课程教学
基于CDIO理念的材料力学课程教学改革探索
陈丽华
（沈阳工程学院机械学院
摘
要
辽宁・沈阳110136）
文章介绍了CDIO工程教育的特点，提出基于CDIO理念进行材料力学教学改革的基本思路，并从课程改革
内容、具体实施方法、实施效果等几个方面对材料力学的工程教育进行了探索。实践证明该项改革取得了良好的教学效果，培养了学生工程职业素质、团队协作精神，同时也为工程教育改革积累了宝贵经验。关键词材料力学
中图分类号：G424
应用能力
CDIO理念三级项目
文献标识码：A
DOI:10.100/j.cnki.kjdkz.2016.08.051
ExplorationonTeachingReformofMaterial
MechanicsCourseBasedonCDIOConcept
CHENLihua
(CollegeofMechanicalEngineering,ShenyangInstituteofEngineering,Shenyang,Liaoning110136)
AbstractThecharacteristicsofCDIOEngineeringEducationareintroducedinthispaper,andispresented,basedonthecon-ceptofCDIOisthebasictrainofthoughtoftheteachingreformofmechanicsofmaterials,andfromthecontentsofthecur-riculumreform,theconcreteimplementationmethodandimplementationeffect,andseveralotheraspectsofmechanicsofMa-terialsEngineeringEducationareexplored.Practicehasprovedthatthereformhasachievedgoodteachingeffect,cultivatestudents'engineeringprofessionalquality,teamworkspirit,butalsoaccumulatedvaluableexperiencefortheengineeringedu-cationreform.Keywords0引言
材料力学是应用型本科院校机械专业一门非常重要的技术基础课程。从近几届学生的毕业设计及学生工作后反馈的情况看，学生虽然较好地掌握了力学相关概念、理论知识，但是遇到工程中的实际问题，则无从下手，不知如何解决，即学生的应用能力还有较大的欠缺。一方面是因为教学中例题、习题多为抽象的计算简图，相对简单，而工程实际问题，首先需要建立力学模型，然后才能进一步分析计算，而力学模型如何建立一般教材很少提及；另一方面，学生缺少综合性的、基于任务的交叉训练，因此学生的综合能力没有得到很好的培养。
笔者结合多年的教学实践，基于CDIO理念对材料力学教学过程进行设计如下：
1课程改革思路
CDIO是由美国麻省理工学院等几所世界著名大学，历经四年时间构建的一种先进的工程教育理念。CDIO（Conceive-Design-Implement-Implement）表示构思、设计、实施和运作四个阶段，以培养学生的工程应用能力和创新思维为目标，是“做中学”的具体应用。
从2009年起，沈阳工程学院机械学院开始学习、探讨CDIO工程教育模式。CDIO项目一般分为三级：一级项目是指包含专业主干核心课程和能力的项目；二级项目是指由若干相关课程组成的项目；三级项目是针对单门课程设置的项目，用来增强和培养相关能力。
CDIO教育理念与材料力学的教学目标相吻合。CDIO工程教育模式的核心思想是项目教学法，非常重视在实践中进行106
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materialmechanics;applicationability;CDIOconcept;three-levelproject
知识和能力的学习和提高，然后将学习到的内容进行升华转变为理论知识，最后通过完成一个项目和具体的产品来实现教学目标。
材料力学课程改革具体设想是在课程中设立一个三级项
目。借助项目来实现这样几个目的：第一，项目内容提前安排给学生，学生带着问题听课，学习目标更加明确，学习效率更高，对相关概念、理论的理解更加透彻；第二，每一个项目都是生活或工程实际问题，首先需要将研究问题抽象成力学模型，然后进一步分析，研究、设计方案，最后进行计算，写报告。极大地提高了学生分析问题、解决实际问题的能力；第三，三级项目都是综合性非常强的问题，一般涉及到多个章节的很多知识点，有学过的，也会遇到没有学过的新知识，学生需要查阅资料或自学一些内容，很好地培养了学生的查阅资料能力与自学能力。
2课程改革内容
2.1项目内容
在选择项目之前应明确专业培养目标及对力学知识、素质和能力培养的要求，分析相关后续课程所涉及的知识点，构建力学课程职业能力培养方向。所选项目基本是生活中或工程中实际问题，一般综合性较强，涉及知识点较多，重点培养学生的力学建模能力、分析能力、计算能力和工程实践能力。表1是部分项目名称及教学目标。
2.2项目安排与要求
项目以小组为单位进行。每个项目小组由4~5人组成，设组长1人。项目题目在学完第一章（轴向拉伸压缩）就下发，因
为学生已初步了解材料力学的学习目的及设计方法。提前下达任务使学生学习目标更加明确，更能有针对性地学习，进一步激发学生的学习主观能动性。项目安排两学时课堂辅导，两学时答辩，
表1项目名称与教学目标
序号项目名称教学目标
1
箱包斜拉杆的设计弯曲与拉伸（压缩）组合变形的计算
2钢板轧辊轴直径的设计弯曲变形的计算3砖砌烟囱的应力计算弯曲与拉伸（压缩）组合变形的计算4减速器传动轴的设计弯曲与扭转组合变形的计算5钻床立柱与水塔的设计弯曲与拉伸（压缩）组合变形的计算
6
跳板跳水跳水板的设计
弯曲强度的计算
主要工作学生需要利用课后时间进行。各小组应根据项目题目及课程的进度，按时进行资料的查阅、制定项目计划、设
计项目方案、项目设计与计算、撰写项目报告。每组要定期汇报项目进展情况，每次由组内成员轮流汇报，这样增加每一个同学的参与意识和责任感。最后组织学生答辩，答辩结束后，学生需及时上交项目研究报告和个人总结。
2.3项目实施
首先提出项目要求，即构思阶段，学生需要弄清楚已知什么，需要解决什么问题，涉及哪些知识点，哪些内容是学过的，还需要学习哪些内容。为保证学生顺利完成本项目，教师首先要充分了解学生的基础知识和相关能力，教师可以通过提问方式进行，然后讲授与项目相关的理论。学生带着问题听课，效果非常好，可以起到事半功倍的效果。当然还要留一些内容让学生自己研究。在这过程中学生互相讨论，充分发挥主观能动性，大大调动了积极性。第二，设计阶段，学生充分研究讨论，根据目标制定具体计划，包括人员分工计划、工作计划、实施方案等。然后进入设计阶段，包括建立力学模型、计算、绘图、反复校对等等。第三，实现阶段，即学生整理项目报告，作答辩PPT。学生需要分工合作，充分发挥各自的特长。最后，运作阶段，即老师检查，进行答辩，评价。学生在这个过程中，还需要互相提问题，互相评价，指出不足。整个项目由组长全权负责，依据组员的特点进行分工及项目工作进度安排。
2.4项目评价
项目成绩主要依据每一名学生在项目执行期间的工作表现进行评定，由平时成绩、撰写研究报告、答辩情况、组内互评四部分组成，由于最后答辩环节最能反映学生的研究水平、参与情况、工作态度，因而答辩环节占成绩比重较大，为40%。组内互评包括小组成员之间的成绩互评和组员与组长间的成绩互评，在项目研究中表现突出的学生应给予一定奖励。成绩评定标准和具体内容见表2。
表2
成绩评定标准
项目名称教学目标
平时成绩（占20%）包括考勤、平时汇报、进度等
研究报告（占20%）
要求格式规范，设计思路清晰，原理正确，数据完整
答辩（占40%）根据回答问题情况给出成绩组内互评（占20%）
根据对项目贡献情况，组内成员互评给出成绩
项目成绩评定是整个项目实施中的最后一个环节。成绩评定一方面要考察每个项目小组的整体表现情况，同时还要对
每个小组成员的贡献情况有所掌握，这样既能培养团队合作精
神，又能充分调动每一个同学的积极性，避免个别同学总想依赖他人的惰性思想。
3课程改革效果
从项目的实施结果来看，三级项目的内容合理，每个小组
都按时完成全部内容。多数学生反映，经过这次三级项目的锻炼，能够将所学理论知识应用到实际工程设计中，充分将理论知识与工程应用相结合，增强了感性认识。例如机制11级两组同学的题目是“箱包斜拉杆的强度计算”。这种工程实际问题有一定难度，计算量也较大。学生需要参阅资料，了解设计方法。首先将工程中的实际问题进行力学建模，然后分析变形方式，绘制内力图，找出危险点，进行计算。两组同学经过反复研究、校验，很好地完成工作，解决实际问题的能力明显提高。同时在具体的项目实施中发现自己知识的欠缺，主动学习，进行弥补，完善知识结构。另外，项目小组的工作方式也培养了学生的团队意识和沟通能力。利用PPT进行项目汇报和答辩提高了学生的表达能力。
在取得一些效果的同时，也发现了一些不足，例如由于学生过多，工程实际题目相对较少。每组4~5人，因而有少数同学出工不出力，缺乏参与意识。个别学生的任务量偏少，没有得到锻炼和发挥。在今后的教学实践中将进行适当的调整，使每个学生得到充分锻炼。
4结语
通过这次三级项目的实施，改变了原有的教学方式。从原来零散的、碎片化的知识的学习转变为利用项目做引导，学生在完成一个具体项目中学习新的知识、新的理论，不仅体会到了“做中学”的乐趣，而且大大提高了学生的工程意识和实践能力，为学生以后的工程实践奠定了扎实的基础。同时，这种“做中学”极大调动了学生学习的积极性和主动性，实现了从被动学习到积极自学的转变，学生们普遍表示，这种基于项目的学习真正体现了从应试教育向素质教育的转变，通过具体的项目锻炼，增强了设计能力和工程实践能力。学生不仅学到了理论知识，同时学会了分析问题、解决问题的方法。
在整个项目进行过程中，教师要启发、鼓励学生进行学习，带领学生发现问题、分析问题、解决问题，因此对教师的教学水平提出了较高要求。作为教师在教学中一定要不断探索与实践，发现不足，加以改进，不断完善，提高教学质量。
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