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国外工程图学教育及CDIO理念对我国图学教育改革的启迪

时间:2022-05-05 18:30:04 浏览次数:

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zwۍםNoiM9C*){!报告中指出,2005年我国毕业的约60万工程技术人才中能够在国际化公司工作的不足10%,M c.Kinsey Global Institute认为“中国教育系统偏于理论,中国学生几乎没有受到Project和团队工作的实际训练,相比之下欧洲和北美学生以团队方式解决实际问题”。

笔者在近些年的工程图学教学中越来越感觉到:尽管教师花费了大量的时间和精力备课、讲课,可学生的课堂关注度和学习兴趣逐年降低,观察、空间思维、拆装和绘图实践热情也不如从前。纵观国内大部分高校工程图学教育的现状,笔者认为,主要存在以下几方面问题:

1.教学体系与教学内容陈旧。随着现代科学技术的不断发展,对学生掌握现代新知识的要求不断增强。目前高校课程门类繁多,而双休日的实行又使学生在校四年的总学时数减少。因此,不同程度压缩各课程学时已成定势。在这种情况下,我们还沿用过去的教学计划,结果只能是教师高密度车厢化的课堂讲授,学生被动接受,毫无自由发挥空间,逐渐失去学习兴趣。

2.重讲授轻思考,重理论轻实践。目前国内高校大多还沿用前苏联的“传递-接受式”教学模式,课堂上以教师为主体,忽视了学生的接受能力和自主思考。尽管大多高校都安排有绘图实践,但大多都是模仿性的,学生无法做到“做中学”、“学中做”,更谈不到“做中思”。

3.工程图学课程安排与金工实习、机械原理、机械设计等相关专业实践及课程联系松散,没有形成一体化的课程体系,不利于学生整合应用和综合素质的培养。

综上所述,如何重新点燃学生们的学习热情,化被动学习为主动学习?如何使工程图学教育更好地适应企业及经济的需求?这些成为我们亟须解决的问题。

二、国外工程图学教育特色

由于“图形”在工程界中的重要性,世界各国都将工程图学作为一门重要的技术基础课来对待,旨在培养学生严谨的工程意识和基本的工程素质。

在课程设置上美国各大学对工程图学有不同的处理方式,如加州大学圣迭哥分校、普渡大学、博克利大学、伊利诺伊大学香槟分校的独立开课方式;有些则将其整合在计算机辅助设计、设计与制造等课程当中,如加州理工大学、MIT等。不论采用哪种方式,工程图学教育都有其明确的目标和思路,教学活动大致分为课堂教学和实践教学两部分。以加州大学圣迭哥分校的MAE3为例,课堂讲授少而精,主要介绍:(1)工程绘图的基本原理,如第三分角三视图、轴测图、剖视图、零件图和装配图;(2)计算机辅助设计软件应用,主要是Auto CAD二维绘图、Inventor三维建模和动画制作;(3)机械设计基本知识,主要包括紧固件、轴承、齿轮、微型马达和带传动的设计等;(4)素质教育,如诚信教育、团队合作意识、口头表达能力等。教学实践主要设置时钟、机器人两个项目,要求学生分组合作设计出满足特定功用的时钟或机器人,应用计算机软件生成二维和三维图纸,并在实验工场制造出时钟或机器人的雏形,最后公开答辩、演示成果。教学活动由教室延伸至多媒体机房、实验工场、图书馆等,与工程实际紧密结合,强调学生的自主学习,注重培养学生的研究性思维、动手能力和表达技能。

日本的图学教育比较注重和企业相结合,注重制图课的内容与设计相融合。课程的教学内容与我国相近,但删减掉了画法几何中图解空间几何问题的内容。课程安排在生产实习和机械工学入门学习之后进行,一来对机械加工方法、工艺结构有了初步了解;二来更有利于与后续专业课课程设计相衔接。我们看到,不论是美国还是日本,工程图学教育多以产品设计为中心,与工程实际和企业需求相结合。企业期待的是工程人员能迅速在图上表达想象的成果,并能付诸实际制造。因此,工程图学教育中最重要的是教会学生如何思考,如何表现、识别和想象。

三、以能力为导向的CDIO工程教育理念

美国教育心理学家布鲁姆将认知领域的教育目标分为Knowledge(知道)、Understanding(领会)、Application(应用)、Analysis(分析)、Synthesis(综合)、Evaluation(评价)六个层次,如图1所示。传统的以教师为主体和知识灌输为主的教育模式只能实现“教育目标分类法”中的前三个层次,若想实现其四到五层次,甚至六层次的教育目标,显然是不可能的。

2000年,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2000万美元的巨额资助,并于2004年成立了CDIO国际合作组织。CDIO代表Conceive(构思)、Design(设计)、Implement(实施)、Operate(运行),它是现代工业产品从构思研发到运行乃至终结退休的全生命过程。CDIO以“学校培养有专业技能、有社会意识和有企业家敏锐性的工程师”为愿景;以产品生命全过程为载体培养学生四个层面的能力,即工程科学和技术知识、终身学习能力、团队交流能力,在社会和企业环境下建造产品、过程和系统的能力;更重要的是它还提出了包括对培养计划、课程结构、教学方法、教学评估和学习构架的全面指引和对是否实践CDIO教学理念的12条判定标准,可操作性极强。

汕头大学工学院在汕头大学副校长顾佩华教授的指导下,使汕头大学成为首个中国高校CDIO成员。在不断的摸索中,我们总结出:中国的工程教育,需要学习国际先进经验,加大改革力度,以适应创新型国家建设的需要。目前,国内已有57所高校在机械类、电气类等专业开展了CDIO改革试点实践。2009年燕山大学开始CDIO工程教育模式改革试点,于2013年5月正式加入国际CDIO组织,成为教育部CDIO工程教育改革项目的参加单位。

四、结束语

综上可见,美国、日本的工程图学教育和CDIO工程教育理念都强调培养学生的能力和素质,教学过程体现“以学生为主体,以教师为主导”的模式,让学生能够主动参与学习的过程,体验学习的乐趣。这给我国图学教育带来了很大启迪,也更突出了改革的迫切性。结合我国工程图学教育的现有条件,借鉴国外及CDIO工程教育理念,重新架构符合我国实际的工程图学教育体系,摒弃过去那种“重理论轻实践”的教育模式,引入基于工程实际的项目式教学,同时改变传统的考核评估方式,让学生通过项目设计、实施和总结真正体会到课程学习的意义,同时培养学生的设计能力、动手能力及沟通交流能力,是顺应现代化工程发展的必然要求,具有非常重要的意义。

参考文献:

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