基于CDIO的車輛工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計探索與實踐

魏若男

（西安科技大學 機械工程學院，陜西 西安 710054）

1 CDIO概念及畢業(yè)設(shè)計現(xiàn)狀

CDIO代表構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計（Design）、實現(xiàn)（Implement）和運作（Operate），是由麻省理工學院最早提出的“工程整合教育”。它是以產(chǎn)品研發(fā)和運行為載體，讓學生主動通過實踐將課程知識有機聯(lián)系起來的教育體系。CDIO對于我國高校理工科專業(yè)轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)教育教學模式，推動工程教育改革和實現(xiàn)卓越工程師計劃提供了寶貴的實踐經(jīng)驗。車輛工程專業(yè)泛涉多個理工學科，旨在培養(yǎng)與汽車工程有關(guān)的高級工程技術(shù)人才，畢業(yè)設(shè)計是本科專業(yè)教育中最后的教學環(huán)節(jié)，也是綜合性最強、最為重要的實踐環(huán)節(jié)。畢業(yè)設(shè)計需要將以前學過的專業(yè)理論知識和題目要求的設(shè)計對象有機的聯(lián)系起來，是大學四年學習成果的綜合體現(xiàn)，但僅在畢業(yè)設(shè)計時才抓畢業(yè)設(shè)計質(zhì)量的效果甚微。

車輛工程專業(yè)學生在畢業(yè)設(shè)計過程中出現(xiàn)的問題形式多樣，可歸納為下述三個方面。因此，在理工科專業(yè)學生的培養(yǎng)過程中，將CDIO模式應用到大學四年的教學和實踐環(huán)節(jié)中去，進行統(tǒng)籌規(guī)劃并建立理論和實踐教學與畢業(yè)設(shè)計的關(guān)聯(lián)，對提高畢業(yè)設(shè)計質(zhì)量，培養(yǎng)創(chuàng)新型工程技術(shù)人才有重要意義。

（1）學生方面的原因。學生在做畢業(yè)設(shè)計中最大的通病是缺乏對設(shè)計題目的獨立思考，習慣于模仿和照搬，思路不夠開闊，遇到問題習慣回避或期待老師直接給出答案，綜合運用知識解決問題的能力不夠。其它方面的問題則主要體現(xiàn)在理論基礎(chǔ)和實踐訓練上，例如設(shè)計計算、制圖方法和規(guī)則等基礎(chǔ)知識不扎實，文獻檢索、計算機通用軟件應用等方面訓練有欠缺等。

（2）教師方面的原因。教師在畢業(yè)設(shè)計中，從題目確定、設(shè)計指導直到成績評定，每個環(huán)節(jié)都需要付出大量的時間和精力，但是如今高校教師除了肩負多門課程繁重教學任務(wù)的同時，還面臨著競賽、科研等任務(wù)的巨大壓力，很難保證有足夠的時間和精力來指導每一個學生的畢業(yè)設(shè)計。另一方面，近年入校的新教師大多是畢業(yè)后直接進入大學任教，自身缺乏工程經(jīng)歷和實踐經(jīng)驗，導致畢業(yè)設(shè)計題目和工程實踐脫節(jié)，缺乏創(chuàng)新性。

（3）時間安排的原因。畢業(yè)設(shè)計都安排在第八學期，這個學期很多學生都面臨找工作、考研、考公務(wù)員等實際問題，找到工作的學生還會因用人單位的要求離校實習，使得畢業(yè)設(shè)計時間嚴重縮水，影響設(shè)計效果。

2 基于CDIO的車輛工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計

車輛工程專業(yè)的畢業(yè)設(shè)計存在綜合性強，涉及知識和學科廣泛，時間有限等特點，設(shè)計過程中對學生的綜合素質(zhì)要求較高。如果在本科教育前期階段中不注重學生對理論學習的認知能力、對拓展知識的應用能力和實踐動手能力的培養(yǎng)，學生很難在短期內(nèi)很好地完成畢業(yè)設(shè)計任務(wù)。因此，不應將畢業(yè)設(shè)計環(huán)節(jié)割裂出來單獨進行加強，而應將CDIO理念中的構(gòu)思、設(shè)計、實現(xiàn)和運作四個主旨貫穿到大學四年與畢業(yè)設(shè)計相關(guān)的培養(yǎng)體系中，系統(tǒng)、遞進、多元的提高畢業(yè)設(shè)計質(zhì)量。

（1）設(shè)計題目注重合理性和創(chuàng)新性。畢業(yè)設(shè)計的題目決定了學生的設(shè)計方向和內(nèi)容，這要求指導教師應綜合學生專業(yè)特點和自身特長好好構(gòu)思設(shè)計題目。合理選擇設(shè)計題目可以使學生在設(shè)計計算、CAD制圖、編程、控制和專業(yè)軟件應用等多方面都得到訓練和學習。在題目的選擇上可以采用雙向選擇，一方面讓學生根據(jù)自己興趣和特長選取感興趣的題目，另一方面教師也可根據(jù)學生的就業(yè)方向、考研方向和能力特長為學生制定合適的題目。對于剛?cè)胄Ｈ狈嶋H工程經(jīng)驗的新教師，很難一下就確定出合適全面的設(shè)計題目，可以先通過各種方式提高教師的工程實踐能力和素質(zhì)，比如跟隨老教師參加車輛工程專業(yè)的金工實習、拆裝實驗、生產(chǎn)實習等各種實踐教學環(huán)節(jié)去學習，通過校企合作項目深入企業(yè)去學習，或者以學位培養(yǎng)和博士后流動等形式拓寬對具體工程項目的認識等等。在頭幾年指導畢業(yè)設(shè)計時，題目不可過多，可以從一至兩個學生開始指導，在指導學生的同時，自己也學習如何把握設(shè)計的工作量和設(shè)計訓練的全面性。除此之外，畢業(yè)設(shè)計題目也應注意創(chuàng)新性，教師每年可以提供一至兩個創(chuàng)新性設(shè)計題目供學生選取，題目內(nèi)容可以與自己的研究課題緊密聯(lián)系，如果題目涉及內(nèi)容和范圍過大過深，可以有計劃的拆分成階段性的小題目，這樣一方面可以發(fā)揮學生的積極性，一方面可以通過畢業(yè)設(shè)計推進自己的研究課題。

（2）教學內(nèi)容注重系統(tǒng)化和應用性。學生在做畢業(yè)設(shè)計中通常會出現(xiàn)缺乏對設(shè)計題目的獨立思考，習慣于模仿和照搬，理論知識和實際應用脫節(jié)等現(xiàn)象，這需要教師對授課過程進行設(shè)計，以系統(tǒng)思維能力和綜合集成創(chuàng)新能力為核心，激發(fā)授課的創(chuàng)造性、綜合性和實踐性，引導學生主動學習和積極參與的主觀能動性，由傳統(tǒng)知識本位的教學質(zhì)量觀轉(zhuǎn)變?yōu)槟芰Ρ疚坏慕虒W質(zhì)量觀。在授課時，特別是每門課第一次上課時，要給學生介紹清楚本課程與先行課和后續(xù)課程的關(guān)系，讓學生對整個教學內(nèi)容有系統(tǒng)性認識。同時最好舉例說明重要知識點的應用范圍和應用方法，使學生建立起知識點和應用的聯(lián)系，能夠舉一反三，學以致用。例如在專業(yè)課的教授過程中，可以有意識主動要求學生就本課程和前期課程中相關(guān)的知識點關(guān)聯(lián)起來寫小論文或大作業(yè)，一方面鍛煉了學生查閱資料的能力，一方面讓學生提早明確論文的書寫規(guī)范。同時讓學生了解知識點在不同課程中的關(guān)聯(lián)，加深了學生對其的理解和應用，甚至可以采取以項目為中心的學習模式，將老師的科研學術(shù)成果融入課堂教學，引導學生主動了解課程內(nèi)容，明白其如何應用，理論結(jié)合實踐，為今后畢業(yè)設(shè)計打下基礎(chǔ)。

（3）實踐活動注重多元化和參與性。學生在畢業(yè)設(shè)計中，經(jīng)常需要完成查閱資料、計算機輔助設(shè)計、編寫程序、設(shè)計控制電路等工作，而這些能力不是一蹴而就的，需要在平時的實踐環(huán)節(jié)逐漸培養(yǎng)和建立起來。因此，開展多元化的實踐活動，加強學生的參與性，對培養(yǎng)學生多方面的實踐技能有著積極的意義。車輛工程專業(yè)學生在四年的本科學習過程中會經(jīng)歷許多教學實踐環(huán)節(jié)。如專業(yè)課實驗、課程設(shè)計、生產(chǎn)實習、畢業(yè)實習等，其目的是加深學生對理論教學內(nèi)容的解理，訓練學生熟練操作專業(yè)實驗設(shè)備和儀器，掌握各類性能參數(shù)的測量方法以及相關(guān)實驗數(shù)據(jù)的處理方法，強化學生系統(tǒng)思維方法和綜合集成能力。除此之外，還有很多課外實踐機會，這些實踐機會通常會以比賽的形式，如大學生挑戰(zhàn)杯、機械創(chuàng)新大賽、節(jié)能車大賽等，或科研項目的形式供學生選擇參與，學生可以自主選題自行完成，也可以在導師指導下選題及完成，或直接參加導師承擔的科研項目，目的是培養(yǎng)學生的系統(tǒng)構(gòu)建調(diào)控能力、實踐創(chuàng)新思維以及團隊協(xié)作精神。為培養(yǎng)學生的實踐動手能力，學院專門開放了創(chuàng)新實驗室和節(jié)能車實驗室等實踐場所，在上述諸多的課內(nèi)和課外的實踐活動中，學生們一開始都會面臨一系列的問題需要解決，但是經(jīng)過從查閱資料到解決問題，直至最終制作出參賽作品或完成項目課題的全過程鍛煉，學生無形中就會形成由發(fā)現(xiàn)問題到解決問題的思維模式，同時還會掌握一系列解決問題的方法和手段，而這正是畢業(yè)設(shè)計中必不可少的能力。

3 考核管理須規(guī)范化和靈活性相結(jié)合

在畢業(yè)設(shè)計過程中，選題、開題、中期檢查和正式答辯等環(huán)節(jié)都要規(guī)范化，以制度的形式確定相應細則并進行定期監(jiān)控，保證畢業(yè)設(shè)計順利開展。畢業(yè)設(shè)計題目應一人一題，若多人分工，必須明確每名學生應獨立完成的任務(wù)，并在畢業(yè)設(shè)計題目上加以區(qū)別。畢業(yè)設(shè)計過程中若需要變更題目，應在中期檢查前填寫相應表格提出修改。開題報告、畢業(yè)實習報告、論文和圖紙都應按照模版和相關(guān)規(guī)定規(guī)范書寫。畢業(yè)設(shè)計的答辯考核應公平合理，排除人為因素的影響，根據(jù)題目的難易程度、創(chuàng)新性和完成程度綜合給出客觀公正的評價。畢業(yè)設(shè)計管理過程還應注意靈活性，例如學生在第七學期后半部分相對而言時間較為靈活，可以提前開始進行畢業(yè)設(shè)計，查閱資料，撰寫開題報告，緩解第八學期時間和精力投入不足的狀況。還可以同企業(yè)合作共同指導學生的畢業(yè)設(shè)計，由企業(yè)提供課題和實習場所，由指導老師進行理論指導。

畢業(yè)設(shè)計涉及環(huán)節(jié)眾多，對其的探索和實踐往往見效周期也較長，在將CDIO理念應用到車輛工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計改革后，許多成效正在逐漸顯現(xiàn)，這對提高畢業(yè)設(shè)計質(zhì)量，增強學生的綜合素質(zhì)，培養(yǎng)卓越工程師，以及促進科研，提升學校綜合實力都有積極影響。