基于CDIO理念的“汽車電器設(shè)備”課程一體化 教學(xué)模式創(chuàng)新探索

張瑞斌

摘 要：傳統(tǒng)的“汽車電器設(shè)備”課程教學(xué)方法無法滿足現(xiàn)代汽車維修的要求。CDIO工程教育模式是近年來國際工程教育改革的最新成果。本文把CDIO理念融入到“汽車電器設(shè)備”課程中，結(jié)合一體化教學(xué)模式，對該課程教學(xué)過程及評價方法進行了優(yōu)化創(chuàng)新設(shè)計。通過構(gòu)思-設(shè)計-實現(xiàn)-運行的教學(xué)模式，使教學(xué)過程跟接近工作崗位，有效提升了教學(xué)效果，提高了學(xué)生理論、技能水平和考核效果。

關(guān)鍵詞：CDIO;汽車電器設(shè)備;一體化教學(xué);創(chuàng)新

1 引言

公安部統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，截至2018年底全國汽車保有量達2.4億輛，比2017年增加2285萬輛，增長10.51%，我國已進入“汽車社會”。為充分保障消費者安全、舒適地用車，急需大量具備汽車故障診斷、分析、維修的汽車后市場服務(wù)人員。隨著汽車電子電器設(shè)備所占整車成本等因素的不斷增大，汽車電氣系統(tǒng)的復(fù)雜性和學(xué)習(xí)要求更是不斷地提高?，F(xiàn)階段培養(yǎng)汽車診斷工程師的任務(wù)主要由高職院校汽修專業(yè)承擔(dān)。

2 “汽車電器設(shè)備”課程改革的背景

2.1 課程的特點及目前教學(xué)存在的問題

“汽車電氣設(shè)備”課程屬于高職院校汽車檢測與維修專業(yè)核心課程，具有教學(xué)內(nèi)容覆蓋面寬、理論與實踐結(jié)合型強及對學(xué)生基礎(chǔ)知識要求較高等特點[1]。

大部分院校課程教授一般都以老師為主體，雖然也注重理論與實踐相結(jié)合，但普遍以“老師講理論-學(xué)生聽”“老師演示實踐操作-學(xué)生跟著動手操作“的模式進行，理論知識講授與實踐操作是分開進行的[2][3][4]。在此教學(xué)模式下，由于汽車電氣原理等知識固有的抽象性特點，學(xué)生在學(xué)習(xí)理論知識時理解困難，學(xué)習(xí)效果差;在動手實踐時，又因為理論知識掌握不深，實踐過程只知其然，不知其所以然，實踐效果也不理想。長此以往，學(xué)生不能形成獨立思考的能力和創(chuàng)新能力，無法獲得學(xué)習(xí)成就感，學(xué)習(xí)態(tài)度消極，所以實現(xiàn)培養(yǎng)兼具理論和技能的復(fù)合型人才的目標(biāo)更是無從談起[5]。

2.2 CDIO理念概述

CDIO工教育模式是近年來國際工程教育改革的最新成果。從2000年起，麻省理工學(xué)院和瑞典皇家工學(xué)院等四所大學(xué)組成的跨國研究團隊經(jīng)過四年的探索研究，創(chuàng)立了CDIO工程教育理念，并成立了以CDIO命名的國際合作組織[5]

CDIO代表構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計（Design）、實現(xiàn)（Implement）和運行（Operate），它以產(chǎn)品研發(fā)到產(chǎn)品運行的生命周期為載體，讓學(xué)生以主動的、實踐的、課程之間有機聯(lián)系的方式學(xué)習(xí)工程。CDIO包括了三個核心文件：1個愿景、1個大綱和12條標(biāo)準(zhǔn)。它的愿景為學(xué)生提供一種強調(diào)工程基礎(chǔ)的、建立在真實世界的產(chǎn)品和系統(tǒng)的構(gòu)思-設(shè)計-實現(xiàn)-運行（CDIO）過程的背景環(huán)境基礎(chǔ)上的工程教育。它的大綱首次將工程師必須具備的工程基礎(chǔ)知識、個人能力、人際團隊能力和整個CDIO全過程能力以逐級細化的方式表達出來（3級、70條、400多款），使工程教育改革具有更加明確的方向性、系統(tǒng)性。它的12條標(biāo)準(zhǔn)對整個模式的實施和檢驗進行了系統(tǒng)的、全面的指引，使得工程教育改革具體化、可操作、可測量，并對學(xué)生和教師都具有重要指導(dǎo)意義。CDIO體現(xiàn)了系統(tǒng)性、科學(xué)性和先進性的統(tǒng)一，代表了當(dāng)代工程教育的發(fā)展趨勢[6]。

3 基于CDIO 理念的一體化教學(xué)內(nèi)容設(shè)計優(yōu)化

隨著汽車技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代汽車維修與傳統(tǒng)維修有著本質(zhì)的差別，從理念上來說，現(xiàn)代汽車維修更注重日常維護[7]，降低汽車出現(xiàn)故障的幾率，特別是降低核心總成出現(xiàn)故障的幾率。從維修方式上來看，現(xiàn)代汽車維修已由技術(shù)代替了手藝，以診斷分析代替了經(jīng)驗，由換件代替了零件修理。在此背景下，汽修專業(yè)就需要培養(yǎng)能夠運用診斷工具、快速定位故障位置并以最小的成本進行維修的技能人才。汽修專業(yè)所設(shè)置的課程教學(xué)目標(biāo)也應(yīng)與之相適應(yīng)。

為實現(xiàn)此目標(biāo)，各院校也試驗實施了多種方式，比較有效果的如工學(xué)結(jié)合[8]和理實一體化等。鑒于目前的實際情況，理實一體化教學(xué)方式更容易實現(xiàn)，且能充分將理論與實踐結(jié)合，變講邊練，更容易把CDIO理念融入到教學(xué)過程中。

通過與汽車維修專業(yè)技術(shù)人員、汽車行業(yè)企業(yè)專家共同探討，以培養(yǎng)學(xué)生具有汽車維修工崗位綜合能力為目標(biāo)，結(jié)合《國家職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)》考核要求， 重新梳理了汽車檢測與維修技術(shù)專業(yè)的教學(xué)體系， 突出理論與實踐教學(xué)一體化建設(shè)[7]?！捌囯娖髟O(shè)備”課程按照其對應(yīng)崗位工作過程可分為以下幾個模塊[4][9][10]，如圖1所示：

各模塊以實現(xiàn)汽車各部分功能為依據(jù)劃分（亦可采用其他劃分依據(jù)，如安裝位置等），每個模塊都可以獨立實施教學(xué)。在此模塊基礎(chǔ)上，將教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)過程以項目形式進行。每個模塊、項目成為一個相互獨立的教學(xué)過程，實施教學(xué)時融入CDIO理念，即按照“構(gòu)思-設(shè)計-實現(xiàn)-運行”的模式展開[11][12]。

4 基于CDIO 理念的一體化教學(xué)模式設(shè)計

4.1 教學(xué)目標(biāo)

以“起動系統(tǒng)”模塊為例，通過此模塊教學(xué)，主要達成表1所列目標(biāo)。

以上目標(biāo)是按照“是什么-為什么-怎么辦”逐層遞進的，由淺入深、有具體到抽象，符合學(xué)生一般認(rèn)知規(guī)律。在教學(xué)實施過程中，可將起動系統(tǒng)模塊分為兩個小模塊，即“功能結(jié)構(gòu)原理認(rèn)知”模塊和“故障診斷”模塊，讓學(xué)生實現(xiàn)“系統(tǒng)-零部件-系統(tǒng)故障診斷”學(xué)習(xí)過程。

4.2 教學(xué)過程實施

一體化教學(xué)不同于傳統(tǒng)老師講學(xué)生聽的方式，課堂實施過程以學(xué)生為主體，課堂設(shè)計也需要以學(xué)生活動為中心進行，老師起主導(dǎo)作用，主要起輔助組織、協(xié)調(diào)及保障安全等作用。課前需要將學(xué)生按照模塊內(nèi)容情況分為3-6人小組。

4.2.1 功能結(jié)構(gòu)認(rèn)知模塊教學(xué)實施

（1）構(gòu)思環(huán)節(jié)（理論）。由教師根據(jù)實際提出與起動系統(tǒng)相關(guān)的故障案例，接著利用多媒體教學(xué)等方式對本模塊內(nèi)基礎(chǔ)理論知識進行講解，引導(dǎo)學(xué)生功能、結(jié)構(gòu)、原理、常見故障現(xiàn)象等方面逐步認(rèn)識起動系統(tǒng)。

（2）設(shè)計環(huán)節(jié)（理論+實踐）。學(xué)生按照分組在實訓(xùn)車輛或者實訓(xùn)臺架上進行起動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)認(rèn)知、拆裝、接線等實踐內(nèi)容。此過程中，教師需要準(zhǔn)備車輛維修手冊或操作指導(dǎo)書，實施前向?qū)W生發(fā)布操作內(nèi)容、大致步驟并強調(diào)安全注意事項;學(xué)生則需要認(rèn)真分析操作內(nèi)容，仔細查找閱讀維修手冊（指導(dǎo)書）及安全注意事項并明確分工，后經(jīng)小組討論后寫出實施方案，待教師查閱可行后進行操作。

（3）實現(xiàn)環(huán)節(jié)（實踐）。學(xué)生進行起動系統(tǒng)各零部件的拆裝操作，操作過程中教師要全程跟蹤并隨時進行指導(dǎo)，要注意培養(yǎng)學(xué)生的安全意識、“5S意識”等職業(yè)素養(yǎng)。小組中需要有一名學(xué)生擔(dān)任組長，起到協(xié)調(diào)作用，保證團隊成員人人參與各司其職。學(xué)生操作過程中需要將實物與所學(xué)理論進行對照，用理論知識來指導(dǎo)實踐操作、用實踐來理解并加深理論知識。實操過程中除了關(guān)注各個零部件之外還需要重點關(guān)注線束連接情況。

（4）運行環(huán)節(jié)（實踐+反思）。操作完成后，學(xué)生根據(jù)前面的理論知識結(jié)合實踐過程，充分理解起動系統(tǒng)的原理及運行過程，并根據(jù)以往基礎(chǔ)知識，嘗試設(shè)計出實踐車（實訓(xùn)臺）所在的起動系統(tǒng)的電路原理圖。

完成以上四個環(huán)節(jié)之后，學(xué)生對起動系統(tǒng)整體控制原理、工作過程、線路連接情況及各零部件結(jié)構(gòu)原理都有了較深入的理解，而且經(jīng)過理實結(jié)合過程之后，學(xué)生對知識的掌握也更加牢固。

4.2.2 故障診斷模塊教學(xué)實施

（1）構(gòu)思環(huán)節(jié)（理論）。由教師展示起動系統(tǒng)常見的故障案例，并引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)出起動系統(tǒng)常見的故障現(xiàn)象。根據(jù)“功能結(jié)構(gòu)認(rèn)知模塊”所學(xué)初步總結(jié)出典型的故障機理、診斷方法、維修方法。

（2）設(shè)計環(huán)節(jié)（理論+實踐）。教師分別為每個組分配一個起動系統(tǒng)故障案例任務(wù)工單，并提供相應(yīng)資料（維修手冊、電氣原理圖等）。學(xué)生接受任務(wù)，組織小組討論，分析故障案例，查閱相關(guān)資料，初步確定故障位置、測量點，最后設(shè)計出故障診斷思路。此過程相當(dāng)于是對實際測量過程的一個推演，需要以前述所學(xué)的理論知識為基礎(chǔ)，設(shè)計的診斷思路要清晰簡潔，邏輯性強，去除冗余過程。

（3）實現(xiàn)環(huán)節(jié)（實踐）。學(xué)生進行故障診斷及排除。根據(jù)上一步確定的故障位置及測量點，運用診斷儀、萬用表等進行數(shù)據(jù)流、執(zhí)行元件診斷、電壓、電流、電阻等測量，可按表2進行。

學(xué)生根據(jù)測試結(jié)果于標(biāo)準(zhǔn)值的對比結(jié)果進行故障點排除，最終確定實際故障位置。此過程需要充分調(diào)動學(xué)生團隊協(xié)作精神，組內(nèi)學(xué)生相互配合可大大提升效率，培養(yǎng)學(xué)生的工程推理和解決問題能力。找出故障后根據(jù)相關(guān)資料進行排除即可。

（4）運行環(huán)節(jié)（實踐+反思）。故障排除后，由教師組織各組進行維修思路、故障診斷交流，分享討論各組經(jīng)驗，形成完整的診斷報告和任務(wù)工單，并進行組內(nèi)、組間互評。然后教師進行總結(jié)點評，舉一反三，部分模塊還需要進行擴展。最后根據(jù)各組情況進行課程效果評價。

4.3 教學(xué)評價

按照CDIO理念，對教學(xué)效果的評價不僅限于對學(xué)生學(xué)習(xí)結(jié)果的考核，更應(yīng)該強調(diào)過程考核、職業(yè)素養(yǎng)、自主學(xué)習(xí)研究等方面。本課程評價分為理論知識（40%）、實踐技能（40%）、職業(yè)素養(yǎng)（20%）三部分。每個模塊結(jié)束后課形成一個評價結(jié)果，課程結(jié)束后還需要安排一次綜合項目練習(xí)評價。各部分評價結(jié)果分別由平時表現(xiàn)（出勤、作業(yè)等）、理論知識測試、實踐表現(xiàn)（分析、解決問題能力，組內(nèi)、組間互評，任務(wù)工單、診斷報告等）構(gòu)成。

5 結(jié)語

本文對基于CDIO理念的“汽車電器設(shè)備”課程進行一體化教學(xué)設(shè)計探索，課程內(nèi)容模塊通過“構(gòu)思-設(shè)計-實現(xiàn)-運行”過程進行一體化教學(xué)，在理論學(xué)習(xí)與實踐練習(xí)過程中夯實了學(xué)生理論知識，提高了學(xué)生實踐技能，培養(yǎng)了學(xué)生良好的職業(yè)素養(yǎng)和團隊協(xié)作精神，突出了教學(xué)過程中學(xué)生的主體地位。進行了考核方式創(chuàng)新，加強過程考核和職業(yè)能力考核，使教學(xué)評價更加公正有效。

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