CDIO結(jié)合項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)模式的能源動(dòng)力類實(shí)驗(yàn)教學(xué)探索

劉力健　田禾　崔明賢

摘? 要：通過對能源動(dòng)力類的專業(yè)特點(diǎn)分析，對傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的許多與新時(shí)代創(chuàng)新教育不相適應(yīng)的地方進(jìn)行了總結(jié)，針對能源動(dòng)力類專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)要迎合工程認(rèn)證教育背景下創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的需求，構(gòu)建了以項(xiàng)目設(shè)計(jì)為主線，符合CDIO理念的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，在2014級、2015級、2016級能源動(dòng)力類專業(yè)學(xué)生中進(jìn)行應(yīng)用實(shí)驗(yàn)，從而增強(qiáng)了學(xué)生的實(shí)踐、認(rèn)知、創(chuàng)新的綜合素質(zhì)，提高主體意識和實(shí)踐才干，引發(fā)學(xué)生做實(shí)驗(yàn)的興趣，激發(fā)學(xué)生思維，引領(lǐng)學(xué)生在解決問題中規(guī)劃完成實(shí)驗(yàn)，取得了良好的實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：能源動(dòng)力類;CDIO;項(xiàng)目驅(qū)動(dòng);實(shí)驗(yàn)教學(xué)

中圖分類號：G642? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2096-000X（2020）02-0097-03

Abstract： Based on the analysis of the professional characteristics of energy and power， sums up many places in the traditional experimental teaching that are not suitable for the innovation education. In order to meet the requirement of cultivating innovative talents in the background of engineering certification education， the experimental teaching mode of energy and power major is constructed， which is based on project design and accords with CDIO idea. The application experiment is carried out among the students majoring in energy and power at 2014， 2015， and 2016 grade.， so as to enhance the students' comprehensive quality of practice， cognition and innovation， to improve the subject consciousness and practical ability， to arouse the students' interest in practice experiments， and to stimulate the students' thinking， and lead students to plan and complete experiments in problem solving， and achieve good experimental teaching results.

Keywords： energy and power; CDIO; project driving; experimental teaching

一、概述

CDIO工程教育模式是近年來高校教育工程認(rèn)證背景下的國際工程教育改革最新成果，代表了構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計(jì)（Design）、實(shí)現(xiàn)（Implement）和運(yùn)作（Operate），而項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)模式的出現(xiàn)是打破傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)理念的一種新觀念，是以教師為指導(dǎo)、以學(xué)生為學(xué)習(xí)主體、以項(xiàng)目內(nèi)容為核心載體，以培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)和探究協(xié)助能力為目標(biāo)，鼓勵(lì)學(xué)生在項(xiàng)目實(shí)施過程中主動(dòng)參與，發(fā)展學(xué)習(xí)者的綜合能力[1-4]。

實(shí)驗(yàn)教學(xué)作為高校教學(xué)體系的一個(gè)分支，在整個(gè)教學(xué)培養(yǎng)計(jì)劃中占據(jù)著強(qiáng)有力的地位，其不但有輔助理論教學(xué)的作用，還在培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)思維和創(chuàng)新能力、理論聯(lián)系實(shí)際、特別是與科學(xué)技術(shù)發(fā)展相適應(yīng)的綜合能力，以及適應(yīng)科技發(fā)展與社會(huì)進(jìn)步對人才的需求方面有著不可替代的作用，是理論教學(xué)不可替代的環(huán)節(jié)。隨著高校能源動(dòng)力類專業(yè)建設(shè)的不斷完善，實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的要求應(yīng)打破傳統(tǒng)、迎求發(fā)展，而CDIO與項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的結(jié)合是應(yīng)對這種需求的新模式。

二、能源動(dòng)力類專業(yè)特點(diǎn)與學(xué)生對實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的需求

（一）能源動(dòng)力類專業(yè)特點(diǎn)

能源動(dòng)力專業(yè)涉及面廣，技術(shù)交叉性強(qiáng)。既包含傳統(tǒng)的熱能與動(dòng)力工程專業(yè)又包括一些新生的能源技術(shù)等專業(yè)[5]。作為一個(gè)寬口徑大類專業(yè)，同時(shí)擁有熱能工程、流體工程、低溫與制冷工程、熱動(dòng)力工程、汽車工程、熱能動(dòng)力及控制工程等二級專業(yè)。當(dāng)今社會(huì)尤為注重新能源的開發(fā)利用、保護(hù)環(huán)境、提高效能、控制污染物的排放等主要議題。這就要求能源動(dòng)力類專業(yè)的學(xué)生不但要掌握專業(yè)基礎(chǔ)知識，還得具備必要的資源環(huán)境學(xué)理論、電子控制及計(jì)算機(jī)應(yīng)用知識，從而運(yùn)用熱能及其應(yīng)用、能源利用和能源轉(zhuǎn)換的基本規(guī)律，成為能夠在能源動(dòng)力類相關(guān)領(lǐng)域內(nèi)從事設(shè)計(jì)制造、科研開發(fā)、運(yùn)行管理等工作的高級專門人才。

（二）能源動(dòng)力類學(xué)生對實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的需求

通過對學(xué)院能源動(dòng)力類學(xué)生的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，二年級學(xué)生處于基礎(chǔ)課程學(xué)習(xí)完成，進(jìn)入專業(yè)基礎(chǔ)課程學(xué)習(xí)的階段，學(xué)生總體上對實(shí)驗(yàn)的了解程度不大，對實(shí)驗(yàn)室的設(shè)備不了解，處于對實(shí)驗(yàn)室的憧憬階段，新鮮感明顯，是需要走進(jìn)去認(rèn)識的階段;三年級學(xué)生專業(yè)基礎(chǔ)課程已經(jīng)學(xué)習(xí)完畢，對實(shí)驗(yàn)室的基礎(chǔ)設(shè)備已經(jīng)完全能夠認(rèn)識并熟練運(yùn)用，對于專業(yè)課程中所涉及的一些工程設(shè)備更加感興趣。四年級學(xué)生專業(yè)課程基本已經(jīng)修讀完成，進(jìn)入畢業(yè)設(shè)計(jì)實(shí)踐階段，對實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的教學(xué)設(shè)備已經(jīng)熟識，需要進(jìn)一步的利用設(shè)備進(jìn)行更加深層次的研究創(chuàng)造，多數(shù)學(xué)生需要以就業(yè)為目標(biāo)，鍛煉自主意識和設(shè)計(jì)能力，不斷發(fā)現(xiàn)新的應(yīng)用創(chuàng)新點(diǎn)，將大學(xué)學(xué)習(xí)中所掌握專業(yè)理論知識應(yīng)用于實(shí)踐中[6]。

三、目前實(shí)驗(yàn)教學(xué)狀況及存在的問題

目前實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在著教學(xué)內(nèi)容缺乏系統(tǒng)性、新穎性;教學(xué)缺乏創(chuàng)新性、應(yīng)變性;考評體系缺乏科學(xué)性、規(guī)范性等問題。實(shí)際實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，較多教師運(yùn)用傳統(tǒng)教學(xué)模式，“講解——示范——練習(xí)”的單調(diào)循環(huán)使實(shí)驗(yàn)教學(xué)課堂單一枯燥，對于學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性起到了極大的制約和阻礙，不利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維，及社會(huì)適應(yīng)能力，對教學(xué)效果具有重大影響[7，8]。

（一）實(shí)驗(yàn)教學(xué)思想和教學(xué)觀念方面

傳統(tǒng)教育理念使目前實(shí)驗(yàn)教學(xué)觀念明顯守舊、落后。安排教學(xué)計(jì)劃時(shí)，存在重視理論教學(xué)、輕視實(shí)踐教學(xué)的傾向。把實(shí)驗(yàn)教學(xué)看成是課堂教學(xué)的附屬品，只作為驗(yàn)證和鞏固課堂教學(xué)內(nèi)容的一種手段而已，因而，實(shí)驗(yàn)教學(xué)的學(xué)時(shí)數(shù)明顯偏少，一般只占課堂教學(xué)的10%～15%，致使理論與實(shí)踐相脫節(jié)，學(xué)生對實(shí)驗(yàn)的興趣不高。

（二）實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式方法方面

傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段單一，現(xiàn)代化的教學(xué)技術(shù)并未能引入到實(shí)驗(yàn)教學(xué)中。實(shí)驗(yàn)教學(xué)授課方式通常以教師講授為主，學(xué)生被動(dòng)地按教師提前給出的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)要求和操作步驟進(jìn)行，缺乏教師與學(xué)生間的互動(dòng)，師生之間缺少交流，不利于實(shí)驗(yàn)教學(xué)成果的提高改善。

一般的實(shí)驗(yàn)課不計(jì)成績，沒有學(xué)分，不能引起學(xué)生的足夠重視，有些單獨(dú)設(shè)課的實(shí)驗(yàn)課學(xué)生成績評價(jià)缺乏合理的科學(xué)依據(jù)。

（三）實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容方面

目前，大多數(shù)教學(xué)實(shí)驗(yàn)，特別是專業(yè)基礎(chǔ)課實(shí)驗(yàn)，主要是針對書本上的某一原理或公式所設(shè)立的實(shí)驗(yàn)，屬于單一性驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。這些實(shí)驗(yàn)缺少對學(xué)生綜合能力訓(xùn)練的內(nèi)容，甚至忽略了與生產(chǎn)實(shí)際的相聯(lián)系的內(nèi)容，未能體現(xiàn)現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)知識的更新發(fā)展。這類缺少深廣度的實(shí)驗(yàn)，學(xué)生做起來比較容易，感覺比較乏味，因而不予重視[3]。這樣，不僅影響著實(shí)驗(yàn)教學(xué)的質(zhì)量，有時(shí)還會(huì)影響到實(shí)驗(yàn)教學(xué)的秩序。這類單一驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)過多，綜合性、設(shè)計(jì)性、研究性、應(yīng)用性及創(chuàng)造性實(shí)驗(yàn)偏少，已不能適應(yīng)知識經(jīng)濟(jì)對人才培養(yǎng)的要求。

此外，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容往往滯后于最近的科研進(jìn)展，致使實(shí)驗(yàn)教材也相應(yīng)的更新較慢。

上述問題的存在，使大多數(shù)學(xué)生對實(shí)驗(yàn)課目不夠重視，每次實(shí)驗(yàn)時(shí)都是應(yīng)付了事，從實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)報(bào)告、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)到實(shí)驗(yàn)報(bào)告千篇一律，抄襲現(xiàn)象比較嚴(yán)重。甚至到課程結(jié)束時(shí)，還有些同學(xué)儀表儀器不會(huì)使用，基本故障不會(huì)排查。

因此，這些問題如果不能好好解決，那么實(shí)驗(yàn)教學(xué)達(dá)不到明顯效果，鍛煉學(xué)生實(shí)踐能力作用不大，不能適應(yīng)當(dāng)前培養(yǎng)綜合應(yīng)用型、創(chuàng)新型人才的需要。

四、CDIO結(jié)合項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)模式的實(shí)驗(yàn)教學(xué)思路及具體方案

CDIO結(jié)合項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式以增強(qiáng)學(xué)生的綜合素質(zhì)、創(chuàng)新能力和實(shí)踐才干為著眼點(diǎn)，以學(xué)生為主，轉(zhuǎn)變教師身份，注重對學(xué)生求知欲的激勵(lì)和引導(dǎo)，教師與學(xué)生進(jìn)行項(xiàng)目準(zhǔn)備和項(xiàng)目開展實(shí)施的深入探討，包括如何選擇符合教學(xué)目標(biāo)和學(xué)生特點(diǎn)的項(xiàng)目、如何合理的設(shè)計(jì)項(xiàng)目、如何合理的制定項(xiàng)目階段計(jì)劃和整體計(jì)劃、如何合理分組與分工、如何收集相關(guān)項(xiàng)目資料[9];項(xiàng)目實(shí)施階段中，如何完成各階段項(xiàng)目成果，項(xiàng)目成果的交流及改進(jìn);項(xiàng)目結(jié)束時(shí)，完整項(xiàng)目成果交流與評價(jià)、項(xiàng)目學(xué)習(xí)的反思等，而不是傳統(tǒng)意義的講解示范[10]?？茖W(xué)地分析學(xué)生應(yīng)具有的知識、能力和素質(zhì)結(jié)構(gòu)，構(gòu)建合理的實(shí)驗(yàn)教學(xué)結(jié)構(gòu)體系[11，12]，正確處理理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)的關(guān)系。

（一）設(shè)計(jì)項(xiàng)目

CDIO結(jié)合項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)模式的核心是設(shè)計(jì)項(xiàng)目[13]。以項(xiàng)目為主線，根據(jù)培養(yǎng)方案和教學(xué)目標(biāo)設(shè)置總項(xiàng)目，再把總項(xiàng)目分解成若干個(gè)小目標(biāo)，并把大項(xiàng)目分解成若干個(gè)子項(xiàng)目，把每一個(gè)知識模塊轉(zhuǎn)化為容易實(shí)現(xiàn)的小項(xiàng)目，把學(xué)習(xí)內(nèi)容融化在每個(gè)項(xiàng)目之中;設(shè)置的學(xué)習(xí)項(xiàng)目可以是總項(xiàng)目、子項(xiàng)目，預(yù)習(xí)的、復(fù)習(xí)的項(xiàng)目，課前、課中、課后的項(xiàng)目，自主學(xué)習(xí)和小組探究的項(xiàng)目等。

項(xiàng)目選取時(shí)應(yīng)遵循以下幾個(gè)原則：1. 項(xiàng)目的實(shí)用性。項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)模式強(qiáng)調(diào)項(xiàng)目來源于實(shí)踐，在選取項(xiàng)目的時(shí)候，就需要綜合考慮項(xiàng)目的實(shí)用性。2. 項(xiàng)目的可行性。項(xiàng)目選取時(shí)應(yīng)考慮項(xiàng)目在教學(xué)中能進(jìn)行操作。3. 項(xiàng)目的趣味性。實(shí)驗(yàn)是一個(gè)信息加工、專業(yè)操作反復(fù)建構(gòu)的過程，這個(gè)過程充滿著各種干擾因素，增加學(xué)習(xí)內(nèi)容的趣味性，可增加學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)習(xí)動(dòng)力。

（二）明確項(xiàng)目內(nèi)容，創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)情境

在明確項(xiàng)目內(nèi)容之后，教師引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行“要做什么”、“該怎么做”和“怎么做最好”思考，利用之前收集的資料，根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康慕M成設(shè)計(jì)項(xiàng)目計(jì)劃，根據(jù)各實(shí)驗(yàn)儀器結(jié)構(gòu)和知識要點(diǎn)設(shè)計(jì)子項(xiàng)目，使學(xué)生對項(xiàng)目的結(jié)構(gòu)有清晰條理性。為使學(xué)生能夠有更切身體會(huì)的了解和實(shí)施項(xiàng)目，教師和學(xué)生可共同創(chuàng)設(shè)一定的“真實(shí)情境”。

（三）獨(dú)自探索，提示引導(dǎo)

學(xué)生是信息加工的主體，是知識學(xué)習(xí)的主動(dòng)建構(gòu)者，學(xué)習(xí)過程是學(xué)生內(nèi)部控制的過程，教師只是學(xué)生知識建構(gòu)的幫助者、引導(dǎo)者、促進(jìn)者。放手讓學(xué)生自己獨(dú)自、主動(dòng)探索學(xué)習(xí)是項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)模式的主要特征。在項(xiàng)目開始階段，由教師進(jìn)行項(xiàng)目引導(dǎo)（如根據(jù)情境進(jìn)行項(xiàng)目概念啟發(fā)的過程），學(xué)生自主進(jìn)行探索，分析項(xiàng)目任務(wù)。在學(xué)生自我探索的過程中，教師應(yīng)根據(jù)項(xiàng)目內(nèi)容及學(xué)生掌握情況進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶崾尽椭鸵龑?dǎo)學(xué)生有序建立各個(gè)子項(xiàng)目的知識框架和形成完整項(xiàng)目的知識構(gòu)建。同時(shí)，在項(xiàng)目進(jìn)行中，可能因外部環(huán)境因素及學(xué)生內(nèi)部學(xué)習(xí)心理因素的干擾，學(xué)生可能對項(xiàng)目學(xué)習(xí)會(huì)有情緒上和學(xué)習(xí)上的負(fù)壓力，影響項(xiàng)目內(nèi)容的學(xué)習(xí)，教師在教學(xué)過程中應(yīng)對學(xué)生進(jìn)行教學(xué)監(jiān)控，即每個(gè)子項(xiàng)目實(shí)施階段對學(xué)生的學(xué)習(xí)情況進(jìn)行了解及提示引導(dǎo)，對學(xué)生的疑問進(jìn)行疏導(dǎo)，引導(dǎo)學(xué)生完成完整項(xiàng)目的意義建構(gòu)。教師隨著項(xiàng)目進(jìn)行而幫助、指導(dǎo)逐漸減少，直至學(xué)生可獨(dú)自將項(xiàng)目繼續(xù)進(jìn)行。

（四）團(tuán)隊(duì)協(xié)作，項(xiàng)目修正與完善

項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)模式強(qiáng)調(diào)團(tuán)隊(duì)協(xié)作、相互交流[14]。項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)中，小組人員以3-4人為一組，組員依據(jù)制定項(xiàng)目的計(jì)劃表，學(xué)生展開實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)過程中，團(tuán)隊(duì)之間相互合作，同時(shí)針對發(fā)現(xiàn)的問題進(jìn)行討論、分析，尋求解決辦法[15]。團(tuán)隊(duì)之間可以分工負(fù)責(zé)，利用各種資源進(jìn)行小組協(xié)商討論，在共同討論過程中，學(xué)生通過集體思維的力量，對完整項(xiàng)目內(nèi)容的學(xué)習(xí)有一個(gè)比較正確、全面的認(rèn)識，逐漸完成對知識要點(diǎn)的意義建構(gòu)。CDIO結(jié)合項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)是一個(gè)團(tuán)隊(duì)協(xié)作、開放式的教學(xué)模式，以項(xiàng)目為中心點(diǎn)，各抒己見，小組成員及組間的相互討論交流和協(xié)商對項(xiàng)目具有事半功倍的成效。

（五）多元評價(jià)，綜合評價(jià)

教學(xué)評價(jià)是一種特殊的反饋機(jī)制，對于教學(xué)活動(dòng)和教學(xué)目標(biāo)之間的偏差能有效克服。依據(jù)多元智能理論，個(gè)體智能發(fā)展存在不同程度的發(fā)展差異性，同一智能也存在不同的表現(xiàn)形式。因此，在項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)中，對學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)行多元化的評價(jià)。進(jìn)行定量評價(jià)的同時(shí)更注重定性評價(jià);多進(jìn)行形成性評價(jià)，以“發(fā)展、激勵(lì)”學(xué)生能力為目的;評價(jià)中學(xué)生同時(shí)參與，避免教師個(gè)人獨(dú)斷;評價(jià)內(nèi)容包括學(xué)生的項(xiàng)目設(shè)計(jì)能力、項(xiàng)目實(shí)施中的表現(xiàn)、項(xiàng)目成果、學(xué)生小組貢獻(xiàn)等。

五、結(jié)束語

CDIO結(jié)合項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)模式以項(xiàng)目設(shè)計(jì)為主線，符合CDIO理念，解決了以往實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中理論知識和工程設(shè)計(jì)相脫節(jié)，實(shí)踐環(huán)節(jié)獨(dú)立不連續(xù)的問題，通過對2014級、2015級、2016級學(xué)生的實(shí)踐實(shí)施，讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中鍛煉技能，培養(yǎng)主體意識，提高實(shí)踐、認(rèn)知、創(chuàng)新能力，引發(fā)學(xué)生做實(shí)驗(yàn)的興趣，激發(fā)學(xué)生思維，引領(lǐng)學(xué)生在解決問題中規(guī)劃完成實(shí)驗(yàn)，通過小組交流適當(dāng)?shù)募訌?qiáng)了學(xué)生之間的良性競爭，取得了良好的實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。

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