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摘要：针对目前机械设计及其自动化专业“机械制造基础”和“金属工艺学”两门专业基础课程的教学现状及存在问题，以景德镇陶瓷学院为实例，根据该校“机械设计及其自动化专业卓越工程师班”项目实施方案，基于CDIO教育模式，对卓越工程师班实施“机械制造基础理论及实践”课程教学改革和创新，该课程综合了现有普通班级“机械制造基础”和“金属工艺学”课程的理论知识和实践内容，更加注重理论与实际的有机结合，进一步强化实践教学。通过该课程的教改实施，整合优化教学内容和课程体系，改进教学方法，筑牢卓越工程师班后续专业课程学习基础，也为机械设计及其自动化专业的专业基础课程教学实践提供了借鉴和参考。
关键词：CDIO工程教育；机械设计及其自动化；教学改革
作者简介：肖志锋（1980-），男，江西上高人，景德镇陶瓷学院机电学院，讲师；吴南星（1968-），男，安徽安庆人，景德镇陶瓷学院机电学院，教授。（江西 景德镇 333403）
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）23-0087-02
“金属工艺学”和“机械制造基础”课程是我国大多数高校机械设计及其自动化专业的两门重点专业基础课程，主要包含金属材料、金属材料热加工、金属材料机加工等教学内容和金工实习实训等环节。目前，景德镇陶瓷学院对机械设计及其自动化专业普通班级实施这两门课程教学过程中，采用传统课程教学模式，能使学生由浅入深、循序渐进掌握金属材料及其各种加工方法的基础知识，达到相应教学目标，但无法解决课程内容交叉、理论与实践脱节的问题，同一专业课程设置系统性不够，导致一些课程知识重复讲授，学生反映效果一般。
为适应现代工程教育的需要，我国许多高校吸收欧美先进的CDIO（构思Conceive、设计Design、实现Implement和运作Operate）工程教育理念，结合一般工科院校应用型本科人才培养的特点，实施卓越工程师教育培养计划，开展以CDIO为特色的工程教育模式的研究与实践。2011年9月，景德镇陶瓷学院机械设计及其自动化专业首次实施卓越工程师班项目，开展以CDIO为特色的工程教育模式的研究与实践。2012—2013学年第二学期，该卓越工程师班进入专业基础课程学习阶段。为此，本文以景德镇陶瓷学院为实例，在分析现有普通班级“机械制造基础”和“金属工艺学”课程教学现状的基础上，对卓越工程师班实施“机械制造基础理论及实践”课程教学改革进行总结梳理，努力探索提高该课程教学质量的新路子。
一、普通班级教学现状分析
“金属工艺学”和“机械制造基础”是工科机械类专业的一门专业技术基础课。课程内容涉及金属材料及热处理、铸造、锻造、焊接、金属切削基础知识、零件加工工艺与装备、机械加工质量、机器装配工艺和现代加工技术等，其特点是既有系统的理论，又有较强的实践性。目前该教学包括两个阶段：第一个阶段先进行金工实习（3～4周）；第二个阶段理论授课。金工实习安排在理论授课的前一个学期进行。
1.理论授课现状
“金属工艺学”和“机械制造基础”是高校机械设计制造及其自动化专业的两门综合性很强的传统必修课。新世纪以来，伴随着我国工业化水平不断提升，我国高等院校在这两门课的理论教学方面积累了很多宝贵的教学方法和经验，教学质量大大提高，但是由于教学内容相对其他课程而言，比较抽象、复杂，并涉及实操演练，在教学方面还有亟待改进的地方。特别是近年来，由于高校教学改革，理论教学课时被压缩，如何在较短的时间内使学生掌握所学知识、提高教学效果是目前工科教学普遍遇到的课题。如果删除或略讲一些章节内容，学生很难系统地学习和了解课程内容，教师也很难完成大纲要求的教学任务，实现教学目的，因此传统的教学模式已经不能适应目前的教学改革要求。由于工科课程本身的特点，理论内容枯燥乏味，且学生没有实践经验。即使经过第一阶段的金工实习，由于理论教学和实践教学放在不同时间段，因此两个教学过程被分割开，很难使理论和实践相结合，理论教学收不到应有的效果。
2.金工实习现状
金工实习一般安排在“金属工艺学”和“机械制造基础”这两门课程理论教学的前一学期进行，时间为3～4周。通过实习，学生熟悉金属材料主要加工方法及其所用的各种设备和工具，对主要的工种具有一定的操作能力，并对零件和毛坯的加工工艺过程有一定的了解，以利于后续理论课程的学习，这是开展课堂理论教学的必要前提。实习过程包括冷加工、热加工和热处理等工艺，各种加工方法较多、工艺复杂。实习时主要是实训中心的工人师傅进行实践指导，他们缺乏相应的理论知识，学生很难在较短的实习期间理清各种工艺方法的头绪，把理论知识融入到实践中。在后面的课堂理论教学中，学生回忆实习细节还存在一些困难，从而影响学生对知识的认识深度和综合能力的提高，不利于学生对知识的巩固和记忆。实践教学和课堂教学有机结合，提高学生对知识的理解程度和接受能力，是目前“金属工艺学”和“机械制造基础”教学改革研究的主要任务。
综上所述，目前机械设计及其自动化专业普通班级“金属工艺学”和“机械制造基础”这两门课程教学中主要存在以下不足：一是理论和实践联系不够紧密。现有的教学模式中，教师普遍采用传统的教学方式，而学生只是在对理论知识单纯地记忆和简单的练习，缺乏实际动手操作。有的高校有实践基地，但是实践基地并不完善，可供操作机械少，这样学生锻炼的机会很少，根本没有进行过实际的操作。二是实践环节学时相对较少。该两门课课程实践性强，实践环节学时少，难以保证既在有限学时内完成教学大纲的教学要求，又能培养学生的工程意识和理论联系实际的应用能力和创新能力。三是考核方式不够科学。这门课程的考核方式多以书面答卷的形式对学生进行最终考核，所以，学生也只是追求卷面的分数，重点复习与考试相关的理论知识，完全忽视这门课的实操部分。
二、卓越工程师班教学改革创新探讨 针对机械设计及其自动化专业普通班级“机械制造基础”和“金属工艺学”两门专业基础课程的教学现状及存在问题，基于CDIO教育模式，整合该两门课程的理论知识和实践内容，对卓越工程师班实施“机械制造基础理论及实践”课程教学改革和创新。
“机械制造基础理论及实践”课程主要阐述机械零件成型所需的基本知识，是机械设计专业卓越工程师班的专业基础课。课程的目的是使学生掌握金属材料及其各种加工方法的基础知识，其中包括：铸造、金属压力加工、焊接、热处理及各种金属切削机床、刀具及工艺。
在“机械制造基础理论及实践”教学过程中，要贯彻“学以致用”的教学理念，改进教学内容和教学方法，进一步强化实践教学，更加注重课堂教学和工程实践的有机结合。
1.改进教学内容和教学方法
在教学内容上，整合了原“机械制造基础”和“金属工艺学”两门课程的教学内容，注重所讲内容与实际生产的有机结合，强化重点、难点及与后续课程、毕业设计关系密切的内容，淡化与教学主线关系不大的内容。整合后，“机械制造基础理论及实践”课程内容分为金属材料、铸造、压力加工、焊接、切削加工5个篇章，主要阐述机械零件成型所需的基本知识，使学生掌握金属材料及其各种加工方法的基础知识，了解机械零件加工工艺性，为后续专业基础课和专业课服务。在教学方法上，利用教研室了解生产、科研第一线的优势，从机械工程材料应用的角度出发，特别是结合陶瓷装备工程学科前沿和工程应用实例进行理论课讲解，使学生认识到所学知识的实用性和重要性，活跃课堂气氛，提高教学效果。通过各教学环节的实操训练，融能力培养、知识传授、素质教育于一体，使学生掌握机械工程的基本理论和基础知识，培养学生成为一名卓越工程师。
2.强化实践教学
该课程涉及知识面广，实践性强。特别需要注重学生实践能力和创新能力的培养。紧密结合课堂教学和工程实践，培养学生具有综合运用工艺知识、分析零件结构工艺性的初步能力，使学生了解与本课程有关的新材料、新工艺、新技术及其发展趋势。精选原有的实际操作性的内容，增设金属热处理、数控机床、工艺制定的实际操作，并将实践学时数由原来的4个学时增至16个学时。借助昌河集团、中航直升机研究所、中景集团、昌兴公司、景光公司等景德镇属地企业资源，建立以学生分组学习实践为主、教研室教师和企业一线专家结对指导为辅的课堂教学和工程实践融合平台，穿插进行教学实践和学术报告。实践成绩占课程总成绩的50%，并将实践内容纳入到结课考试当中。
3.激发学生主动性和创造性
根据学生的专业特点和结合学科前沿的要求，运用普通物理、普通化学、机械制图和力学等课程的理论知识，通过课堂教学和工程实践，重点突出选材方法、热处理工艺制定和数控加工技术讲解，适当拓宽知识面，切实达到“厚基础、宽口径”的教学要求。在此基础上，顺应广大学生的期待和需求，借鉴当前国际上通用的“头脑风暴”式和“圆桌会议”式教学方法，采用3-5人为一小组形式，以企业实际案例为题材，在课堂外学生充分利用网上资源和图书馆资源进行研究性学习，并自主组织广泛讨论，在思想碰撞过程中形成小组共识；在课堂内公开进行小组讨论成果PPT“答辩式”展示，全体学生进行互动交流，教师和企业专家适时进行辅导、点评、引导和总结。这种新颖的教学方式能充分激发学生主动性和创造性，增强学生团队意识，开阔学生专业视野，提高学生综合素质，同时也将大力促进教学相长，巩固课堂理论教学和企业实践成果。
三、结论
以景德镇陶瓷学院为实例，基于CDIO教育模式和卓越工程师教育培养计划，对机械设计及其自动化专业卓越工程师班实施“机械制造基础理论及实践”教学改革创新。综合了现有普通班级“机械制造基础”和“金属工艺学”课程的理论知识和实践内容，更加注重理论与实际的有机结合，进一步强化实践教学。通过该课程的教改实施，整合优化教学内容和课程体系，改进教学方法，为卓越工程师班级后续专业课程学习筑牢基础，也为机械设计及其自动化专业的专业基础课程教学实践提供了借鉴和参考。
参考文献：
[1]王伟，王殿君，申爱明，等.基于CDIO人才培养模式的机械电子工程专业实践教学体系的改革与探索[J].安徽师范大学学报（自然科学版），2010，（2）：136-138.
[2]殷晓中，陈兴和.浅谈“机械制造技术”课程的教学改革[J].镇江高专学报，2010，（3）：92-94.
[3]徐吉锋.基于CDIO理念的EDA 课程教学模式改革与实践[J].中国电力教育，2010，（34）：125-126.
[4]于英华，张兴元.机械制造技术基础课程设计改革与实践[J].实验科学与技术，2009，（4）：94-95.
[5]李玉兰，赵丽丽.《机械制图》课程教学改革模式探索[J].职业，
2010，（3）.
[6]王硕旺，洪成文.CDIO：美国麻省理工学院工程教育的经典模式——基于对CDIO课程大纲的解读[J].理工高教研究，2009，（4）：116-119.
[7]孙宝军.应用型高校机械专业生产实习有效途径的探索与实践[J].中国现代教育装备，2010，（1）.
[8]郭国林，徐正亚，浦文禹，等.基于CDIO教育模式的金属工艺学教学改革与实践[J].中国电力教育，2012，（13）：90-91.
（责任编辑：刘辉）
关键词：CDIO工程教育；机械设计及其自动化；教学改革
作者简介：肖志锋（1980-），男，江西上高人，景德镇陶瓷学院机电学院，讲师；吴南星（1968-），男，安徽安庆人，景德镇陶瓷学院机电学院，教授。（江西 景德镇 333403）
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）23-0087-02
“金属工艺学”和“机械制造基础”课程是我国大多数高校机械设计及其自动化专业的两门重点专业基础课程，主要包含金属材料、金属材料热加工、金属材料机加工等教学内容和金工实习实训等环节。目前，景德镇陶瓷学院对机械设计及其自动化专业普通班级实施这两门课程教学过程中，采用传统课程教学模式，能使学生由浅入深、循序渐进掌握金属材料及其各种加工方法的基础知识，达到相应教学目标，但无法解决课程内容交叉、理论与实践脱节的问题，同一专业课程设置系统性不够，导致一些课程知识重复讲授，学生反映效果一般。
为适应现代工程教育的需要，我国许多高校吸收欧美先进的CDIO（构思Conceive、设计Design、实现Implement和运作Operate）工程教育理念，结合一般工科院校应用型本科人才培养的特点，实施卓越工程师教育培养计划，开展以CDIO为特色的工程教育模式的研究与实践。2011年9月，景德镇陶瓷学院机械设计及其自动化专业首次实施卓越工程师班项目，开展以CDIO为特色的工程教育模式的研究与实践。2012—2013学年第二学期，该卓越工程师班进入专业基础课程学习阶段。为此，本文以景德镇陶瓷学院为实例，在分析现有普通班级“机械制造基础”和“金属工艺学”课程教学现状的基础上，对卓越工程师班实施“机械制造基础理论及实践”课程教学改革进行总结梳理，努力探索提高该课程教学质量的新路子。
一、普通班级教学现状分析
“金属工艺学”和“机械制造基础”是工科机械类专业的一门专业技术基础课。课程内容涉及金属材料及热处理、铸造、锻造、焊接、金属切削基础知识、零件加工工艺与装备、机械加工质量、机器装配工艺和现代加工技术等，其特点是既有系统的理论，又有较强的实践性。目前该教学包括两个阶段：第一个阶段先进行金工实习（3～4周）；第二个阶段理论授课。金工实习安排在理论授课的前一个学期进行。
1.理论授课现状
“金属工艺学”和“机械制造基础”是高校机械设计制造及其自动化专业的两门综合性很强的传统必修课。新世纪以来，伴随着我国工业化水平不断提升，我国高等院校在这两门课的理论教学方面积累了很多宝贵的教学方法和经验，教学质量大大提高，但是由于教学内容相对其他课程而言，比较抽象、复杂，并涉及实操演练，在教学方面还有亟待改进的地方。特别是近年来，由于高校教学改革，理论教学课时被压缩，如何在较短的时间内使学生掌握所学知识、提高教学效果是目前工科教学普遍遇到的课题。如果删除或略讲一些章节内容，学生很难系统地学习和了解课程内容，教师也很难完成大纲要求的教学任务，实现教学目的，因此传统的教学模式已经不能适应目前的教学改革要求。由于工科课程本身的特点，理论内容枯燥乏味，且学生没有实践经验。即使经过第一阶段的金工实习，由于理论教学和实践教学放在不同时间段，因此两个教学过程被分割开，很难使理论和实践相结合，理论教学收不到应有的效果。
2.金工实习现状
金工实习一般安排在“金属工艺学”和“机械制造基础”这两门课程理论教学的前一学期进行，时间为3～4周。通过实习，学生熟悉金属材料主要加工方法及其所用的各种设备和工具，对主要的工种具有一定的操作能力，并对零件和毛坯的加工工艺过程有一定的了解，以利于后续理论课程的学习，这是开展课堂理论教学的必要前提。实习过程包括冷加工、热加工和热处理等工艺，各种加工方法较多、工艺复杂。实习时主要是实训中心的工人师傅进行实践指导，他们缺乏相应的理论知识，学生很难在较短的实习期间理清各种工艺方法的头绪，把理论知识融入到实践中。在后面的课堂理论教学中，学生回忆实习细节还存在一些困难，从而影响学生对知识的认识深度和综合能力的提高，不利于学生对知识的巩固和记忆。实践教学和课堂教学有机结合，提高学生对知识的理解程度和接受能力，是目前“金属工艺学”和“机械制造基础”教学改革研究的主要任务。
综上所述，目前机械设计及其自动化专业普通班级“金属工艺学”和“机械制造基础”这两门课程教学中主要存在以下不足：一是理论和实践联系不够紧密。现有的教学模式中，教师普遍采用传统的教学方式，而学生只是在对理论知识单纯地记忆和简单的练习，缺乏实际动手操作。有的高校有实践基地，但是实践基地并不完善，可供操作机械少，这样学生锻炼的机会很少，根本没有进行过实际的操作。二是实践环节学时相对较少。该两门课课程实践性强，实践环节学时少，难以保证既在有限学时内完成教学大纲的教学要求，又能培养学生的工程意识和理论联系实际的应用能力和创新能力。三是考核方式不够科学。这门课程的考核方式多以书面答卷的形式对学生进行最终考核，所以，学生也只是追求卷面的分数，重点复习与考试相关的理论知识，完全忽视这门课的实操部分。
二、卓越工程师班教学改革创新探讨 针对机械设计及其自动化专业普通班级“机械制造基础”和“金属工艺学”两门专业基础课程的教学现状及存在问题，基于CDIO教育模式，整合该两门课程的理论知识和实践内容，对卓越工程师班实施“机械制造基础理论及实践”课程教学改革和创新。
“机械制造基础理论及实践”课程主要阐述机械零件成型所需的基本知识，是机械设计专业卓越工程师班的专业基础课。课程的目的是使学生掌握金属材料及其各种加工方法的基础知识，其中包括：铸造、金属压力加工、焊接、热处理及各种金属切削机床、刀具及工艺。
在“机械制造基础理论及实践”教学过程中，要贯彻“学以致用”的教学理念，改进教学内容和教学方法，进一步强化实践教学，更加注重课堂教学和工程实践的有机结合。
1.改进教学内容和教学方法
在教学内容上，整合了原“机械制造基础”和“金属工艺学”两门课程的教学内容，注重所讲内容与实际生产的有机结合，强化重点、难点及与后续课程、毕业设计关系密切的内容，淡化与教学主线关系不大的内容。整合后，“机械制造基础理论及实践”课程内容分为金属材料、铸造、压力加工、焊接、切削加工5个篇章，主要阐述机械零件成型所需的基本知识，使学生掌握金属材料及其各种加工方法的基础知识，了解机械零件加工工艺性，为后续专业基础课和专业课服务。在教学方法上，利用教研室了解生产、科研第一线的优势，从机械工程材料应用的角度出发，特别是结合陶瓷装备工程学科前沿和工程应用实例进行理论课讲解，使学生认识到所学知识的实用性和重要性，活跃课堂气氛，提高教学效果。通过各教学环节的实操训练，融能力培养、知识传授、素质教育于一体，使学生掌握机械工程的基本理论和基础知识，培养学生成为一名卓越工程师。
2.强化实践教学
该课程涉及知识面广，实践性强。特别需要注重学生实践能力和创新能力的培养。紧密结合课堂教学和工程实践，培养学生具有综合运用工艺知识、分析零件结构工艺性的初步能力，使学生了解与本课程有关的新材料、新工艺、新技术及其发展趋势。精选原有的实际操作性的内容，增设金属热处理、数控机床、工艺制定的实际操作，并将实践学时数由原来的4个学时增至16个学时。借助昌河集团、中航直升机研究所、中景集团、昌兴公司、景光公司等景德镇属地企业资源，建立以学生分组学习实践为主、教研室教师和企业一线专家结对指导为辅的课堂教学和工程实践融合平台，穿插进行教学实践和学术报告。实践成绩占课程总成绩的50%，并将实践内容纳入到结课考试当中。
3.激发学生主动性和创造性
根据学生的专业特点和结合学科前沿的要求，运用普通物理、普通化学、机械制图和力学等课程的理论知识，通过课堂教学和工程实践，重点突出选材方法、热处理工艺制定和数控加工技术讲解，适当拓宽知识面，切实达到“厚基础、宽口径”的教学要求。在此基础上，顺应广大学生的期待和需求，借鉴当前国际上通用的“头脑风暴”式和“圆桌会议”式教学方法，采用3-5人为一小组形式，以企业实际案例为题材，在课堂外学生充分利用网上资源和图书馆资源进行研究性学习，并自主组织广泛讨论，在思想碰撞过程中形成小组共识；在课堂内公开进行小组讨论成果PPT“答辩式”展示，全体学生进行互动交流，教师和企业专家适时进行辅导、点评、引导和总结。这种新颖的教学方式能充分激发学生主动性和创造性，增强学生团队意识，开阔学生专业视野，提高学生综合素质，同时也将大力促进教学相长，巩固课堂理论教学和企业实践成果。
三、结论
以景德镇陶瓷学院为实例，基于CDIO教育模式和卓越工程师教育培养计划，对机械设计及其自动化专业卓越工程师班实施“机械制造基础理论及实践”教学改革创新。综合了现有普通班级“机械制造基础”和“金属工艺学”课程的理论知识和实践内容，更加注重理论与实际的有机结合，进一步强化实践教学。通过该课程的教改实施，整合优化教学内容和课程体系，改进教学方法，为卓越工程师班级后续专业课程学习筑牢基础，也为机械设计及其自动化专业的专业基础课程教学实践提供了借鉴和参考。
参考文献：
[1]王伟，王殿君，申爱明，等.基于CDIO人才培养模式的机械电子工程专业实践教学体系的改革与探索[J].安徽师范大学学报（自然科学版），2010，（2）：136-138.
[2]殷晓中，陈兴和.浅谈“机械制造技术”课程的教学改革[J].镇江高专学报，2010，（3）：92-94.
[3]徐吉锋.基于CDIO理念的EDA 课程教学模式改革与实践[J].中国电力教育，2010，（34）：125-126.
[4]于英华，张兴元.机械制造技术基础课程设计改革与实践[J].实验科学与技术，2009，（4）：94-95.
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[8]郭国林，徐正亚，浦文禹，等.基于CDIO教育模式的金属工艺学教学改革与实践[J].中国电力教育，2012，（13）：90-91.
（责任编辑：刘辉）