基于CDIO理念的建筑電氣CAD一體化課程改革探索

齊琦?李謀勛

摘要：結合技工院校高技能人才培養特點，在工學一體化課改大背景下，探索基于CDIO理念的CAD課程改革，包括課程教學方法、教學模式、考核模式。旨在以CDIO理念為導向、CAD技術為手段、實際工程項目為載體，培養學生工程實踐能力和協作精神，提升實踐性人才培養水平。

關鍵詞：CDIO理念；CAD；教學改革

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）36-0127-02

我校于2011年被人力資源和社會保障部納入第二批工學一體化課改單位，學校非常重視這項改革，大刀闊斧的進行了教學模式的改革與創新，打破學科性課程體系，在廣泛而深入的企業調研和專家訪談基礎上，圍繞典型工作任務，重新構建課程體系。建筑電氣CAD一體化課改中我們引入了CDIO 理念。本文結合CDIO理念，探索電氣專業“建筑電氣CAD”課程教學方法等相關問題。

一、建筑電氣CAD課堂教學中存在的問題

“建筑電氣CAD”是技工院校電氣專業的一門重要專業平臺課程。通過課程學習，旨在使學生掌握CAD 軟件的操作，并能應用于建筑工程施工圖的識讀、修改和繪制，以培養適應建筑工程施工、生產第一線急需的高技能人才。

近幾年來，技工院校在教學硬件條件方面得到了前所未有的提高，使得以前在理論課教室上CAD課程、學生上機練習的機會比較少的簡單教學模式有了極大改觀。但是仍存在以下問題。

1.教材內容實際工程案例較少

現有的大部分CAD制圖教材的內容雖然加入了相應的項目練習，但是仍然圍繞基本繪圖知識展開，沒有一個完整的工程實例。章節之間知識點零散缺乏系統性、連貫性，學生學完后對實際工程案例缺乏概念，根本完成不了實際工程圖的繪制。

2.教學手段單一

CAD 課程多在多媒體軟件實訓室授課，教師邊演示邊講解、學生邊看邊思考。這樣的教學方法相比以前進步很大，但仍有弊端。一是學生無法進行同步練習，容易丟失學習節奏；教師對學生掌握程度也難以掌控；二是教師需要低頭專注于電腦屏幕的演示操作，對學生聽課情況和課堂紀律容易忽視；三是教師演示什么學生就練習什么，照葫蘆畫瓢，教學手段依然帶有“填鴨式”色彩，不利于學生進行主動學習和探索學習。

3.無法培養團隊精神

CAD課程的學生練習環節往往都是由學生獨立完成，學生之間很少討論，遇到問題就會不假思索的詢問老師，學生操作中個體意識強烈，缺乏團隊協作精神。

二、CDIO理念的內涵

CDIO是2001年由美國麻省理工學院和瑞典皇家工學院等教育機構創立的一種新型工程教育理念和教學應用模式[1]。CDIO 代表“構思”（Conceive）、“設計”（Design）、“實施”（Implement）、“運行”（Operate）。

CDIO 理念內涵是盡可能采接近工程實際的綜合性設計項目進行教學，使學生從內容各不相同的工程實踐項目中學到的方法和能力是一致的，在教學中把理論與實踐有機結合，培養學生創造能力和解決實際問題的綜合能力。

三、基于CDIO理念的教學改革

由于傳統的教學模式存在諸多弊端，難以滿足企業對實踐型人才的要求，因此基于對CDIO 理念的理解，教學改革的探索重點是培養學生的工程基礎知識、個人繪圖能力、人際團隊能力和工程應用能力。

1.改革教學方法

（1）實例教學法。在 CDIO理念的啟發下，課程初期（約1-2月）不再以“點、直線、圓”等基本指令為綱，而是精選針對性和代表性較強的繪圖實例，寓“指令”于“實例”，由淺入深、循序漸進地逐步講解。然后在實例演示中針對具體的指令操作再進行重點講解，最后學生結合實例進行上機練習。

值得注意的是，課程初期是圍繞“學生能熟練掌握CAD基本指令”的目標開展教學活動，此時學生基礎知識薄弱，不宜一步到位采用工程項目教學法。通過實例教學，能夠使學生對軟件操作有直觀感受，激發學習積極性，培養基本的識圖、制圖的能力和一絲不茍的工作作風，既滿足了學以致用的需求，也為下一步的工程項目圖繪制打下堅實基礎。

（2）工程項目教學法。CDIO 教育模式要求學生基于工程項目的全生命周期進行學習與實踐，以項目作為基礎知識傳授與基本技能掌握的載體[2]。結合“建筑電氣CAD”課程目標和特點、以及學生的實際情況，在工學一體化課改中我們提煉出了10個典型項目，它們均來源于工程實際，能將建筑和電氣制圖相關知識有機的結合起來，具體項目如表1 所示。

10個典型項目均為團隊合作項目，置學生于實際的工作環境中，使其能切身體會項目圖從構思、設計到繪制、修改的完整過程，學生在項目進行過程中學習探索、綜合應用知識，鍛煉團隊精神、學習基本項目組織、管理，培養CDIO能力[3]。

需要注意的是，實際工程項目必然是“大而全”，包含了全部知識點，如果直接拿來就用于課程教學，教學目標極容易“跑焦”，學生也會一頭霧水，無從下手。因此，教師必須結合課程要求和學生實際對項目圖進行提煉加工，圍繞教學目標和課程重點對項目圖進行改造，比如項目5“繪制獨立別墅電氣照明工程圖”，教師授課前就需要對項目圖的建筑平面圖部分進行淡化處理，突出照明設備、開關、配電箱和接線，這樣教學目標就一目了然。

2.改革教學模式

為了推行CDIO教學模式，課程的整個實施過程都在多媒體軟件實訓室進行，保證學生人手一臺電腦，課程4 節連排，軟硬件環境的具備為真正實現了CDIO教學提供了有力支撐。

將班級學生進行分組（3～4 人為一組），每組學生的電腦圍成一圈，每組一個小組長，由小組長統籌安排成員具體工作任務。教師要求學生在規定的時間段內合作完成相應的項目，其具體實施過程如圖1所示[4]。

任務描述階段（C）：任務描述階段是項目開始的第一步，教師首先講解基本知識，將項目的任務、問題與知識導入，讓學生明確本項目要完成的任務。

任務討論階段（D）：學生接到項目任務書后，自學完成該項目任務需要的知識和技能。在小組長的帶領下，獨立分析或小組研討項目的構思、設計和實施路徑。

任務實施階段（I）：學生按照設計方案、工程規范完成項目任務。學生在實踐中必然遇到很多問題，此時教師再分組對學生進行輔導，完成知識的深化和拓展。

總結評價階段（O）：項目基本完成后組內先對圖紙進行總結評價，發現錯誤或不足，進一步完善，最后由教師評價項目成績。

教學過程中，教師要做好“工程監理”角色，小組長做好“項目負責人”角色，小組成員做好“工程技術人員”角色。通過職責分配，使學生熟悉并深入到工程環境中，培養其解決實際問題的能力。同時讓學生在不斷地碰撞和溝通中學會相互支持，共同進步。真正實現“在實踐中學習、在學習中實踐”。

3.改革考核模式

建筑電氣CAD課程以過程化考核取代期末考試，成績采用百分制。每個工程項目設計具體量化評價指標，所得總分按10%折算計入期末成績。項目二“繪制建筑平面圖”成績構成如表2 所示。

表2 項目二“繪制建筑平面圖”成績構成一覽表

內容 要求 單項分數 實際成績

設置繪圖環境 設置繪圖界限、圖幅等 5

設置圖層 準確設置、使用圖層 10

繪制水平和垂直軸線 直線、偏移、陣列等指令使用正確 15

繪制墻體 兩層多線使用正確，可使用多種方法打開墻體 20

繪制門窗 墻體開口正確，熟練使用多線、圓弧等指令繪制門窗 15

繪制樓梯 樓梯臺階和扶手繪正確 10

文字標注 文字字體、大小、顏色等設置正確 10

尺寸標注 尺寸數字設置正確，尺寸標注大小合適 15

學習態度 學習的積極性、主動性、團隊意識、創新意識 10

考核模式以10個工程項目成績為抓手，能促使學生重視每個教學環節，有效的調動了學生在整個課程學習中的積極性，避免了突擊應付考試的現象，從而顯著提升了教學效果。

四、教學改革的實施效果

建筑電氣CAD課程改革我們實施了2年，在摸索中不斷完善，得到學生的普遍歡迎，取得了良好的教學效果，主要體現在以下幾方面。

1.課堂活躍度大大增加。課堂不再是傳統的“你教我學”、枯燥的臨摹繪圖，開放性的課堂使學生成為主角。學生主動參與的熱情非常高，當其設計思路得到認可、工程項目圖通過驗收后，學生會對自己的成果感到非常自豪。

2.通過真實的工程項目練習，縮短了學生與實際工程的距離，提高了學生分析和解決實際問題的能力。

3.增強了學生的就業自信心。許多學生不再覺得工程項目高不可攀，發現“所學即所用”后內心產生了強烈的自信心，為日后應聘較高層次的工作崗位打下堅實基礎。

五、結語

本文以CDIO理念為指導，探索了建筑電氣CAD一體化課程改革，旨在提升學生解決實際問題和團隊協作能力，提升教學效果，從而滿足企業工作現場對高技能人才的需求。實踐證明這種教學改革仍然面臨不少問題，例如典型項目的提取、工程項目圖的加工絕非一朝一夕之功，亟待深化完善。同時，開放性課堂使得教師對教學進度的掌握也變得困難，需要教師和學生的不斷磨合調整。這些問題的存在也是下一步深化課程改革的動力所在。

參考文獻：

[1]王碩旺，洪成文.CDIO：美國麻省理工學院工程教育的經典模式——基于對課程大綱的解讀[J].理工高教研究，2009，28（4）：116-119.

[2]顧佩華，沈奮民，李升平.從CDIO到EIP-CDIO——汕頭大學工程教育與人才培養模式探索[J].高等工程教育研究，2008，（1）.

[3]唐紹華.基于CDIO理念的“建筑CAD與工程制圖”教學模式研究[J].吉林廣播電視大學學報，2013，（6）.

[4]孟杰，何高法，吳睿.基于CDIO模式的機械CAD/CAM課程教學改革[J].蘭州教育學院學報，2014，（7）.

（責任編輯：劉麗娜）