基于CDIO的工程流體力學(xué)課程設(shè)計(jì)

胡艷 羅清海

摘要：CDIO是當(dāng)今國(guó)際上工程教育與人才培養(yǎng)的創(chuàng)新模式，以“工程流體力學(xué)”課程教學(xué)改革為案例，論述了CDIO教學(xué)理念應(yīng)用的必要性。從教學(xué)目的、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法設(shè)計(jì)和教學(xué)評(píng)價(jià)等方面全面探討進(jìn)行探索和改革，從而達(dá)到滿足現(xiàn)代企業(yè)、社會(huì)以及科學(xué)發(fā)展的具有綜合工程素養(yǎng)的創(chuàng)新性人才。

關(guān)鍵詞：CDIO;工程流體力學(xué);教學(xué)改革

中圖分類號(hào)：G642.3 ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? 文章編號(hào)：1674-9324（2016）41-0253-02

CDIO工程教育模式是一個(gè)以“問題為基礎(chǔ)、項(xiàng)目為主線、教師為引導(dǎo)、學(xué)生為主體、CDIO能力培養(yǎng)”為基本特征的新型教學(xué)方法。由美國(guó)麻省理工學(xué)院等四所工程學(xué)院在2000年共同發(fā)起的構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)、運(yùn)作為一體的工程教育模式，是基于知識(shí)整體化、結(jié)構(gòu)化和體系化而提出的0。2006年，中國(guó)的汕頭大學(xué)率先引入CDIO工程教育模式，取得了顯著的成效。到目前為止，全國(guó)共有39所高校的機(jī)械類、電氣類、化工類和土木類等專業(yè)紛紛開展CDIO試點(diǎn)工作。2016年1月，汕頭大學(xué)主辦的“全國(guó)CDIO工程教育聯(lián)盟”成立大會(huì)開幕，國(guó)內(nèi)130多所高校的500余專家和教師參與了會(huì)議，探討新形勢(shì)下如何開展CDIO，推進(jìn)創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新教育、工程認(rèn)證和卓越計(jì)劃實(shí)施等。

作為建筑環(huán)境與設(shè)備工程專業(yè)的核心專業(yè)基礎(chǔ)課之一的工程流體力學(xué)，具有理論性強(qiáng)、概念抽象、應(yīng)用廣泛的特點(diǎn)。在推動(dòng)CDIO改革進(jìn)程中，我們完全可以將CDIO工程教育模式及理念滲透融合，實(shí)現(xiàn)CDIO的愿景：培養(yǎng)有專業(yè)技能、有社會(huì)意識(shí)和有企業(yè)家敏銳性的工程師。

一、CDIO理念的教學(xué)目標(biāo)

根據(jù)《國(guó)家中長(zhǎng)期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010-2020年）》的要求，本專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)：重視培養(yǎng)學(xué)生具有參與施工、調(diào)試、運(yùn)行和維護(hù)管理的能力，具有進(jìn)行產(chǎn)品開發(fā)、設(shè)計(jì)、技術(shù)改造的初步能力，培養(yǎng)出來的工程師不僅要掌握各種基本技能，也要成為具有實(shí)踐能力的高水平創(chuàng)新型科技人才。其中，流體力學(xué)的教學(xué)目標(biāo)是要讓學(xué)生深刻理解流體力學(xué)模型的內(nèi)涵，并促進(jìn)其建立模型的能力，培養(yǎng)學(xué)生依據(jù)錯(cuò)綜復(fù)雜的實(shí)際工程，突出主要因素忽略次要因素，提煉問題及解決問題的能力。

二、CDIO理念的教學(xué)內(nèi)容

現(xiàn)今大部分院校對(duì)工程流體力學(xué)主要還是重視理論知識(shí)的理解和掌握，開設(shè)的實(shí)驗(yàn)課程也是固定的幾個(gè)演示性和驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，教學(xué)內(nèi)容與培養(yǎng)目標(biāo)的不契合，使得我們有必要調(diào)整工程流體力學(xué)的教學(xué)內(nèi)容。CDIO是以項(xiàng)目設(shè)計(jì)為導(dǎo)向來組織課程，依據(jù)情境、項(xiàng)目、任務(wù)對(duì)理論“知識(shí)點(diǎn)”進(jìn)行重新排列、組合、重構(gòu)，形成新的知識(shí)體系。這樣課程就由一個(gè)維度轉(zhuǎn)變?yōu)槎嗑S架構(gòu)，課程內(nèi)容由割裂的章節(jié)轉(zhuǎn)變?yōu)榛ハ酀B透、交叉和融合的集成。

在選取項(xiàng)目時(shí)應(yīng)該注重遵循合理匹配的原則：一是項(xiàng)目難度與學(xué)生能力匹配，合適的項(xiàng)目難度能保證完成制定的教學(xué)目標(biāo)，激起學(xué)生的興趣，讓學(xué)生經(jīng)過一定的努力能用理論知識(shí)解決工程實(shí)際問題，提高專業(yè)實(shí)踐能力。二是項(xiàng)目時(shí)間與課程課時(shí)匹配，由于高等教育教學(xué)體系改革的浪潮，課時(shí)不斷被壓縮，授課內(nèi)容需要精心安排，所以時(shí)間跨度也需要著重考慮。

結(jié)合CDIO的大工程理念以及工程流體力學(xué)的培養(yǎng)目標(biāo)，將本課程的教學(xué)內(nèi)容集成并結(jié)合工程實(shí)際，規(guī)劃設(shè)計(jì)工程項(xiàng)目任務(wù)。集成的知識(shí)點(diǎn)：學(xué)習(xí)氣體射流的平面射流、溫差射流、旋轉(zhuǎn)射流、有限空間射流等知識(shí)點(diǎn)。

三、CDIO理念的教學(xué)方法設(shè)計(jì)

（一）項(xiàng)目設(shè)計(jì)多樣化

每3至5人可為一組，精選集成相同“知識(shí)點(diǎn)”的不同設(shè)計(jì)項(xiàng)目，以滿足學(xué)生多樣化的學(xué)習(xí)需求，有效改善學(xué)生互相依賴、惰性的被動(dòng)學(xué)習(xí)方式，提高學(xué)生的課堂任務(wù)參與度，有利于學(xué)生舉一反三、觸類旁通。

（二）課程考核立體化

評(píng)價(jià)方式多元化，專業(yè)知識(shí)采用筆試或口頭測(cè)試;與CDIO相關(guān)的能力采用“過程性考核”的方式，教師可設(shè)計(jì)出一個(gè)過程性考核細(xì)目表，對(duì)每個(gè)階段進(jìn)行考核。從主觀和客觀維度定量的評(píng)價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)成果。評(píng)價(jià)主體多元化，由教師、組內(nèi)互評(píng)以及學(xué)生自評(píng)相結(jié)合，評(píng)價(jià)結(jié)果更加能客觀、全面，更能激發(fā)學(xué)生主動(dòng)參與意識(shí)，達(dá)到提高教學(xué)質(zhì)量效果的目的。

（三）課堂模式多元化

以學(xué)生為主體，需要增加大量的自學(xué)、討論時(shí)間，結(jié)合目前新媒體時(shí)代的教育模式，提倡學(xué)生通過慕課、微課、網(wǎng)絡(luò)視頻公開課等平臺(tái)利用“碎片時(shí)間”自學(xué)，并可結(jié)合翻轉(zhuǎn)課堂形式，課外真正深入學(xué)習(xí)，課堂上真正的深層次的思想碰撞。

四、CDIO教學(xué)全過程

在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中，以問題為中心，教師主導(dǎo)引領(lǐng)學(xué)生主動(dòng)探索和實(shí)踐的教學(xué)模式，在探索中逐漸構(gòu)建自己的知識(shí)體系，完成構(gòu)思—設(shè)計(jì)—實(shí)施—運(yùn)作的全過程。具體的教學(xué)全過程設(shè)計(jì)如下：

第一階段是項(xiàng)目構(gòu)思（C）。教師根據(jù)CDIO教學(xué)目標(biāo)以及教學(xué)內(nèi)容，規(guī)劃設(shè)計(jì)工程項(xiàng)目，將流體力學(xué)相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)融入到課程的教學(xué)項(xiàng)目中，在課前下達(dá)任務(wù)，引導(dǎo)學(xué)生思考分析，將項(xiàng)目分解為具體的小任務(wù)，再進(jìn)行總體構(gòu)思、重組，確定每組的項(xiàng)目?jī)?nèi)容和具體任務(wù)。

第二階段是項(xiàng)目設(shè)計(jì)（D）。學(xué)生進(jìn)行課前學(xué)習(xí)準(zhǔn)備，查詢資料，組內(nèi)進(jìn)行討論，形成項(xiàng)目設(shè)計(jì)的初步概念和思路。教師提出問題，提供資料，督促學(xué)生學(xué)習(xí)進(jìn)度。知識(shí)講解環(huán)是以學(xué)生為中心，分組匯報(bào)對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容的理解以及項(xiàng)目設(shè)計(jì)方案，教師進(jìn)行講解釋疑。項(xiàng)目設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)目的是引導(dǎo)學(xué)生將學(xué)習(xí)的知識(shí)運(yùn)用在實(shí)際工程中，提高解決問題的能力，鍛煉學(xué)生合作交流的能力。

第三階段是項(xiàng)目實(shí)施（I）。改變傳統(tǒng)的例如流線、跡線、靜水壓強(qiáng)等演示性以及驗(yàn)證性性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)，針對(duì)本小組的項(xiàng)目任務(wù)，糅合必須掌握的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，設(shè)計(jì)相關(guān)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。突出體現(xiàn)CDIO的集成思想。

第四階段是項(xiàng)目運(yùn)作（O）。學(xué)生進(jìn)行項(xiàng)目分析和成果展示，進(jìn)入課程考核。鑒于CDIO模式下的工程流體力學(xué)課程對(duì)學(xué)生的培養(yǎng)目標(biāo)，采用不同的能力用不同的方式進(jìn)行考核。根據(jù)考核結(jié)果以及整個(gè)項(xiàng)目過程中的反饋，教師要調(diào)整改進(jìn)項(xiàng)目工程的內(nèi)容、進(jìn)度、教學(xué)方式等。

五、結(jié)束語(yǔ)

流體力學(xué)課程是工科主要基礎(chǔ)課之一，本文探索了基于CDIO模式的項(xiàng)目教學(xué)在流體力學(xué)課程中的應(yīng)用，教學(xué)目標(biāo)調(diào)整為基于CDIO教育理念;教學(xué)內(nèi)容集成并遵循合理匹配原則;教學(xué)過程遵循項(xiàng)目設(shè)計(jì)多樣化、課程考核立體化、課堂模式多元化的原則。有效培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、分析解決問題的能力、溝通協(xié)調(diào)能力、動(dòng)手能力、創(chuàng)新能力等等，在項(xiàng)目實(shí)施過程中提高了教師教學(xué)水平、工程應(yīng)用水平以及自身的綜合素質(zhì)。

參考文獻(xiàn)：

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Design of Engineering Fluid Mechanics Course Based on CDIO

HU Yan，LUO Qing-hai

（University of South China，Heng yang，Hunan 421001，China）

Abstract：CDIO which is acknowledged as an innovation model of engineering education and talent cultivation in the world nowadays，with the engineering fluid mechanics course teaching reform as a case，this paper expounds the necessity of application in CDIO teaching conception. From aspects such as teaching purpose，teaching contents，teaching methods and teaching evaluation，this paper discuss fully how to explore and reform，so as to meet the modern enterprise，social and scientific development of innovative talents with comprehensive engineering quality.

Key words：CDIO;luid mechanics;teaching reform