CDIO工程教育模式的能源動(dòng)力課程分析
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摘要：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(wèn)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(guò)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。
關(guān)鍵詞：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(guò)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(guò)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(wèn)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(jué)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(yáng)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(guò)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(guò)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(mén)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(mén)課程內(nèi)容的理解。沈陽(yáng)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(kāi)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(yíng)、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(yáng)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(jiàn)表1。另外，在此基礎(chǔ)上，還開(kāi)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(guò)程與現(xiàn)代企業(yè)的運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程及企業(yè)對(duì)人才的要求和標(biāo)準(zhǔn)。
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(guò)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(guò)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(shū)，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(guò)具體的實(shí)踐過(guò)程將理論與實(shí)踐有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，調(diào)動(dòng)主動(dòng)學(xué)習(xí)的積極性解決問(wèn)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(mén)性工程知識(shí)綜合應(yīng)用于解決復(fù)雜工程問(wèn)題，并得出實(shí)證性結(jié)論，為復(fù)雜工程問(wèn)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(guò)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(guò)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(guò)程、系統(tǒng)的建造能力外，還可以通過(guò)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(yǔ)言交流、書(shū)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(xiě)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?？己俗⒅貙W(xué)生在個(gè)人人際交往能力，產(chǎn)品、過(guò)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(guò)動(dòng)手學(xué)習(xí)產(chǎn)品、過(guò)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(kāi)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(kāi)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(guò)程，教師通過(guò)企業(yè)鍛煉提高個(gè)人人際交往能力以及產(chǎn)品、過(guò)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(zhǎng)，定期開(kāi)展教學(xué)研討，通過(guò)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(yǔ)
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(wèn)題，以及學(xué)生學(xué)習(xí)課程目標(biāo)不明確的問(wèn)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(guò)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。
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作者:吳凈 陳克 張宏遠(yuǎn) 單位:沈陽(yáng)理工大學(xué)汽車與交通學(xué)院