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一、教师工程实践能力的培养
在传统教学中，教师处于教学活动中的主导地位，教师讲授理论知识，学生被动接受相应的知识。这样只是对以往知识的继承、积累和掌握，不利于培养学生现代工程技术人员的基本素质。CDIO开放式教学相比于传统的教学模式，它不仅要求教师在教学活动中角色进行转变，更要求教师的教学理念与思想从根本上发生转变。随着我国教学规模的扩大，教师队伍数量增大，教师队伍的年龄结构发生变化。据统计，青年教师的数量占教师队伍总数的62%，而且青年教师的学历水平越来越高，这是一个很好的发展趋势。但纵看青年教师的学习经历，他们虽然接受过一定的工程教育，并且参与过工程实践训练，可是，他们工程实践的经验仍存在不足，因此不利于青年教师教学水平的提高与学生工程实践能力的培养。CDIO工程教育理念告诉我们，只有把《机械设计》课程的教师培养成具有工程实践理念的准工程师，才能在教学活动不断地将工程实践的理念渗透给学生。《机械设计》教师的工程实践理念与能力的培养是一个长期的、不间断的过程。为增加青年教师工程实践培训的机会，在青年教师上讲台前，他们要进行半年以上的工程实践培训或挂职工作，让他们走入企业尤其是毕业学生的用人单位，了解行业的尖端技术与对人才素质的实际需要，积累工程实践的经验，从而在以后的教学活动中有的放矢地讲授相关知识，做到工程实践性与理论性相的结合。在实践培训结束后，由有经验的教授和企业工程师联合考核青年教师水平，通过考核者方可正式走上讲台。完善学校与企业联合培训青年教师的制度，将实践培训活动不定期地进行下去，做到教师的工程教育教学理念与企业人才素质需要不脱节，为培养青年教师CDIO工程教育理念与可续发展做好重要基础。
二、理论课教学的改革与优化
《机械设计》理论课教学通常包括课堂讲授和实验操作，内容丰富而繁杂，初次学习者在学习过程中感到教材脉络很难把握，各章内容衔接性不强，不利于知识点的理解和掌握，因此，学生的学习兴趣和主动性大打折扣。在后续的课程设计中，由于对知识点理解不透彻和遗忘，导致他们不能灵活地应用到工程实践当中，出现生搬硬套的现象。
1.课堂教学方式的改革。
学习动力是兴趣，学习的捷径是实施。《机械设计》课程的最终目的是要培养学生将课堂学到的机械设计知识应用于工程实践中，完成课程设计的设计项目。因此，我们可以在课程开始时，确定每名学生设计任务，从最终目的讲起，激发学生学习的兴趣与动力，很具象地告诉学生我们最终的目标，让学生做到心中有数，学习时有的放矢，将所学的知识和设计任务有机地联系起来。在课堂教学中，教师要充分利用多媒体教学手段，紧密结合专业特点，各有侧重，注重讲授内容的新颖性，把握专业前沿，做到讲授内容广泛新颖，突出重点和难点，启发学生的思考和想象。阶段性的设置讨论课，要增加教师与学生之间的交流。教师总结前一段学习内容，针对课程设计题目，让学生进行分组讨论，听取学生的构思与设计想法，并给予学生指导与评价。教师要减少固定模式计算的习题作业，可以针对工程实际内容，增加开发式创新型作业题目，努力培养学生解决工程实际问题的能力。
2.开放式实验课改革。
受传统教育模式的束缚，我国高等教育存在重理论轻实验的现象，实验课所占课时比例比较少，它往往作为理论课的“附属品”存在。而且，实验模式单一，实验题目固定，实验方法陈旧，与理论课及课程设计的联系不强。学生感觉实验课完全是在教师的指导下被动完成，这忽视了学生个性思维与动手能力的发展。然而，CDIO工程教育理念强调实验课对学生综合素质提高的重要性。为了更好地将实验课与理论课有机地结合起来，做到理论课是实验课的指导，实验课不仅仅是理论课的验证，笔者认为可以采取以下措施。①整合学校实验室资源，为学生设立开放式实验室，全天为学生开放。鼓励学生利用学生课余时间在开发性实验室完成CDIO教学项目中的三级项目，将这种开放性的实验室变成学生的“实验课自习室”。②增加实验课课时数量，在保证一定数量的理论验证性实验外，增加一定数量的设计性实验，充分发挥学生的主动构思和设计的能力。③将一部分理论课教学与实验课相接相结合了，采用现场教学方式，直观为学生讲授机械设计理论在工程实际中的应用。这种方式可加深学生对相关知识点的理解和掌握。机械设计实验课的改革，充分发挥实验课培养未来机械类人才的作用，必将会全方位地提高学生的综合素质。
三、机械设计课程设计改革思路与措施
目前，我国大部分高等院校的《机械设计》课程设计题目以带式输送机传动装置为主。课程设计题目比较单一，设计任务和数据多年未变，教师教学时程式化现象比较严重。这忽略了机械类各专业之间发展的差异，限制了学生个性思维的发展，不能够充分调动学生设计研究的主动性与激发学生学习相关知识的兴趣，易造成抄袭现象，影响课程设计的教学效果。
1.课程设计题目多样化、自主化。
为了培养学生的工程实践能力，避免设计题目的单一，激发学生的学习热情与兴趣，加强学生独立思考的能力，机械设计的题目可以适当地多样化、自主化。笔者认为，课程设计题目可以结合教师的科研项目或工程实际中包含机械设计课程所讲内容的典型机械部件。但是，由于学习机械设计的学生大多是在大三阶段，其知识的储备有限，并且课程设计的时间基本在3～4周左右，要注意题目的难度和复杂程度。能力突出的同学也可以通过查阅相关文献或在工程实际中所发现的问题向教师提出自主化的机械设计题目，机械设计教师掌握好题目的难度与深度。教师将每班学生分成若干小组，让学生自己选择有兴趣的题目编成3～5人的团队。团队成员间的设计方案相同但是数据不同，并要求学生互相监督，检查对方的设计思路与计算过程，督促学生养成自查互查的习惯，增进了学生团队协作的意识和能力。
2.加强现代设计手段与方法的应用。
随着电子计算技术的发展与国家制造业信息化进程的迅速推进，现代化的机械制造企业已经完全摒弃了复杂、冗长的手工制图，而采用更为高效、高质量的计算机辅助制图CAD技术。但是，机械设计课程设计的教学环节中，部分高校仍要求学生采用手工制图，工作强度大，工作效率低，不利于学生空间思维的形成，更不利于掌握现代设计方法与设计手段，不能很好地为学生在毕业设计阶段打下计算机辅助制图的基础。为了更好与国际先进的CDIO工程教育理念接轨，作为专业基础课《机械设计》的实践环节，课程设计的改革已经迫在眉睫。我们建议放弃机械设计课程中的手绘制图阶段，要求学生采用AutoCAD或CAXA作为二维图纸绘图工具；提倡学生应用Solidwork、creo、UG等三维设计软件进行结构设计和运动仿真，鼓励学生运用ANSYS、COSMOS、ABQUS等CAE软件进行机械零件的力学性能的分析计算以及结构性能的优化设计。我们将CAD/CAE相结合的设计技术应用于实战，能深化学生课堂所学到的计算机辅助设计相关内容的理解。在设计计算阶段，《机械设计课程设计指导书》和《机械设计手册》是必不可少的工具。但是，利用工具书查询相关数据进行设计计算极其烦琐，效率较低，且易错选相关数据。现代化的设计手段要求我们培养学生利用互联网技术检索查阅相关文献，利用计算机强大的数据库功能简洁快速地查阅相关数据。教师可以鼓励学生采用软件版《机械设计手册》快捷方便查询各种数据，运用Matlab、VB等编程软件进行零件设计计算与校核分析。这极大缩短手工设计计算所用的时间，提高设计效率，给学生留出充裕的时间去思考学习三维软件的应用，为学生出色地完成毕业设计打下坚实的基础。
3.考核方式改革与激励创新。
机械设计课程设计的考核与答辩是对学生课程设计阶段所取得成果的一种总结与肯定。考核主要包括图面成绩50%、平时成绩30%和答辩成绩20%。图面成绩和平时成绩评分标准完全由教师主观的判断给出，答辩成绩的给出通常是由老师提出问题，每名学生逐一进行答辩。因此，教师需要在有限度的课程设计时间内挤出大量时间给答辩环节，而且每个同学的问题各不相同，这样老师需要花费大量时间准备相关问题，而且很难做到全体学生难易程度相近。这忽略了老师与学生之间信息的相互交流。采用将题目相同的学生分成一组的方式，要求学生在结构设计与计算阶段、制图阶段互相监督彼此发现存在的问题。教师定期进行小组讨论，解决小组成员中的个、共性问题。这样大大增强了同学间的团队协作能力与交流沟通的能力，而且节省了老师和学生的时间，提高了设计的效率。答辩环节可以采用很自由的方式。评分时，每位同学的成绩由组内其他成员根据评分标准给出，最终由教师综合给出该名同学的最终分数，让学生既是“运动员”，又是“裁判员”。这样，学生通过总结他人设计中的得失和成败，能够提高自己的设计实战经验。在这种讨论式答辩中，它能激发学生的创新意识，鼓励学生将讨论时产生的新的创新想法应用于实践，引导学生进行课外创新活动的竞赛，给学生更为广阔的发展平台。
四、结语
建立以CDIO工程教学模式作为指导思想的机械设计课程改革是现阶段高校教师不可推卸的责任。教师要灵活应用CDIO项目式的教学方法，做到教学内容、教学方法的与时俱进。教师要以发展学生的综合素质为根本，为培养具有高水平的工程实践能力的创新人才而努。
作者：邢继春 张文会 张楠 顾勇飞 单位：燕山大学机械工程学院 河北建材职业技术学院
