CDIO工程教育模式的能源動力課程分析

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摘要：針對目前工程類相關專業畢業生缺乏工程設計能力，不能滿足現代企業需求的現狀，我校按照cdio工程教育理念，對能源動力類課程從課程設置、教學內容、實驗教學、課程設計以及畢業設計等方面進行了改革，構建了以項目設計為主線，符合CDIO理念的能源動力類課程體系，解決了以往課程體系中理論知識和工程設計相脫節，實踐環節各自獨立，不連續的問題，充分調動了學生主動學習的積極性，提高了學生的工程設計能力，通過對2014屆、2015屆、2016屆3屆畢業生的實踐取得了良好的效果。

關鍵詞：CDIO；項目；課程體系

1將CDIO引入能源動力類課程體系的必要性

CDIO工程教育模式以構思(Conceive)、設計(Design)、實施(Implement)、運行(Operate)全過程為載體培養學生的工程能力—包括個人的學科知識和推理能力、個人能力、人際團隊能力、工程系統能力與現代企業對工程人才的需求相適應。以往大學課程體系的設置過分注重單學科課程的理論性和知識的系統性，課堂教學以教師講授教材知識為主，學生學習興趣不濃，目標性不強，往往被動接受，學生的主動性難以調動，不適合培養學生獨立思考的能力、自學的能力、解決問題的能力以及工程應用的能力。理論學習和工程應用相脫節，學生感覺學習理論空洞，不知如何應用，畢業生缺乏工程實踐設計能力，不能滿足現代企業需求，面臨巨大的就業壓力。針對這種現狀，將CDIO工程教育模式引入能源動力類課程體系，注重培養學生工程設計能力，將理論課程與實踐環節相互關聯，全面培養學生的工程能力勢在必行。

2基于CDIO工程教育模式的能源動力類課程體系的構建

沈陽理工大學能源動力類課程體系以項目設計為主線，項目分為3個層次，一級項目貫穿于整個本科教育階段，使學生完整的得到構思、設計、實現、運作等方面的系統訓練，一級項目所包含的知識、能力由二級、三級項目和課程組成。一級項目設初級和高級兩個階段，初級階段是工程導論項目，這個項目讓一年級的新生了解能源動力類產品的構思、設計、實施、運行4個過程的生命周期，高級階段即畢業設計，學生獨立完成一個能源動力類產品的構思、設計、實施和運作的完整過程，一級項目包含本專業主要核心課程，體現本專業主要能力。二級項目是一組課程的知識的綜合應用，引導一組相關課程的學習，重點突出某項能力要求。三級項目則是針對單門課程的綜合實驗和課程設計，增強學生對該門課程內容的理解。沈陽理工大學能源與動力工程專業以應用大型工程軟件進行車用內燃機及其零部件產品設計、開發和制造的能力培養為特色，以熱工、力學和機械理論為基礎，以計算機和控制技術為工具，培養既具有動力機械工程基本理論知識和基本技能，又具有扎實的內燃機方向的理論知識和基本技能，能從事汽車發動機研究、設計、制造、試驗以及生產、經營、管理等方面工作，具有較強工程實踐能力，德、智、體全面發展的高級應用型人才。為實現上述培養目標和專業特色，沈陽理工大學能源與動力工程專業基于CDIO理念的二級項目課程體系如圖2所示，三級項目課程體系見表1。另外，在此基礎上，還開設了工程崗位實踐和生產實習等實踐課程，讓學生深入到企業，了解相關生產企業產品的生產過程與現代企業的運轉過程及企業對人才的要求和標準。

3案例解析基于CDIO能源動力類課程體系改革的實施方案

3.1項目的實施方案

為保證基于CDIO課程體系的運行，課程的安排以階段項目為中心組成課程模塊，使學生通過課程模塊的學習能夠順利完成階段項目。一級項目第一階段：在學習工程設計導論的基礎上，將學生分為若干個小組，由指導教師引導學生通過查閱資料制定一個典型零部件或機構的初步設計計劃書，并由指導教師向學生講解CDIO的內涵與思想，使學生了解CDIO理念及工科學生應具備的學科知識和推理能力、個人能力、人際團隊能力和工程系統能力，以及完成這一項目需要哪些知識模塊和能力，使學生對將要學習的專業課程及將要參與的CDIO實踐活動具備初步的認識，從而有目的的學習，通過具體的實踐過程將理論與實踐有機地結合起來，調動主動學習的積極性解決問題。一級項目第二階段：進行概念模型設計—零部件三維實體造型和虛擬裝配結合二級項目1完成，初步了解產品結構，學會應用建模工具描述產品，掌握基本的工程基礎知識。一級項目第三階段：進行零部件的細致設計、系統及零部件的理論分析、虛擬試驗及制造工藝設計結合二級項目2完成，學會運用數學、自然科學、基礎性以及專門性工程知識綜合應用于解決復雜工程問題，并得出實證性結論，為復雜工程問題設計解決方案，創造、選擇適當的現代工程及信息技術工具(包括仿真和建模工具)將其應用于復雜的工程活動中。一級項目的第四階段：高級階段即畢業設計—學生獨立完成一個能源動力類產品的構思、設計、實施和運作的完整過程，進一步體驗設計與創新。在項目的實施過程中，除了使學生掌握了相關的工程知識、學科知識，產品、過程、系統的建造能力外，還可以通過企業調研、工作任務分析會、小組合作、項目階段總結項目技術文檔的編制、項目匯報使學生的個人能力、團隊協作能力、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)、終身學習能力得到全面提升。

3.2學習效果考核

為保證學習質量，每一階段的項目都要有項目成果，編寫相應的技術文檔和項目總結報告，項目取得了預期效果方可進行下一階段。考核注重學生在個人人際交往能力，產品、過程、系統建造能力以及學科知識等方面的學習。

3.3工程實踐場所保障

支持和鼓勵學生通過動手學習產品、過程、系統的建造能力，學習學科知識。汽車實驗中心包括熱工基礎實驗室、汽車構造實驗室、汽車電子實驗室、汽車振動實驗室、發動機綜合性能實驗室、車輛故障診斷、檢測及維護實驗室、汽車及其典型零部件制造工藝實驗室面向學生全面開放，學生進入實驗室只需進行登記，就可在實驗室開展實踐、實驗活動，為學生提供了良好的工程實踐、實驗場所。

3.4教師教學能力保障

要求教師均有企業實踐經歷，參與企業的生產過程，教師通過企業鍛煉提高個人人際交往能力以及產品、過程、系統建造能力。另外教師也組成指導團隊，由經驗豐富、責任心強的教師擔任組長，定期開展教學研討，通過相互交流和相互學習，不斷提高教師對學生的指導能力。

4課程體系改革所取得的成效

(1)教學改革實踐得到了學生的肯定，學生的工程實踐能力得到明顯提高，已畢業學生受到用人單位的好評。(2)學生學習方式及學習興趣發生了轉變，從傳統的接受式學習向主動、探討、合作、有目的的學習轉變，激發了學生的創造力，在校期間，很多學生設計、制造出多項創新設計成果。(3)教學質量有明顯提高，改革成果得到學校的認可。如內燃機原理課程被評為校優秀課，內燃機原理課程改革獲校教學成果三等獎。

5結束語

基于CDIO工程教育模式的能源動力類課程體系改革，構建了以項目設計為主線，符合CDIO理念的能源動力類課程體系，解決了以往課程體系中理論知識和工程設計相脫節，實踐環節各自獨立、不連續的問題，以及學生學習課程目標不明確的問題，充分調動了學生主動學習的積極性，提高了學生的工程設計能力，通過對2014屆、2015屆、2016屆3屆畢業生的實踐取得了良好的效果。

參考文獻

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[2]莊哲民,沈奮民.基于CDIO理念的1級項目設計與實踐[J].高等工程教育研究,2008(6):19-22.

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

作者:吳凈 陳克 張宏遠 單位:沈陽理工大學汽車與交通學院