè)選修課。該課程實用性非常強[1]。然而，《機械創(chuàng)新設計》的教學內(nèi)容一直強調(diào)機械創(chuàng)新方法理論的教學。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用性和實踐性的教學特點相差甚遠，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《機械創(chuàng)新設計》課程改革中的使用，研究內(nèi)容涵蓋教材和教學方法的改革，努力培養(yǎng)機械類專業(yè)學生創(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理念重新設計教學內(nèi)容和教學順序
　　CDIO理念是近幾年來國際工程教育改革的最新成果，由麻省理工學院、瑞典皇家工學院、瑞典查爾默斯技術大學和瑞典林雪平大學共同創(chuàng)立的工程教育改革模式[3]。其愿景是為學生提供一種強調(diào)工程基礎并且建立在真實環(huán)境背景下產(chǎn)品和系統(tǒng)的構(gòu)思——設計——實施——運行的工程教育模式[4]�，F(xiàn)行《機械創(chuàng)新設計》教材的主要內(nèi)容是機械創(chuàng)新方法[5]。課程教學中學生很難掌握機械創(chuàng)新方法，更難以將其應用于實際工作，形成創(chuàng)新能力。這樣的教材不利于以學生為中心的教學方法應用。經(jīng)過兩年的教學實踐，筆者重新設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、科技進步、生產(chǎn)發(fā)展來定。為學生提供一些可供選擇的主題，如歷屆全國大學生機械創(chuàng)新設計大賽的主題，或其他與學生緊密相關的身邊主題。團隊成員可以使用頭腦風暴法、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行創(chuàng)新活動。
　　第二部分是設計。學生可以運用各種新穎的設計方法來進行所提出的“構(gòu)思”設計。創(chuàng)新技術有多種，如方案創(chuàng)新設計、機構(gòu)創(chuàng)新設計、結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設計、建模（造型）創(chuàng)新設計和逆向設計等。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，大部分的工作需要課堂后完成，主要依托深圳信息職業(yè)技術學院國家數(shù)控技術應用專業(yè)領域技能型緊缺人才培養(yǎng)培訓基地、國家制造業(yè)信息化中心之三維CAD教育培訓基地、廣東省數(shù)控技術高職教育實訓基地、深圳市高技能人才培訓基地、學校教師工作室和各類開放實訓室。這些地方為創(chuàng)新設計實踐提供了場所和實驗。團隊成員協(xié)作完成創(chuàng)新產(chǎn)品的生產(chǎn)，每個人都有自己負責的任務，這也是在訓練團隊成員的實際工作能力和團隊協(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)品進行知識產(chǎn)權保護，撰寫實用新型專利申請書。
　　第四部分是運行。這一部分包括報告、學生互評和教師評價。團隊成員向同學們展示創(chuàng)新作品，并匯報工作計劃、工作原理、設計理念、工作流程等。其他團隊成員可以在報告過程中提問，并表達他們的意見和問題，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行評分。最后，教師評語。展示創(chuàng)新的作品和報告，訓練學生的團隊合作技巧、表達技巧和書面溝通，并鼓勵學生參加“挑戰(zhàn)杯”全國大學生課外學術科技競賽、機械創(chuàng)新設計大賽，申請專利。
　　1.2 以全國大學生機械創(chuàng)新設計大賽作品充實教材案例
　　現(xiàn)有的《機械創(chuàng)新設計》教材中的大多數(shù)教學案例都是成熟的產(chǎn)品。這些產(chǎn)品一般都是技術水平較高，遠離學生的生活環(huán)境，這使高職院校的學生感到恐懼、難以企及，感到很難做這樣的創(chuàng)新。被譽為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)有的多學科知識體系而實現(xiàn)的。全國高校大學生創(chuàng)新設計大賽的一些作品被選為教材案例可以使學生感到創(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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