基于CDIO的車輛工程專業畢業設計探索與實踐

魏若男

（西安科技大學 機械工程學院，陜西 西安 710054）

1 CDIO概念及畢業設計現狀

CDIO代表構思（Conceive）、設計（Design）、實現（Implement）和運作（Operate），是由麻省理工學院最早提出的“工程整合教育”。它是以產品研發和運行為載體，讓學生主動通過實踐將課程知識有機聯系起來的教育體系。CDIO對于我國高校理工科專業轉變傳統教育教學模式，推動工程教育改革和實現卓越工程師計劃提供了寶貴的實踐經驗。車輛工程專業泛涉多個理工學科，旨在培養與汽車工程有關的高級工程技術人才，畢業設計是本科專業教育中最后的教學環節，也是綜合性最強、最為重要的實踐環節。畢業設計需要將以前學過的專業理論知識和題目要求的設計對象有機的聯系起來，是大學四年學習成果的綜合體現，但僅在畢業設計時才抓畢業設計質量的效果甚微。

車輛工程專業學生在畢業設計過程中出現的問題形式多樣，可歸納為下述三個方面。因此，在理工科專業學生的培養過程中，將CDIO模式應用到大學四年的教學和實踐環節中去，進行統籌規劃并建立理論和實踐教學與畢業設計的關聯，對提高畢業設計質量，培養創新型工程技術人才有重要意義。

（1）學生方面的原因。學生在做畢業設計中最大的通病是缺乏對設計題目的獨立思考，習慣于模仿和照搬，思路不夠開闊，遇到問題習慣回避或期待老師直接給出答案，綜合運用知識解決問題的能力不夠。其它方面的問題則主要體現在理論基礎和實踐訓練上，例如設計計算、制圖方法和規則等基礎知識不扎實，文獻檢索、計算機通用軟件應用等方面訓練有欠缺等。

（2）教師方面的原因。教師在畢業設計中，從題目確定、設計指導直到成績評定，每個環節都需要付出大量的時間和精力，但是如今高校教師除了肩負多門課程繁重教學任務的同時，還面臨著競賽、科研等任務的巨大壓力，很難保證有足夠的時間和精力來指導每一個學生的畢業設計。另一方面，近年入校的新教師大多是畢業后直接進入大學任教，自身缺乏工程經歷和實踐經驗，導致畢業設計題目和工程實踐脫節，缺乏創新性。

（3）時間安排的原因。畢業設計都安排在第八學期，這個學期很多學生都面臨找工作、考研、考公務員等實際問題，找到工作的學生還會因用人單位的要求離校實習，使得畢業設計時間嚴重縮水，影響設計效果。

2 基于CDIO的車輛工程專業畢業設計

車輛工程專業的畢業設計存在綜合性強，涉及知識和學科廣泛，時間有限等特點，設計過程中對學生的綜合素質要求較高。如果在本科教育前期階段中不注重學生對理論學習的認知能力、對拓展知識的應用能力和實踐動手能力的培養，學生很難在短期內很好地完成畢業設計任務。因此，不應將畢業設計環節割裂出來單獨進行加強，而應將CDIO理念中的構思、設計、實現和運作四個主旨貫穿到大學四年與畢業設計相關的培養體系中，系統、遞進、多元的提高畢業設計質量。

（1）設計題目注重合理性和創新性。畢業設計的題目決定了學生的設計方向和內容，這要求指導教師應綜合學生專業特點和自身特長好好構思設計題目。合理選擇設計題目可以使學生在設計計算、CAD制圖、編程、控制和專業軟件應用等多方面都得到訓練和學習。在題目的選擇上可以采用雙向選擇，一方面讓學生根據自己興趣和特長選取感興趣的題目，另一方面教師也可根據學生的就業方向、考研方向和能力特長為學生制定合適的題目。對于剛入校缺乏實際工程經驗的新教師，很難一下就確定出合適全面的設計題目，可以先通過各種方式提高教師的工程實踐能力和素質，比如跟隨老教師參加車輛工程專業的金工實習、拆裝實驗、生產實習等各種實踐教學環節去學習，通過校企合作項目深入企業去學習，或者以學位培養和博士后流動等形式拓寬對具體工程項目的認識等等。在頭幾年指導畢業設計時，題目不可過多，可以從一至兩個學生開始指導，在指導學生的同時，自己也學習如何把握設計的工作量和設計訓練的全面性。除此之外，畢業設計題目也應注意創新性，教師每年可以提供一至兩個創新性設計題目供學生選取，題目內容可以與自己的研究課題緊密聯系，如果題目涉及內容和范圍過大過深，可以有計劃的拆分成階段性的小題目，這樣一方面可以發揮學生的積極性，一方面可以通過畢業設計推進自己的研究課題。

（2）教學內容注重系統化和應用性。學生在做畢業設計中通常會出現缺乏對設計題目的獨立思考，習慣于模仿和照搬，理論知識和實際應用脫節等現象，這需要教師對授課過程進行設計，以系統思維能力和綜合集成創新能力為核心，激發授課的創造性、綜合性和實踐性，引導學生主動學習和積極參與的主觀能動性，由傳統知識本位的教學質量觀轉變為能力本位的教學質量觀。在授課時，特別是每門課第一次上課時，要給學生介紹清楚本課程與先行課和后續課程的關系，讓學生對整個教學內容有系統性認識。同時最好舉例說明重要知識點的應用范圍和應用方法，使學生建立起知識點和應用的聯系，能夠舉一反三，學以致用。例如在專業課的教授過程中，可以有意識主動要求學生就本課程和前期課程中相關的知識點關聯起來寫小論文或大作業，一方面鍛煉了學生查閱資料的能力，一方面讓學生提早明確論文的書寫規范。同時讓學生了解知識點在不同課程中的關聯，加深了學生對其的理解和應用，甚至可以采取以項目為中心的學習模式，將老師的科研學術成果融入課堂教學，引導學生主動了解課程內容，明白其如何應用，理論結合實踐，為今后畢業設計打下基礎。

（3）實踐活動注重多元化和參與性。學生在畢業設計中，經常需要完成查閱資料、計算機輔助設計、編寫程序、設計控制電路等工作，而這些能力不是一蹴而就的，需要在平時的實踐環節逐漸培養和建立起來。因此，開展多元化的實踐活動，加強學生的參與性，對培養學生多方面的實踐技能有著積極的意義。車輛工程專業學生在四年的本科學習過程中會經歷許多教學實踐環節。如專業課實驗、課程設計、生產實習、畢業實習等，其目的是加深學生對理論教學內容的解理，訓練學生熟練操作專業實驗設備和儀器，掌握各類性能參數的測量方法以及相關實驗數據的處理方法，強化學生系統思維方法和綜合集成能力。除此之外，還有很多課外實踐機會，這些實踐機會通常會以比賽的形式，如大學生挑戰杯、機械創新大賽、節能車大賽等，或科研項目的形式供學生選擇參與，學生可以自主選題自行完成，也可以在導師指導下選題及完成，或直接參加導師承擔的科研項目，目的是培養學生的系統構建調控能力、實踐創新思維以及團隊協作精神。為培養學生的實踐動手能力，學院專門開放了創新實驗室和節能車實驗室等實踐場所，在上述諸多的課內和課外的實踐活動中，學生們一開始都會面臨一系列的問題需要解決，但是經過從查閱資料到解決問題，直至最終制作出參賽作品或完成項目課題的全過程鍛煉，學生無形中就會形成由發現問題到解決問題的思維模式，同時還會掌握一系列解決問題的方法和手段，而這正是畢業設計中必不可少的能力。

3 考核管理須規范化和靈活性相結合

在畢業設計過程中，選題、開題、中期檢查和正式答辯等環節都要規范化，以制度的形式確定相應細則并進行定期監控，保證畢業設計順利開展。畢業設計題目應一人一題，若多人分工，必須明確每名學生應獨立完成的任務，并在畢業設計題目上加以區別。畢業設計過程中若需要變更題目，應在中期檢查前填寫相應表格提出修改。開題報告、畢業實習報告、論文和圖紙都應按照模版和相關規定規范書寫。畢業設計的答辯考核應公平合理，排除人為因素的影響，根據題目的難易程度、創新性和完成程度綜合給出客觀公正的評價。畢業設計管理過程還應注意靈活性，例如學生在第七學期后半部分相對而言時間較為靈活，可以提前開始進行畢業設計，查閱資料，撰寫開題報告，緩解第八學期時間和精力投入不足的狀況。還可以同企業合作共同指導學生的畢業設計，由企業提供課題和實習場所，由指導老師進行理論指導。

畢業設計涉及環節眾多，對其的探索和實踐往往見效周期也較長，在將CDIO理念應用到車輛工程專業畢業設計改革后，許多成效正在逐漸顯現，這對提高畢業設計質量，增強學生的綜合素質，培養卓越工程師，以及促進科研，提升學校綜合實力都有積極影響。