基于CDIO工程教育模式的能源動(dòng)力類課程體系改革與實(shí)施

吳 凈 陳 克 張宏遠(yuǎn)

沈陽理工大學(xué)汽車與交通學(xué)院 遼寧沈陽 110159

基于CDIO工程教育模式的能源動(dòng)力類課程體系改革與實(shí)施

吳 凈 陳 克 張宏遠(yuǎn)

沈陽理工大學(xué)汽車與交通學(xué)院 遼寧沈陽 110159

針對(duì)目前工程類相關(guān)專業(yè)畢業(yè)生缺乏工程設(shè)計(jì)能力，不能滿足現(xiàn)代企業(yè)需求的現(xiàn)狀，我校按照CDIO工程教育理念，對(duì)能源動(dòng)力類課程從課程設(shè)置、教學(xué)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)教學(xué)、課程設(shè)計(jì)以及畢業(yè)設(shè)計(jì)等方面進(jìn)行了改革，構(gòu)建了以項(xiàng)目設(shè)計(jì)為主線，符合CDIO理念的能源動(dòng)力類課程體系，解決了以往課程體系中理論知識(shí)和工程設(shè)計(jì)相脫節(jié)，實(shí)踐環(huán)節(jié)各自獨(dú)立，不連續(xù)的問題，充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的積極性，提高了學(xué)生的工程設(shè)計(jì)能力，通過對(duì)2014屆、2015屆、2016屆3屆畢業(yè)生的實(shí)踐取得了良好的效果。

CDIO；項(xiàng)目；課程體系

1 將CDIO引入能源動(dòng)力類課程體系的必要性

CDIO工程教育模式以構(gòu)思(Conceive)、設(shè)計(jì)(Design)、實(shí)施(Implement)、運(yùn)行(Operate)全過程為載體培養(yǎng)學(xué)生的工程能力—包括個(gè)人的學(xué)科知識(shí)和推理能力、個(gè)人能力、人際團(tuán)隊(duì)能力、工程系統(tǒng)能力與現(xiàn)代企業(yè)對(duì)工程人才的需求相適應(yīng)。

以往大學(xué)課程體系的設(shè)置過分注重單學(xué)科課程的理論性和知識(shí)的系統(tǒng)性，課堂教學(xué)以教師講授教材知識(shí)為主，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不濃，目標(biāo)性不強(qiáng)，往往被動(dòng)接受，學(xué)生的主動(dòng)性難以調(diào)動(dòng)，不適合培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考的能力、自學(xué)的能力、解決問題的能力以及工程應(yīng)用的能力。理論學(xué)習(xí)和工程應(yīng)用相脫節(jié)，學(xué)生感覺學(xué)習(xí)理論空洞，不知如何應(yīng)用，畢業(yè)生缺乏工程實(shí)踐設(shè)計(jì)能力，不能滿足現(xiàn)代企業(yè)需求，面臨巨大的就業(yè)壓力。

針對(duì)這種現(xiàn)狀，將CDIO工程教育模式引入能源動(dòng)力類課程體系，注重培養(yǎng)學(xué)生工程設(shè)計(jì)能力，將理論課程與實(shí)踐環(huán)節(jié)相互關(guān)聯(lián)，全面培養(yǎng)學(xué)生的工程能力勢(shì)在必行。

2 基于CDIO工程教育模式的能源動(dòng)力類課程體系的構(gòu)建

沈陽理工大學(xué)能源動(dòng)力類課程體系以項(xiàng)目設(shè)計(jì)為主線，項(xiàng)目分為3個(gè)層次，一級(jí)項(xiàng)目貫穿于整個(gè)本科教育階段，使學(xué)生完整的得到構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)、運(yùn)作等方面的系統(tǒng)訓(xùn)練，一級(jí)項(xiàng)目所包含的知識(shí)、能力由二級(jí)、三級(jí)項(xiàng)目和課程組成。一級(jí)項(xiàng)目設(shè)初級(jí)和高級(jí)兩個(gè)階段，初級(jí)階段是工程導(dǎo)論項(xiàng)目，這個(gè)項(xiàng)目讓一年級(jí)的新生了解能源動(dòng)力類產(chǎn)品的構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)施、運(yùn)行4個(gè)過程的生命周期，高級(jí)階段即畢業(yè)設(shè)計(jì)，學(xué)生獨(dú)立完成一個(gè)能源動(dòng)力類產(chǎn)品的構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)施和運(yùn)作的完整過程，一級(jí)項(xiàng)目包含本專業(yè)主要核心課程，體現(xiàn)本專業(yè)主要能力。二級(jí)項(xiàng)目是一組課程的知識(shí)的綜合應(yīng)用，引導(dǎo)一組相關(guān)課程的學(xué)習(xí)，重點(diǎn)突出某項(xiàng)能力要求。三級(jí)項(xiàng)目則是針對(duì)單門課程的綜合實(shí)驗(yàn)和課程設(shè)計(jì)，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)該門課程內(nèi)容的理解。沈陽理工大學(xué)能源動(dòng)力類課程體系構(gòu)成框圖如圖1所示。

圖1 能源動(dòng)力類課程體系構(gòu)成框圖

沈陽理工大學(xué)能源與動(dòng)力工程專業(yè)以應(yīng)用大型工程軟件進(jìn)行車用內(nèi)燃機(jī)及其零部件產(chǎn)品設(shè)計(jì)、開發(fā)和制造的能力培養(yǎng)為特色，以熱工、力學(xué)和機(jī)械理論為基礎(chǔ)，以計(jì)算機(jī)和控制技術(shù)為工具，培養(yǎng)既具有動(dòng)力機(jī)械工程基本理論知識(shí)和基本技能，又具有扎實(shí)的內(nèi)燃機(jī)方向的理論知識(shí)和基本技能，能從事汽車發(fā)動(dòng)機(jī)研究、設(shè)計(jì)、制造、試驗(yàn)以及生產(chǎn)、經(jīng)營、管理等方面工作，具有較強(qiáng)工程實(shí)踐能力，德、智、體全面發(fā)展的高級(jí)應(yīng)用型人才。

為實(shí)現(xiàn)上述培養(yǎng)目標(biāo)和專業(yè)特色，沈陽理工大學(xué)能源與動(dòng)力工程專業(yè)基于CDIO理念的二級(jí)項(xiàng)目課程體系如圖2所示，三級(jí)項(xiàng)目課程體系見表1。

另外，在此基礎(chǔ)上，還開設(shè)了工程崗位實(shí)踐和生產(chǎn)實(shí)習(xí)等實(shí)踐課程，讓學(xué)生深入到企業(yè)，了解相關(guān)生產(chǎn)企業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)過程與現(xiàn)代企業(yè)的運(yùn)轉(zhuǎn)過程及企業(yè)對(duì)人才的要求和標(biāo)準(zhǔn)。

圖2 二級(jí)項(xiàng)目課程體系

表1 三級(jí)項(xiàng)目課程體系

3 案例解析基于CDIO能源動(dòng)力類課程體系改革的實(shí)施方案

3.1 項(xiàng)目的實(shí)施方案

為保證基于CDIO課程體系的運(yùn)行，課程的安排以階段項(xiàng)目為中心組成課程模塊，使學(xué)生通過課程模塊的學(xué)習(xí)能夠順利完成階段項(xiàng)目。

一級(jí)項(xiàng)目第一階段：在學(xué)習(xí)工程設(shè)計(jì)導(dǎo)論的基礎(chǔ)上，將學(xué)生分為若干個(gè)小組，由指導(dǎo)教師引導(dǎo)學(xué)生通過查閱資料制定一個(gè)典型零部件或機(jī)構(gòu)的初步設(shè)計(jì)計(jì)劃書，并由指導(dǎo)教師向?qū)W生講解CDIO的內(nèi)涵與思想，使學(xué)生了解CDIO理念及工科學(xué)生應(yīng)具備的學(xué)科知識(shí)和推理能力、個(gè)人能力、人際團(tuán)隊(duì)能力和工程系統(tǒng)能力，以及完成這一項(xiàng)目需要哪些知識(shí)模塊和能力，使學(xué)生對(duì)將要學(xué)習(xí)的專業(yè)課程及將要參與的CDIO實(shí)踐活動(dòng)具備初步的認(rèn)識(shí)，從而有目的的學(xué)習(xí)，通過具體的實(shí)踐過程將理論與實(shí)踐有機(jī)地結(jié)合起來，調(diào)動(dòng)主動(dòng)學(xué)習(xí)的積極性解決問題。

一級(jí)項(xiàng)目第二階段：進(jìn)行概念模型設(shè)計(jì)—零部件三維實(shí)體造型和虛擬裝配結(jié)合二級(jí)項(xiàng)目1完成，初步了解產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，學(xué)會(huì)應(yīng)用建模工具描述產(chǎn)品，掌握基本的工程基礎(chǔ)知識(shí)。

一級(jí)項(xiàng)目第三階段：進(jìn)行零部件的細(xì)致設(shè)計(jì)、系統(tǒng)及零部件的理論分析、虛擬試驗(yàn)及制造工藝設(shè)計(jì)結(jié)合二級(jí)項(xiàng)目2完成，學(xué)會(huì)運(yùn)用數(shù)學(xué)、自然科學(xué)、基礎(chǔ)性以及專門性工程知識(shí)綜合應(yīng)用于解決復(fù)雜工程問題，并得出實(shí)證性結(jié)論，為復(fù)雜工程問題設(shè)計(jì)解決方案，創(chuàng)造、選擇適當(dāng)?shù)默F(xiàn)代工程及信息技術(shù)工具(包括仿真和建模工具)將其應(yīng)用于復(fù)雜的工程活動(dòng)中。

一級(jí)項(xiàng)目的第四階段：高級(jí)階段即畢業(yè)設(shè)計(jì)—學(xué)生獨(dú)立完成一個(gè)能源動(dòng)力類產(chǎn)品的構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)施和運(yùn)作的完整過程，進(jìn)一步體驗(yàn)設(shè)計(jì)與創(chuàng)新。

在項(xiàng)目的實(shí)施過程中，除了使學(xué)生掌握了相關(guān)的工程知識(shí)、學(xué)科知識(shí)，產(chǎn)品、過程、系統(tǒng)的建造能力外，還可以通過企業(yè)調(diào)研、工作任務(wù)分析會(huì)、小組合作、項(xiàng)目階段總結(jié)項(xiàng)目技術(shù)文檔的編制、項(xiàng)目匯報(bào)使學(xué)生的個(gè)人能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力、溝通能力(包括語言交流、書面交流、圖表交流、電子及多媒體交流)、終身學(xué)習(xí)能力得到全面提升。

3.2 學(xué)習(xí)效果考核

為保證學(xué)習(xí)質(zhì)量，每一階段的項(xiàng)目都要有項(xiàng)目成果，編寫相應(yīng)的技術(shù)文檔和項(xiàng)目總結(jié)報(bào)告，項(xiàng)目取得了預(yù)期效果方可進(jìn)行下一階段。考核注重學(xué)生在個(gè)人人際交往能力，產(chǎn)品、過程、系統(tǒng)建造能力以及學(xué)科知識(shí)等方面的學(xué)習(xí)。

3.3 工程實(shí)踐場(chǎng)所保障

支持和鼓勵(lì)學(xué)生通過動(dòng)手學(xué)習(xí)產(chǎn)品、過程、系統(tǒng)的建造能力，學(xué)習(xí)學(xué)科知識(shí)。汽車實(shí)驗(yàn)中心包括熱工基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室、汽車構(gòu)造實(shí)驗(yàn)室、汽車電子實(shí)驗(yàn)室、汽車振動(dòng)實(shí)驗(yàn)室、發(fā)動(dòng)機(jī)綜合性能實(shí)驗(yàn)室、車輛故障診斷、檢測(cè)及維護(hù)實(shí)驗(yàn)室、汽車及其典型零部件制造工藝實(shí)驗(yàn)室面向?qū)W生全面開放，學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室只需進(jìn)行登記，就可在實(shí)驗(yàn)室開展實(shí)踐、實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，為學(xué)生提供了良好的工程實(shí)踐、實(shí)驗(yàn)場(chǎng)所。

3.4 教師教學(xué)能力保障

要求教師均有企業(yè)實(shí)踐經(jīng)歷，參與企業(yè)的生產(chǎn)過程，教師通過企業(yè)鍛煉提高個(gè)人人際交往能力以及產(chǎn)品、過程、系統(tǒng)建造能力。另外教師也組成指導(dǎo)團(tuán)隊(duì)，由經(jīng)驗(yàn)豐富、責(zé)任心強(qiáng)的教師擔(dān)任組長，定期開展教學(xué)研討，通過相互交流和相互學(xué)習(xí)，不斷提高教師對(duì)學(xué)生的指導(dǎo)能力。

4 課程體系改革所取得的成效

(1)教學(xué)改革實(shí)踐得到了學(xué)生的肯定，學(xué)生的工程實(shí)踐能力得到明顯提高，已畢業(yè)學(xué)生受到用人單位的好評(píng)。

(2)學(xué)生學(xué)習(xí)方式及學(xué)習(xí)興趣發(fā)生了轉(zhuǎn)變，從傳統(tǒng)的接受式學(xué)習(xí)向主動(dòng)、探討、合作、有目的的學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變，激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)造力，在校期間，很多學(xué)生設(shè)計(jì)、制造出多項(xiàng)創(chuàng)新設(shè)計(jì)成果。

(3)教學(xué)質(zhì)量有明顯提高，改革成果得到學(xué)校的認(rèn)可。如內(nèi)燃機(jī)原理課程被評(píng)為校優(yōu)秀課，內(nèi)燃機(jī)原理課程改革獲校教學(xué)成果三等獎(jiǎng)。

5 結(jié)束語

基于CDIO工程教育模式的能源動(dòng)力類課程體系改革，構(gòu)建了以項(xiàng)目設(shè)計(jì)為主線，符合CDIO理念的能源動(dòng)力類課程體系，解決了以往課程體系中理論知識(shí)和工程設(shè)計(jì)相脫節(jié)，實(shí)踐環(huán)節(jié)各自獨(dú)立、不連續(xù)的問題，以及學(xué)生學(xué)習(xí)課程目標(biāo)不明確的問題，充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的積極性，提高了學(xué)生的工程設(shè)計(jì)能力，通過對(duì)2014屆、2015屆、2016屆3屆畢業(yè)生的實(shí)踐取得了良好的效果。

[1]黃文凱.跨學(xué)科CDIO教學(xué)改革實(shí)踐與探索[J].科教文匯,2013(28):53-54.

[2]莊哲民,沈奮民.基于CDIO理念的1級(jí)項(xiàng)目設(shè)計(jì)與實(shí)踐[J].高等工程教育研究,2008(6):19-22.

[3]崔艷雨,解本銘.基于CDIO工程理念的項(xiàng)目化課程體系構(gòu)建[J].課程教育研究,2012(19):11-12.

Energy Class Curriculum System Reform and the Implementation Based on CDIO Engineering Education Mode

Wu Jing, Chen Ke, Zhang Hongyuan
School of Automobile and Traf fi c, Shenyang Ligong University, Shenyang, 110159, China

In view of the present engineering or related professional graduates lack of engineering design ability, can't meet the demand of modern enterprise. According to the CDIO engineering education concept in our school, for energy power class curriculum from the curriculum, teaching contents, experiment teaching, course design and graduation design reform, etc, constructed with the concept of project design, the energy dynamic class curriculum system conforms to the CDIO concept, solved the problems of the previous curriculum system of theoretical knowledge and engineering design, practice independently and discontinuity, fully arouse the enthusiasm of the students' active learning, to improve the students' ability in engineering design, by 2014, 2015, 2016 three graduate practice has obtained the good effects.

CDIO; project; curriculum system

吳凈，本科，副教授。

遼寧省普通高等學(xué)校本科工程人才培養(yǎng)模式改革試點(diǎn)專業(yè)項(xiàng)目(編號(hào)：GZ201310)；遼寧省教育廳普通高等教育本科教學(xué)改革研究資助項(xiàng)目(編號(hào)：遼教發(fā)〔2016〕23號(hào))；沈陽理工大學(xué)教學(xué)改革研究項(xiàng)目(編號(hào)：201507)。